DE2304451A1 - DEVICE FOR DETECTION OF THE NEUTRON FLOW IN A CORE OF A NUCLEAR REACTOR, IN PARTICULAR FOR SHIP PROPULSION SYSTEMS - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. H. FINCKE DIP L.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER PATENT LAWYERS DR.-ING. H. FINCKE DIP L.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

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8 MÜNCHEN 5,8 MUNICH 5,

30. Januar 1973January 30, 1973

Beschreibung zum PatentgesuchDescription of the patent application

der Firma FIAT S.p.A., Turin/Italien betreffendof the company FIAT S.p.A., Turin / Italy

"Einrichtung zum Nachweis des Neutrcnenflusses in einem Kern eines Kernreaktors, insbesondere für Schiffsantriebsanlagen"."Device for the detection of the neutral flux in a core of a nuclear reactor, especially for ship propulsion systems ".

Priorität: 1.2.1972 - ITALIENPriority: 1.2.1972 - ITALY

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Nachweis des Neutronenflusses im Inneren des Kerns eines Kernreaktors, insbesondere von gedrängter Bauart, wie sie für den Vortrieb von Schiffen verwendet wird. Die Erfindung ist insbesondere auf eine flexible Neutronensonde gerichtet, bei der Nachweiselemente mit Selbstspeisung, insbesondere zur Messung des Neutronenflusses im Inneren eines KernsThe invention relates to a device for detecting the neutron flux inside the core of a nuclear reactor, especially of the compact design, such as is used for the propulsion of ships. The invention is in particular directed to a flexible neutron probe, in the case of detection elements with self-feeding, in particular for measuring the neutron flux inside a nucleus

309832/0498309832/0498

für einen Kernreaktor verwendet werden.used for a nuclear reactor.

Die bisher zur Messung des Neutronenflusses in einem Kern eines Kernreaktors verwendeten Einrichtungen sind im allgemeinen aus einer Reihe von Mikroionisationskammern oder starren Nachweisorganen mit Selbstspeisung oder aus anderen Vorrichtungen zusammengesetzt, die im Inneren des Kerns fest oder zwischen starren Führungen gleitbar sind.Previously used to measure the neutron flux in one The devices used at the core of a nuclear reactor are generally made up of a series of microionization chambers or rigid detection organs with self-feeding or composed of other devices that are fixed or slidable between rigid guides inside the core.

Alle vorerwähnten Systeme haben sich wegen ihrer Steifigkeit und wegen des durch die Führungen bedingten Raumbedarfs als wenig geeignet zur Verwendung innerhalb Kernen von Reaktoren von kleinen Abmessungen erwiesen, wie sie beispielsweise für den Schiffsantrieb verwendet werden, für den sie ausserordentlich getrennt gebaut werden. Ausserdem sind die Materialien, die ir. den Nachweisgeräten bekannter Bauart verwendet werden, Materialien von hohem Emissionsvermögen, welche Eigenschaft vom Gesichtspunkt des Wirkungsgrades aus gesehen zwar vorteilhaft, jedoch mit einer beträchtlichen Veränderlichkeit der Emissionskurve, bezogen auf die Zeit, verbunden ist.All of the aforementioned systems have proven themselves because of their rigidity and because of that caused by the guides Space requirement proved unsuitable for use inside cores of reactors of small dimensions, as used, for example, for ship propulsion for which they are built exceptionally separately. In addition, the materials that ir. The detection devices known design are used, materials of high emissivity, which property from From the point of view of efficiency, although advantageous, however, is associated with a considerable variability of the emission curve with respect to time.

Hauptaufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Nachweissonde für den Neutronenfluß im Inneren eines Kerns eines Kernreaktors, die so flexibel ist, daß sie in das Druckgefäß des Reaktors auch längs stark gewundenerThe main object of the invention is therefore to provide a detection probe for the neutron flux inside a Core of a nuclear reactor, which is so flexible that it is also strongly twisted along its length in the pressure vessel of the reactor

309832/0498 .309832/0498.

23QU5123QU51

H 9419 SH 9419 p

Wege eingeführt werden kann, bis sie eine beliebige axiale Stellung des Kerns erreicht, an welcher eine Vermessung des Flusses durchgeführt werden soll.Paths can be introduced until it reaches any axial position of the core at which a Survey of the river should be carried out.

Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine Nachweissonde für den Elektronenfluß in dem Kern des Kernreaktors zu schaffen, die konstante Anzeigen im . Zeitablauf liefert und daher keine häufigen Nacheichungen erfordert.It is also an object of the invention to provide a detection probe for the flow of electrons in the core of the Nuclear reactor to create constant ads in the. Time lapse provides and therefore no frequent recalibrations requires.

Die Erfindung bringt unbezweifelbare Vorteile gegenüber den bekannten Systemen, da das erfindungsgemässe System sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage oder beim Auswechseln eingebaut oder entfernt werden kann, ohne daß es notwendig ist, den Deckel des Druckgefässes des Reaktors abzunehmen. Hierdurch werden die-periodischen Arbeiten für den Brennstoffaustausch vereinfacht und beschleunigt.The invention brings undoubted advantages over the known systems, since the system according to the invention can be installed or removed during assembly, disassembly or replacement, without it being necessary to remove the lid of the pressure vessel of the reactor. This will make the periodic Work for the fuel exchange simplified and accelerated.

Eine erfindungsgemässe Nachweis sonde für den Neutronenfluß in dem Kern eines Kernreaktors, insbesondere für den Vortrieb von Schiffen, mit der die vorerwähnten Ziele erreicht werden können, unterscheidet sich durch mindestens ein flexibles Fühlelement, das durch ein aktives Koaxialkabel mit einem Innenleiter aus einemAn inventive detection probe for the neutron flux in the core of a nuclear reactor, especially for the propulsion of ships, with which the aforementioned Goals can be achieved differs through at least one flexible sensing element, which is through a active coaxial cable with an inner conductor made of one

309 8 32/0498 .309 8 32/0498.

M 9419 U M 9419 U

Material, das auf die Neutronenstrahlung anspricht, ur. Betateilchen und Elektronen zu emittieren, einer isolierenden Hülle um den Innenleiter herum und einen leitenden Mantel bzw. Aussenleiter um die Isolierhülle herum, sowie mit mindestens einem Leitungsprüfer (rivelatore ei corrente) der zur Messung des Stroms zwischen dem Innenleiter und dem Aussenleiter eingesetzt ist, gebildet wird.Material that responds to neutron radiation, ur. Beta particles and electrons emit an insulating one Sheath around the inner conductor and a conductive sheath or outer conductor around the insulating sheath around, as well as with at least one line tester (rivelatore ei corrente) to measure the current between the inner conductor and the outer conductor is used, is formed.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das aktive Koaxialkabel schraubförmig gewickelt.According to a further feature of the invention, this is active Coaxial cable wound in a screw shape.

Gemäß ebenfalls einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt die flexible Sonde mehrere Fühlelemente mit schraubenförmig gewickelten Koaxialkabeln, wobei die Schraubenwindungen längs einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.According to another feature of the invention, the flexible probe has several sensing elements helically wound coaxial cables with the turns of the screw aligned along a common axis are.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer besonderen Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:The invention is described below on the basis of a particular embodiment in conjunction with the accompanying drawings described in more detail, namely show:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise in schematischer Darstellung, eines auf den Neutronenfluß fürFig. 1 is a side view, partly in schematic representation, one on the neutron flux for

eine erfindungsgemässe Sonde ansprechenden Elements, , das mit einem Leitungsprüfer verbunden ist;an inventive probe of responsive element, associated with a line examiner;

" ⁴ " 309832/0498 ." ⁴ " 309832/0498.

M 9419 ^M 9419 ^

Fig. 2 eine Ansicht im axialen Schnitt einer Einzelheit von Fig. 1; .Figure 2 is a view in axial section of a detail of Figure 1; .

Fig. 3 eine Ansicht im Axialschnitt einer Variante zu Fig. 2;3 shows a view in axial section of a variant of FIG. 2;

Fig. 4a, 4 b und 4c zusammen eine Ansicht-im Axialschnitt eines Teils einer Sonde mit mehreren Fühlelementen nach Fig. 1 und4a, 4b and 4c together are a view in axial section a part of a probe with a plurality of sensing elements according to FIGS. 1 and

Fig. 5, 6, 7 und 8 Ansichten im Schnitt nach den Linien V-V, VI-VI, VII-VII und VIII-VIII in Fig. Ua, b, c;Figures 5, 6, 7 and 8 are sectional views along the lines V-V, VI-VI, VII-VII and VIII-VIII in Fig. Ua, b, c;

Fig. 9 eine graphische Darstellung, aus der sich ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ergibt.9 is a graph showing an advantageous feature of the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte Fühlelement 10 weist ein aktives Koaxialkabel 11 auf, das schraubenförmig gewickelt ist und durch einen mittigen Innenleiter 12 aus einem Material, welches auf den Neutronenfluß anspricht, d.h. aus einem Material, das Elektronen emittiert, wenn ihm Neutronen zugeführt werden, und durch einen metallischen rohrförmigen Mantel bzw. Aussenleiter 14 gebildet wird, der zum Innenleiter 12 gleichachsig ist. Der Raum zwischen dem Innenleiter 12 und dem Aussenleiter 14 wirdThe sensing element 10 shown in Fig. 1 has an active coaxial cable 11 which is helically wound is and by a central inner conductor 12 made of a material which responds to the neutron flux, i.e. from a material that emits electrons when neutrons are supplied to it and from a metallic one tubular jacket or outer conductor 14 is formed, which is coaxial with the inner conductor 12. The space between the inner conductor 12 and the outer conductor 14 is

- 5 - 309832/0498 ·- 5 - 309832/0498

M 9419M 9419

von einem Isoliermaterial 16 eingenommen, das beispielsweise aus Magnesiumoxid besteht.occupied by an insulating material 16, for example consists of magnesium oxide.

Das aktive Koaxialkabel 11 endet an seinem einen Ende mit einer Verbindungshülse 18, die ein Endstück 20 aufweist, das durch einen vollen metallischen Rundstab mit dem gleichen Durchmesser wie das Koaxialkabel 11 gebildet wird.The active coaxial cable 11 ends at one end with a connecting sleeve 18, which has an end piece 20, which is supported by a full metallic round bar the same diameter as the coaxial cable 11 is formed.

Am entgegengesetztenEnde ist das Koaxialkabel mit einer Hülse 22 (die auch in Fig. 2 dargestellt ist) verbunden, welche das aktive Koaxialkabel 11 mit einem inaktiven Koaxialkabel 2M- verbindet. Das inaktive Koaxialkabel 24 ist in seiner Ausbildung dem aktiven Koaxialkabel 11 mit der einzigen Ausnahme ähnlich, daß der aktive mittige Innenleiter 12 in diesem Falle durch -einen Innenleiter 26 aus einem Material gebildet wird, das bei Neutronenbescniessung eine unwesentliche Elektronenemission hat. Der Aussenleiter 14 und der mittige Innenleiter 26 des inaktiven Koaxialkabels 24 sind mit den beiden Anschlüssen eines Strommeßgerätes 28 verbunden, beispielsweise mit einem Galvanometer oder mit einer. anderen komplizierteren Meßgerät, das beispielsweise durch ein elektronisches Gerät gebildet werden kann.At the opposite end, the coaxial cable is connected to a sleeve 22 (also shown in Fig. 2), which connects the active coaxial cable 11 to an inactive coaxial cable 2M-. The inactive coaxial cable 24 is the active coaxial cable in its training 11 is similar with the only exception that the active central inner conductor 12 in this case by an inner conductor 26 is formed from a material that emits insignificant electrons when measured with neutrons Has. The outer conductor 14 and the central inner conductor 26 of the inactive coaxial cable 24 are connected to the two connections of an ammeter 28, for example with a galvanometer or with a. another more complicated measuring device, for example by an electronic device can be formed.

In Fig. 2 ist mit näheren Einzelheiten der Aufbau derIn Fig. 2, the structure of the

" ⁶ " 309832/0498 ." ⁶ " 309832/0498.

Koaxialkabel 11 und 24 und der Hülse 22 dargestellt. Letztere weist einen rohrförmigen Aussenabschnitt 30 auf, in dessen Enden die Anschlüsse des aktiven Koaxialkabels 11 und des inaktiven Koaxialkabels 24 eingeführt sind. Die mechanische Verbindung wird durch Verlöten, wie bei 3 2 und 34 gezeigt, des Aussenleiters ir.it dem rohrförmigen Körper 30 sichergestellt, sowie durch eine Lötverbindung 36, welche die beiden Innenleiter 12 und 26 miteinander verbindet. Ein hohlzylincrisches Stück 33 aus Aluminiumoxid dient als Abstandsstück, um Kontakte zwischen dem Innenleiter und dem Aussenleiter im Inneren der Hülse 22 zu verhindern.Coaxial cables 11 and 24 and the sleeve 22 are shown. The latter has a tubular outer section 30 on, in the ends of which the connections of the active coaxial cable 11 and the inactive coaxial cable 24 are inserted are. The mechanical connection is made by soldering, as shown at 3 2 and 34, the outer conductor ir.it the tubular body 30 ensured, as well by a soldered connection 36 which connects the two inner conductors 12 and 26 to one another. A hollow cylinder Piece 33 made of aluminum oxide serves as a spacer to make contacts between the inner conductor and to prevent the outer conductor inside the sleeve 22.

Das Fühlelement 10 erzeugt bei der Aufnahme eines Neutronenflusses einen Elektronenstrom, der zu dem Neutronenfluß proportional ist. Dieser Elektronenstrom, der durch das Gerät 28 gemessen wird, ermöglicht nach einer anfänglichen Eichung des Fühlelements die Feststellung des Wertes des Neutronenflusses.When recording a neutron flux, the sensing element 10 generates an electron flux that leads to the Neutron flux is proportional. This stream of electrons which is measured by the device 28 enables the detection after an initial calibration of the sensing element the value of the neutron flux.

Die scnraubenförmige Ausbildung des aktiven Koaxialkabels 11 ermöglicht die Vergrösserung der Länge des aktiven Innenleiters auf gleiche Länge mit dem Fühlelement 10 gegenüber einem linearen Kabel, so daß bei gleicher Empfindlichkeit des Fühlelements 10 für den Innenleiter 12 ein Material von geringerer spezi-The screw-shaped design of the active coaxial cable 11 enables the length of the active inner conductor at the same length as the sensing element 10 compared to a linear cable, so that with the same sensitivity of the sensing element 10 for the inner conductor 12 is a material of less specific

309832/0498309832/0498

MWiS » 230U51MWiS »230U51

fischer Empfindlichkeit und damit von grösserer zeitlicher Stabilität verwendet werden kann. Dies ermöglicht die Vermeidung häufiger Nacheichungen des Fühlelements, wie dies bei den bekannten Nachweisgeräten der Fall war.fischer sensitivity and thus greater temporal Stability can be used. This makes it possible to avoid frequent recalibrations of the Sensing element, as was the case with the known detection devices.

In dem Verbindungskabel 24, das im Kern des Reaktors einem Gammafluß ausgesetzt ist, wird durch den photoelektrischen Effekt nach Compton und Paia ein Elektronenstrom (.1 X ) erzeugt, der gewöhnlich vom Aussenleiter zum Innenleiter gerichtet ist.In the connecting cable 24, which is exposed to a gamma flow in the core of the reactor, the photoelectric effect according to Compton and Paia generates an electron current (.1 X) which is usually directed from the outer conductor to the inner conductor.

Dieser Strom subtrahiert sich von dem durch die Neutronen im emittierenden Kabel der Nachweiseinrichtung erzeugten Strom und bildet eine Fehlerquelle. Ein solcher Fehler wird durch den Umstand verstärkt, daß diese Emissionaart auch in dem inaktiven Koaxialkabel 24 stattfindet, welches das aktive Koaxialkabel 11 mit dem Meßgerät 28 verbindet, und da die Länge des inaktiven Kabels beträchtlich sein kann, kann der Strom I )f unzulässige Fehler verursachen.This current is subtracted from the current generated by the neutrons in the emitting cable of the detection device and forms a source of error. Such an error is exacerbated by the fact that this type of emission also takes place in the inactive coaxial cable 24 which connects the active coaxial cable 11 to the measuring device 28, and since the length of the inactive cable can be considerable, the current I ) f can lead to impermissible errors cause.

In Fig. 3 ist daher eine Variante des inaktiven Koaxialkabels 24 dargestellt, welche es ermöglicht, den Fehler zu kompensieren, welche durch die Gammastrahlung auf das Verbindungskabel hereingebracht wird. Bei dieserIn Fig. 3, therefore, a variant of the inactive coaxial cable 24 is shown, which makes it possible to eliminate the error to compensate, which is brought in by the gamma radiation on the connection cable. At this

" ⁸ " 309832/0498 ." ⁸ " 309832/0498.

M 9419 3M 9419 3

Variante weist das inaktive Koaxialkabel ausser den Aussenleiter 114 und dem Isoliermaterial 116 zwei mittige Innen leiter auf, von denen der eine 126 ir.it dem Innenleiter des aktiven Koaxialkabels verbunden ist, während der andere 127 keinerlei Verbindung hat. Die Innenleiter 126, 127 sind je ir.it einem Leitungsprüfer 128, 129 verbunden. Das Gerät 128 zeigt daher einen Strom I -(I T) an, während das Gerät 129 einen Strom -di)_c anzeigt, was durch die Strahlung auf das inaktive Koaxialkabel bedingt ist. Die Kenntnis dieses Stroms (I Y) ermöglicht daher eine entsprechende Berichtigung der Anzeige des Geräts 128. Diese Korrektur kann natürlich automatisch unter Verwendung eines Gerätes geschehen, das sich zwischen den Innenleitern und 127 in Differenzschaltung befindet.In a variant, the inactive coaxial cable has, in addition to the outer conductor 114 and the insulating material 116, two central inner conductors, one of which 126 is connected to the inner conductor of the active coaxial cable, while the other 127 has no connection whatsoever. The inner conductors 126, 127 are each connected to a line tester 128, 129. The device 128 therefore displays a current I - (IT), while the device 129 _{displays a current -di) c} , which is due to the radiation on the inactive coaxial cable. Knowledge of this current (I Y) therefore enables the display of the device 128 to be corrected accordingly. This correction can of course take place automatically using a device which is located between the inner conductors and 127 in a differential circuit.

Auch in dem aktiven Koaxialkabel 11 wird unter der Wirkung des Ganmaflusses ein Strom von negativem Vorzeichen -(I V)Also in the active coaxial cable 11, under the effect of the Ganma flow, a current with a negative sign - (I V)

erzeugt, der dem analog ist, welcher im inaktiven Kabel 24 (I JT ) · erzeugt wird und vorangehend beschrieben ist. Dieser Strom subtrahiert sich daher ebenfalls von dem Strom der durch die Neutronen im emittierenden Kabel erzeugt wird I und mittels der vorangehend für das inaktive Kabel 24 beschriebenen Variante nicht kompensiert werden kann.which is analogous to that which is generated in the inactive cable 24 (I JT) · and is described above. This current is therefore also subtracted from the current generated by the neutrons in the emitting cable I and will not be compensated for by means of the variant described above for the inactive cable 24 can.

309832/0498 .309832/0498.

J₁QJ ₁ Q

Diese Erscheinung bewirkt eine Dämpfung des von dem aktiven Koaxialkabel 11 erzeugten nutzbaren Signals, kann jedoch gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in günstiger Weise dazu ausgenutzt werden, die Verwendungseigenschaften der erfindungs gemäs sen Einrichtung zu verbessern.This phenomenon causes an attenuation of the usable signal generated by the active coaxial cable 11, however, according to a further feature of the invention, the use properties can be used in an advantageous manner to improve the fiction, according to the facility.

Es wurde in der Tat durch experimentelle Untersuchungen festgestellt, daß, während bei einer stufenweisen Veränderung des Neutronenflusses der im aktiven Kabel 11 erzeugte Strom I sich mit einer Verzögerung verändert, die eine Zeitkonstante von der Grössenorcnung von einigen Minuten hat, der Strom -(I if)__ der im aktiven KabelIndeed, it has been found through experimental studies that while at a step change of the neutron flux, the current I generated in the active cable 11 changes with a delay, which has a time constant of the order of magnitude of a few minutes, the current - (I if) __ that in the active cable

caapprox

durch den Gammafluß erzeugt wird, bei einer stufenweisen Veränderung dieses Flusses, die zur Veränderung des Neutronenflusses nahezu gleichzeitig ist, eine Veränderung erfährt, die als "prompt" bezeichnet werden kann.is generated by the gamma flow, with a gradual change in this flow leading to a change in the Neutron flux is almost simultaneous, experiences a change that can be described as "prompt".

Wie sich aus Fig. 9 ergibt, die eine graphische Darstellung des Verlaufs einiger Ströme im Nachweisrerät in Abhängigkeit von der Zeit ist, weist der Ausgangsstrom des Gerätes Ir = In - (I Jf )_ einen plötzlichenAs can be seen from FIG. 9, a graphical representation of the course of some currents in the detection device as a function of time, the output current of the device Ir = In - (I Jf) _ has a sudden

caapprox

Anstieg (Air) auf, falls eine rasche Veränderung des Neutronenflusses festgestellt wird (Zeitpunkt ,t ), welche beispielsweise im Falle einer raschen Dämpfung des Reaktors oder bei einem unbeabsichtigten Abfallen einesIncrease (Air) if there is a rapid change in the Neutron flux is determined (time, t), which, for example, in the case of rapid attenuation of the Reactor or in the event of an accidental fall of one

~¹⁰~ 30 9 8 32/0498.~ ¹⁰ ~ 30 9 8 32/0498.

Regelstabes des Reaktors. Mit Hilfe einer geeigneten elektronischen Schaltung kann der Anstieg des "prompten" Stroms, der von diesen Geräten festgestellt wird, dazu verwendet werden, das Bedienungspersonal des Reaktors von dem unbeabsichtigten Abfallen eines Regelstabes zu informieren, der sich in der Nähe des Nachweisgerätes befindet, oder um eine geeignete und sofortige Schutzaktion einzuleiten.Control rod of the reactor. With the help of a suitable electronic circuit, the increase in the "prompt" Current detected by these devices can be used to train the operating personnel of the reactor to inform the unintentional fall of a control staff, which is in the vicinity of the detection device, or for a suitable and immediate protective action initiate.

Das in seiner Grundform beschriebene Fühlelement kann zu einer Sonde zusammengebaut werden, die zur Messung des Neutronenflusses geeignet ist.The sensing element described in its basic form can can be assembled into a probe that is suitable for measuring the neutron flux.

Eine erfindungsgemässe Sonde besitzt mehrere Fühlelernente nach Fig. 1 und 2 oder nach Fig. 3, die längs einer gemeinsamen Achse ausgefluchtet sind, wie in Fig. 4 und in den Schnittansichten der Fig. 5-8 gezeigt.A probe according to the invention has several feeler elements according to FIGS. 1 and 2 or according to FIG. 3, which are aligned along a common axis, as in FIG. 4 and shown in the sectional views of Figs. 5-8.

Fig. 4 zeigt die Zusammensetzung einer Mehrfachsonde, die durch mehrere Fühlelemente von der in Fig. 1 gezeigten Grundform gebildet wird, sowie die Struktur der verschiedenen Halterungs- und Schutzelemente, die einen Teil der Sonde bilden.Fig. 4 shows the composition of a multiple probe, which is formed by several sensing elements of the basic shape shown in Fig. 1, as well as the structure of the various Support and protection elements that form part of the probe.

Ein inneres Führungsrohr HO bildet eine axiale Halterung für die Sonde. Längs dieses Rohres sind mehrere Fühl-An inner guide tube HO forms an axial holder for the probe. Along this pipe are several sensory

-H- 309832/0498 ·-H- 309832/0498

K 9419 jaK 9419 yes

elemente 10a, 10b, 10c, 1Od von der in Fig. 1, 2 oder 3 gezeigten Art angeordnet, von denen jedes ein schraubenförmig gewickeltes aktives Koaxialkabel aufweist, wobei jedes Kabel 11 an seinem einen Ende mittels Hülsen 2 2 mit inaktiven Koaxialkabeln 24 zur Weiterleitung des Signals jedes schraubenförmigen Abschnitts zu Anzeigeorganen (in Fig. 4 -nicht dargestellt) verbunden ist.elements 10a, 10b, 10c, 1Od of the type shown in Fig. 1, 2 or 3 arranged, each of which is a having helically wound active coaxial cable, each cable 11 at its one end by means of Sleeves 2 2 with inactive coaxial cables 24 for relaying the signal to each helical section Display organs (not shown in Fig. 4) is connected.

Am entgegengesetzten Ende ist jeder aktive schraubenförmig gewickelte Koaxialkabelabschnitt mit einer Verbindungshülse 18 verbunden, die ein inaktives Endstück 20 aufweist, welches durch einen Metallstab von gleichem Durchmesser wie das Koaxialkabel gebildet wird. Parallel zum inneren Führungsrohr 40 erstrecken sich daher inaktive Koaxialkabel 24 oder inaktive Endstücke 20 über die volle Länge der Sonde.At the opposite end, each active is helical wound coaxial cable section with a connecting sleeve 18 connected, which has an inactive end piece 20, which by a metal rod of the same diameter how the coaxial cable is formed. Inactive ones therefore extend parallel to the inner guide tube 40 Coaxial cable 24 or inactive end pieces 20 the full length of the probe.

Parallel zum Führungsrohr 40 erstreckt sich ferner ein Rundstab 42 von kleinerem Durchmesser, der unter den schraubenförmigen Windungen der aktiven Koaxialkabel in den nicht von Verbindungshülsen eingenommenen Abschnitten ebenfalls schraubenförmig gewickelt ist, um als Abstandsstück zu dienen.Parallel to the guide tube 40 also extends a round rod 42 of smaller diameter, which under the helical turns of the active coaxial cable in the sections not occupied by the connecting sleeves is also helically wound to serve as a spacer.

An den beiden Enden der Sonde erstrecken sich in Fort-At both ends of the probe there are

-12- 309832/0498. ^; -12- 309832/0498. ^;

η »19η »19

setzung der Windungen des aktiven Koaxialkabels Windungen 43, 45 eines metallischen Rundstabes 20 vom gleichen Durchmesser wie eines der Fühlelemente des Koaxialkabels 11 einerseits bis zu einer Endbefestigung der Sonde (nicht dargestellt) andererseits bis zu einem halbkugelförmigen Endstück 46, mit welchem der Rundstab zusammen mit den Enden aller inaktiven Endstücke, je eines für jedes Fühlelement, verlötet ist. Mit dem halbkugeligen Endstück 46 sind ausserdem verlötet ein mittiger harmonischer Draht 48 auf einer Zentrierhülse 49, der am entgegengesetzten Ende durch ein Verbindungsstück 5 0 mit dem Ende des inneren Führungsrohres 40 verlötet ist, sowie ein inneres Abstandsstück 5 2 in Form schraubenförmiger Windungen, das zu dem harmonischen Draht 4 8 gleichachsig ist. Hierdurch wird dem Ende der Sonde eine besondere Biegsamkeit verliehen, so daß beim Einführen in den Reaktor ein Anstehen vermieden wird.setting of the turns of the active coaxial cable turns 43, 45 of a metallic round rod 20 of the same diameter as one of the sensing elements of the Coaxial cable 11 on the one hand to an end attachment the probe (not shown) on the other hand to a hemispherical end piece 46 with which the round rod is soldered together with the ends of all inactive end pieces, one for each sensing element. With the hemispherical end piece 46 are also soldered a central harmonic wire 48 on a centering sleeve 49, which is connected at the opposite end by a connecting piece 5 0 to the end of the inner guide tube 40 is soldered, as well as an inner spacer 5 2 in the form of helical turns, which to the harmonic Wire 4 8 is coaxial. This gives the end of the probe a special flexibility, so that when Introduction into the reactor queuing is avoided.

Längs des Randes des halbkugeligen Endstücks 4 6 sind ausserdem durch Verlösten mit einem Befestigungsring 54, der von einer angelöteten Hülse 55 getragen wird, verschleißfeste Längsdrähte 58,die aussen über die ganze Länge der Sonde verlaufen, um die Windungen des aktiven Koaxialkabels gegen mechanische Stöße von aussen zu schützen.Along the edge of the hemispherical end piece 4 6 are also released with a fastening ring 54, which is carried by a soldered-on sleeve 55, wear-resistant longitudinal wires 58, the outside over the whole Length of the probe run around the turns of the active coaxial cable against mechanical impacts from the outside protection.

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309832/0498 ·309832/0498

M 9419 μ. M 9419 µ.

Am entgegengesetzten Ende der Sonde sind alle inaktiven Koaxialkabel der verschiedenen Fühlelemente mittels nicht dargestellter Anschlüsse und Verbindungsstücke mit ebenso ■ vielen Nachweisorganen verbunden, wie Fühlelemente vorgesehen sind, um auf diese Weise Daten über den Neutronenfluß in verschiedenen Höhen des Kerns des Reaktors zu liefern, um eine Darstellung des Neutronenflusses im Reaktor zu erhalten.At the opposite end of the probe, all of the inactive coaxial cables of the various sensing elements are not Connections and connectors shown with also ■ connected to many detection organs, such as sensing elements provided are, in this way, data on the neutron flux at different heights of the core of the reactor to provide a representation of the neutron flux in Get reactor.

Die Sonde wird im Gebrauch in den Reaktorkern vorzugsweise von unten, oder wenn sich dies nicht als bequem und praktisch erweist, auch von oben eingeführt und wird im Kern vorgeschoben, wobei ihre Biegsamkeit zur Umgehung und Oberwindung von Hindernissen, zur Nachführung bei Krümmungen usw. ausgenutzt werden kann.When in use, the probe is preferably inserted into the reactor core from below, or when this is not convenient and proves practical, also inserted from above and is advanced in the core, taking its flexibility to the Bypassing and overcoming obstacles, tracking curves, etc. can be used.

PatentansprücheClaims

309832/0498.309832/0498.

Claims (10)

M 9U19 ... Paten tansprüche :M 9U19 ... Patent claims: 1.)Sonde zum Nachweis des Neutronenflusses in einem Kern eines Kernreaktors, insbesondere für Schiffsantriebsanlagen, gekennzeichnet durch mindestens ein biegsames Fühlelement (10), das durch ein aktives Koaxialkabel (11) gebildet wird, das einen Innenleiter (12) aus einem auf Neutronenstrahlung zur Emission von Teilchen und Elektronen ansprechenden Material, eine isolierende Hülle (16) um den Innenleiter (12) herum und einen Aussenleiter (12) um die isolierende Hülle (16) herum aufweist, und mindestens, einen Leitungsprüfer (28), der zur Messung des Stromes zwischen dem Innenleiter und dem Aussenleiter geschaltet ist.1.) Probe for the detection of the neutron flux in one Core of a nuclear reactor, in particular for ship propulsion systems, characterized by at least a flexible sensing element (10) which is formed by an active coaxial cable (11), the one Inner conductor (12) made of a responsive to neutron radiation for the emission of particles and electrons Material, an insulating sheath (16) around the inner conductor (12) and an outer conductor (12) around the insulating sheath (16), and at least one line tester (28) which is used for Measurement of the current is connected between the inner conductor and the outer conductor. 2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Koaxialkabel (11) des Fühlelements (10) schraubenförmig gewickelt ist.2. Probe according to claim 1, characterized in that the active coaxial cable (11) of the sensing element (10) is helical is wrapped. 3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,3. Probe according to claim 1 or 2, characterized in that - 15 -- 15 - 309832/0498 ·309832/0498 M 9419M 9419 daß das aktive Koaxialkabel (11) des Fühlelements (10) mit einem inaktiven Endstück (20) endet.that the active coaxial cable (11) of the sensing element (10) ends with an inactive end piece (20). 4. Sonde nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Koaxialkabel (11) jedes Fühlelements mit einem Leitungsprüfer .(128) über ein inaktives Koaxialkabel (24) verbunden ist,das einen Innenleiter (126) aus einem für den Neutronenfluß unempfindlichen Material, eine isolierende Hülle (116) um den Innenleiter herum und einen Aussenleiter (114) um die Isolierhülle herum aufweist. ·4. Probe according to claims 1-3, characterized in that the active coaxial cable (11) each The sensing element is connected to a line tester (128) via an inactive coaxial cable (24) which an inner conductor (126) made of a material that is insensitive to the neutron flux, an insulating one Sheath (116) around the inner conductor and an outer conductor (114) around the insulating sheath. · 5. Sonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes inaktive Koaxialkabel (24) einen weiteren Innenleiter (127)aus einem für den Neutronenfluß unempfindlichen Material und einen weiteren Leitungsprüfer (129) aufweist, der zwischen dem weiteren Innenleiter (127) und dem Aussenleiter (114) geschattet ist und den Strom mißt, der durch das von der Strahlung beaufschlagte inaktive Koaxialkabel (24) erzeugt wird.5. Probe according to claim 4, characterized in that each inactive coaxial cable (24) has a further Inner conductor (127) made of a material that is insensitive to the flow of neutrons and another line tester (129), which is shaded between the further inner conductor (127) and the outer conductor (114) and measures the current generated by the inactive coaxial cable (24) exposed to the radiation will. - 16 -- 16 - 309832/0498 .309832/0498. M 9419M 9419 6. Sonde nach den Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet durch mehrere Fühlelemente (10a, 10b, 10c, 1Od) mit einem aktiven Koaxialkabel,das schraubenförmig gewickelt ist, welche Elemente längs einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.6. Probe according to claims 1-5, characterized by several sensing elements (10a, 10b, 10c, 1Od) with one active coaxial cable, which is helically wound, which elements along a common axis are aligned. 7. Sonde nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein biegsames mittiges Führungsrohr (HO) längs der gemeinsamen Achse der Windungen der Fühlelemente (10a, b, c, d)7. Probe according to claim 6, characterized by a flexible central guide tube (HO) along the common Axis of the turns of the sensing elements (10a, b, c, d) 8. Sonde nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein besonderes biegsames Ende (20), welches es der Sonde ermöglicht, sich Kurven und Gegenkurven anzupassen, die in der Führungslinie vorgesehen sind.8. Probe according to claim 4, characterized by a special one flexible end (20), which enables the probe to adapt to curves and counter curves, which are provided in the guidance line. 9. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein sofortiges Stromsignal bei einer beliebigen raschen Veränderung des Neutronenflusses liefert.9. Probe according to claim 1 or 2, characterized in that it provides an instantaneous current signal at any provides rapid change in the neutron flux. 10. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Feststellung der Veränderung des Flusses dienen kann, wenn ein Regelstab des Reaktors ab-10. A probe according to claim 6, characterized in that it is used to determine the change in the flow can serve if a control rod of the reactor is - 17 - 309-83 2/0498 ·- 17 - 309-83 2/0498 fifi fällt, der in der Nähe der Sonde angeordnet ist, und ein geeignetes Signal zur sofortigen Einleitung von Schutzmaßnahmen liefern kann. _: falls, which is arranged in the vicinity of the probe and can provide a suitable signal for the immediate initiation of protective measures. _: Für: FIAT S.p.A.For: FIAT S.p.A. PATSWANWXLTiPATSWANWXLTi Oi-IN*.H.FINClCS. DIPU-ING.H.BOH* WW--IHG. S. STASOSBOi-IN * .H.FINClCS. DIPU-ING.H.BOH * WW - IHG. S. STASOSB 309832/0498"309832/0498 "