DE2910927C2 - Vorrichtung zur Messung der örtlichen Leistung in einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors - Google Patents

Description

sehen, wobei die Warm-Verbindungsstellen der Thermoelemente in der Mitte der Verengungszone und die Kalt-Verbindungsstellen der Thermoelemente in der

Ein Problem besteht bei einer derartigen Vorrichtung darin, daß sich das aufgenommene Meßsignal im Laufe der Zeit verändert, ohne daß Änderungen der zu ermittelnden Leistung vorliegen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zur Messung der örtlichen Leistung in einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors anzuge-

bekannt sind.

In der voranstehenden Gleichung bedeuten L die Hälfte der Länge der Verengungszonen 9 und K die Wärmeleitfähigkeit des Stabes 7.

Es wurde festgestellt, daß bei der Schaffung eines Hochvakuums in den Isolierkammern 10 und bei Ausführung des Schutzrohres 50 aus austenitischem Stahl oder aus Nickel-Chrom-Legierungen im Laufe der Zeit Änderungen des aufgenommenen Signals auch dann festzustellen sind, wenn keine Änderungen der zu ermittelnden Leistung auftreten. Es ist herausgefunden worden, daß diese anomalen Schwankungen des Meßsignals auf die Tatsache zurückgehen, daß die genannten Materialien für Wasserstoffmoleküle sehr gut durchlässig sind und daß darüber hinaus diese Materialien bei Vorhandensein von Hochvakuum Wasserstoffmoleküle durch einen Entgasungsprozeß abgeben.

Bei einer Vorrichtung, bei der das Schutzrohr 50 aus austenitischem Stahl besteht und bei der die Isofierkammern 10 ein Hochvakuum von 10~⁶ bar aufweisen, zeigt sich am Ende einer Betriebsdauer von einigen Stunden in einem Druckwasserreaktor eine Änderung des Meßsignals, die einer Abnahme von 40⁰C auf 19° C entspricht. Der Druck nimmt dabei auf 10~⁵ oder sogar auf \Q-' bar infolge der Durchlässigkeit des Schuizrohres 50 und aufgrund der Entgasungserscheinungen ab. Um derartige Phänomene zu verhindern wird das Schutzrohr 50 nunmehr so ausgebildet, daß die Vorrichtung so dicht ist, daß ein Hochvakuum in der Größenordnung von 10~⁶ bar in den Isolierkammern 10 aufrechterhalten wird. Dazu weist das Schutzrohr 50 zwei Schichten, d. h. eine äußere Schicht 50a aus rostfreiem Stahl, die einen mechanischen Widerstand bewirkt bzw. äußere mechanische Spannungen absorbiert, und eine innere Schicht 50b auf, die eine Wasserstoffbarriere bildet und aus einer Zirkonlegierung besteht, um das Hochvakuum auf- w rechtzuerhalten. Zirkonlegierungen werden in Kernreaktoren häufig verwendet. Das Oxid der Zirkonlegierungen ist in hohem Maße wasserstoffundurchlässig. Das Material selbst absorbiert die Wasserstoffmoleküle bei hoher Temperatur unter Bildung von Zirkonhydrid.

Da ein thermischer Kontakt zwischen den Erweiterungszonen 8 des Stabes 7 und dem Schutzrohr 50 besteht, haben die Erweiterungszonen auch einen guten thermischen Kontakt zu dsm Kühlfluid des Reaktors.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Messung der örtlichen Leistung in einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors, mit einem aus einem Material guter thermischer und elektrischer Leitfähigkeit bestehenden langgestreckten, rotationssymmetrischen Stab, der in seiner Längsrichtung eine Reihe von radial ausladenben, bei der die voranstehend geschilderte Veränderung des Meßsignals vermieden wird.

   Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits erwähnte Vorrichtung gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist

   Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das mit ihr ermittelte Meßsijnal nicht die bei der Vorrichtung gemäß der DE-OS 28 01 253

   den Erweiterungszonen und radial verlaufenden io eintretenden Änderungen bei gleichbleibender Leistung

   Verengungszonen sowie einen entlang seiner Achse - ·- -

   verlaufenden Kanal aufweist welcher eine Anordnung von Thermoelementen enthält deren Warm-Verbindungsstellen in der Mitte der Verengungszonen vorgesehen sind und deren Kalt-Verbindungsstellen in den Erweiterungszonen vorgesehen sind, und mit einem eine Zirkonlegierung und Stahl enthaltenden äußeren Schutzrohr, weiches den Stab an den Erweiterungszonen formschlüssig umgibt und

   erfahrt Aus diesem Grunde kann die vorliegende Vorrichtung über einen großen Zeitraum die örtliche Leistung einer Brennstoffsnordnung zuverlässig und sicher anzeigen.

   Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Figur näher eriäutert

   Wie in der Figur in vergrößertem Maßstab dargestellt ist enthält die Vorrichtung einen langgestreckten rotationssymmetrischen Stab 7. Dieser Stab 7 besteht aus

   somit umriie Verengungszonen eine Reihe von ring- 20 einem Material, das thermisch und elektrisch gut leitet förmigen, auf Hochvakuum gehauenen Isoiierkam- Vorzugsweise besteht der Stab 7 aus einem Metall, wie mern begrenzt dadurch gekennzeichnet, beispielsweise rostfreiem Stahl, oder aus einer Legiedaß die Wand des Schutzrohrs (50) aus zwei Schich- rung oder aus einer leitenden Keramik. Ferner enthält ten gebildet ist daß die innere eine Wasserstoffbar- die Vorrichtung ein Schutzrohr 50, das den Stab 7 umriere bildende Schicht (50b) aus einer Zirkonlegie- 25 schließt Dieses Schutzrohr 50 wird später noch näher rung und die äußere, mechanische Spannung absor- erläutert werden.

   bierende Schicht (5OaJaus rostfreiem Stahl besteht Der langgestreckte Stab 7 kann sich über die gesamte Länge des äußeren Schutzrohres 50 in der Brennstoffanordnung erstrecken. Hierzu wird er in das Schutzrohr 50 in den Zonen eingesetzt, in denen die Leistungsmessungen vorgenommen werden sollen. Der Stab 7 weist radial ausladende Erweiterungszonen 8 und radial verlaufende Verengungszonen 9 auf. Zwischen den Verengungszonen 9 und der Innenwand des Schutzrohres 50 bestehen ringförmige Isolierkammern Ki, die auf Hochvakuum gehalten werden. Der Stab 7 wird in das Innere eines Führungsrohrs 4 mit einem Spiel 11 eingeführt, wodurch das Verschieben des Stabes 7 im Führungsrohr 4 zur Einstellung des Stabes 7 möglich ist

   Der rotationssymmetrische Stab 7 weist einen entlang seiner Achse verlaufenden Kanal 12 auf, der sich über die gesamte Länge des Stabes 7 erstreckt und in dem eine Reihe von Thermoelementen angeordnet ist. Jedes dieser Thermoelemente ist in der Längsrichtung

   Die Erfindung betrifft eine Vor-ichtung zur Messung der örtlichen Leistung in einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors nach dem Oberbegriff des Patentanspruches; vgL DE-OS 28 01 253.

   Die Kenntnis dieser Größe und insbesondere der Geschwindigkeit, mit der sich diese ändert ermöglicht: bei der Anwendung geeigneter Einrichtungen einen sicheren und wirksamen Schutz der Brennstoffanordnung und infolgedessen des gesamten Kernreaktors.

   In der älteren Patentanmeldung DE-OS 28 01 253 ist
   eine Vorrichtung zur Messung der örtlichen Leistung io
   einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors beschrieben, bei der die Meßeinrichtung einen langge- ^

   streckten, rotationssymmetrischen Stab aufweist, der 45 des Stabes 7 gesehen einer der Meßzonen zugeordnet aus einem Material guter thermischer und elektrischer Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß eine Warm-Verbindungssteile 14 eines Thermoelementes in der Mitte der Länge bzw. Höhe einer jeweiligen Verengungszone 9 angeordnet ist und daß eine Kalt-Verbinlang seiner Achse verlaufenden Kanal aufweist. In dem 50 dungssteile 15 außerhalb des Endes der Kammer 10 in Kanal ist eine Anordnung von Thermoelementen vorge- einer Erweiterungszone 8 angeordnet ist.

   Im Betrieb wird die Gammastrahlung von dem nuklearen Brennstoff der den Stab 7 umgebenden Brennstäbe durch die Masse des Stabes 7 absorbiert, was zu Mitte der Erweiterungszone angeordnet sind. Der Stab 55 einem Temperaturanstieg führt Die absorbierten Wärist in einem äußeren Schutzrohr enthalten, das aus einer memengen breiten sich normalerweise radial durch die Zirkoniumlegierung oder Stahl besteht und den Stab an jeweiligen Zonen des Stabes 7 aus, wobei die Verenden Erweiterungszonen formschlüssig umgibt. Zwi- gungszonen 9, in denen aufgrund des Vorhandenseins sehen den Verengungszonen und dem Schutzrohr be- der ringförmigen Isolierkammern 10 die Ausbreitung in stehen daher jeweils Isolierkammern, die auf Hochva- 60 axialer Richtung erfolgt, davon ausgenommen sind. Un= kuum gehalten werden. ter diesen Bedingungen ist es möglich, zwischen der

   Warm-Verbindungsstelle 14 und der Kalt-Vcrbindungsstelle 15 eines jeweiligen Thermoelementes eine Temperaturdifferenz At zu ermitteln, die eine Ableitung der erzeugten und vom Stab 7 absorbierten Wärmemenge g entsprechend der nachfolgenden Gleichung ermöglicht, wenn die Abmessung der Verengungszonen 9 und die Wärmeleitfähigkeit des den Stab 7 bildenden Materials

   Leitfähigkeit besteht und in seiner Längsrichtung eine Reihe von radial ausladenden Erweiterungszonen und radial verlaufenden Verengungszonen sowie einen ent-