DE3030234A1 - Steam detector esp. for nuclear plant leak - has capacitor affected by presence of steam to actuate detector circuit - Google Patents
Steam detector esp. for nuclear plant leak - has capacitor affected by presence of steam to actuate detector circuitInfo
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Abstract
Description
DAMPFDETEKTDR UND EINRICHTUNG ZUR FESTSTELLUNG VON DAMPF-LECKAGEN Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfdetektor und auf eine Einrichtung zur Feststellung von Dampf-Leckagen, bei der der Dampfdetektor verwendet wird.STEAM DETECTOR AND DEVICE FOR DETECTING STEAM LEAKAGE The invention relates to a vapor detector and to a device for Steam leak detection using the steam detector.
Dampfdetektor und Einrichtung haben besondere Bedeutung für Dampfrohre in Kernkraftwerken. Es kommt gelegentlich vor, daß derartige Dampfrohre bersten. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß vom ersten Auftreten eines unterkritischen Risses im Dampfrohr bis zum Bersten eine erhebliche Zeit verstreicht ( z.B. 60 minuten). Diese Zeit reicht zum Abschalten des gefährdeten Dampfrohres aus. Erforderlich ist jedoch, da3 man eine Möglichkeit hat, den Beginn eines Risses, der sich durch eine Dampf-Leckage zu erkennen gibt, sehr schnell festzustellen.Steam detector and device are of particular importance for steam pipes in nuclear power plants. It happens occasionally that such steam pipes burst. The invention is based on the knowledge that from the first occurrence of a subcritical It takes a considerable time for cracks in the steam pipe to burst (e.g. 60 minutes). This time is sufficient to switch off the endangered steam pipe. Is required however, that there is a possibility of the beginning of a rift that runs through a Steam leakage can be recognized very quickly.
Durch die vorliegende Erfindung sollen ein Dampfdetektor und eine Einrichtung geschaffen werden, die dies ermöglichen. Der Dampfdetektor soll robust und betriebssicher sein, gleichwohl aber eine hohe Anzeigeempfindlichkeit haben, die eine einfache Auswertung ermöglicht, und billig herstellbar sein. Schließlich muß der Dampfdetektor eine hohe Temperaturbeständigkeit haben, denn er muß mehrfaches An- und Abschalten einer Dampfleitung od. dgl. sicher überstehen.The present invention aims to provide a vapor detector and a Establishments that make this possible. The steam detector should be robust and be operationally reliable, but at the same time have a high display sensitivity, which enables simple evaluation and can be produced cheaply. In the end got to the vapor detector have a high temperature resistance, because he must have multiple Switching on and off a steam line or the like safely survive.
Ein Dampfdetektor der diese Anforderungen erfüllt, wird durch die Erfindung nach Anspruch 1 geschaffen.A vapor detector that meets these requirements is made possible by the Invention according to claim 1 created.
Der Dampfdetektor ist ein einfacher, billig herstellbarer und robuster Gegenstand.The vapor detector is simple, inexpensive to manufacture and more robust Object.
Wird der Isolator des Dampfdetektors von Dampf beaufschlagt, so sinken sowohl sein ohmscher Widerstand, wie auch seine Kapazität merkbar. Der Widerstand sinkt z.B. von 100 bis 500 MOhm bei trockenem Isolator auf einen Wert von ca. 5 bis 100 kDhm nach Dampfberührung, in diesem Falle um 3 bis 5 Zehnerpotenzen.If steam is applied to the isolator of the steam detector, they will sink both its ohmic resistance and its capacity are noticeable. The resistance drops e.g. from 100 to 500 MOhm with a dry insulator to a value of approx. 5 up to 100 kDhm after contact with steam, in this case by 3 to 5 powers of ten.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine derart starke Änderung des ohmschen Widerstandes, wie auch eine starke Änderung der Kapazität auch dann eintreten, wenn der Isolator eine Temperatur hat, die weit oberhalb des Kondensationspunktes des Dampfes liegt, so daß der Isolator nicht durch kondensierenden Dampf benetzt wird. Durch die Porosität des Isolators wird aber erreicht, daß der Dampf in den Innenraum des Isolators eindringen kann.It has surprisingly been found that such a strong Change in ohmic resistance, as well as a strong change in capacitance occur even when the insulator has a temperature that is well above the The condensation point of the steam lies so that the insulator does not condense through Steam is wetted. However, the porosity of the insulator ensures that the Steam can penetrate into the interior of the isolator.
Die Änderung der elektrischen Werte läßt sich durch ein entsprechendes Meßgerät feststellen, das abseits vom Meßort in einer Überwachungszentrale angeordnet sein kann.The change in the electrical values can be changed by a corresponding Determine measuring device that is located away from the measuring location in a monitoring center can be.
Für die Verwendung in Kernkraftwerken kommt hinzu, -daß die Dampfdetektoren aus Materialien herstellbar sind, die gegen Strahlung beständig sind, chemisch neutral sind und in einem Notfall keine für Menschen gefährlichen Substanzen freisetzen (Säuren, Laugen, aggressive Gase).For use in nuclear power plants there is also -that the steam detectors can be produced from materials that are resistant to radiation, chemically neutral and do not release substances dangerous to humans in an emergency (Acids, alkalis, aggressive gases).
Weiterbildungen der Erfindung Nach den Ansprüchen 2 bis 4 kann der Isolator aus Keramik oder gesinterten Glaskörnern bestehen, wobei die Materialien von Isolator und Elektroden ähnliche kubische Wärmeausdehnungskoeffizienten haben sollten. Dampfdetektoren dieser Art haben den Vorteil, daß sie-nach Benetzung und folgender Trocknung wieder verwendbar sind. Developments of the invention According to claims 2 to 4, the Insulator made of ceramic or sintered glass grains, the materials of the insulator and electrodes have similar cubic coefficients of thermal expansion should. Steam detectors of this type have the advantage that they - after wetting and can be reused following drying.
Nach Anspruch 5 oder 6 können die Isolatoren aus keramischen Filzen oder Textilien bestehen, wobei es dann nicht mehr auf gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten ankommt.According to claim 5 or 6, the insulators made of ceramic felts or textiles exist, whereby it is then no longer the same coefficient of thermal expansion arrives.
Will man die Dampfdetektoren nicht in einem Meßraum oder Meßkanal selbst unterbringen, in den Dampf eindringen kann, so können die Dampfdetektoren nach Anspruch 7 oder 8 ausgebildet sein, wobei dann die Keramikfüllung des Rohres mit dem Meßraum in Verbindung steht.If you don't want the steam detectors in a measuring room or measuring channel themselves, into which steam can penetrate, so can the steam detectors according to claim 7 or 8, in which case the ceramic filling of the tube is in communication with the measuring room.
Auch wenn nach Anspruch 9 der Dampfdetektor als Körper ausgebildet ist, der in seinem Innern als Elektroden flächenhafte Gebilde aufweist, läßt er sich durch ein Rohr an den Meßraum anschließen.Even if, according to claim 9, the vapor detector is designed as a body is, which has planar structures in its interior as electrodes, he leaves connect to the measuring room through a pipe.
Die flächenhaften Gebilde können entsprechend Anspruch 10 oder 11 verschiedene Formen haben. Eine gute- Haltbarkeit wird hierbei gemäß Anspruch 12 dadurch gewährleistet, daß die Maschenweite wesentlich größer ist als die Körner eines Isolators, wenn dieser aus Keramik oder Glas besteht.The planar structures can according to claim 10 or 11 have different shapes. A good durability is here according to claim 12 this ensures that the mesh size is much larger than the grains an insulator if it is made of ceramic or glass.
Die Elektroden können gemäß Anspruch 13 auch aus zwei Scheiben bestehen, was zu einer einfachen, robusten Ausführung führt.According to claim 13, the electrodes can also consist of two disks, which leads to a simple, robust design.
Nach Anspruch 15 und 16 läßt sich dafür sorgen, daß die Verbindungsleitungen des Dampfdetektors, der selbst einen hochohmigen Widerstand darstellt, gegen äußere Einflüsse, wie Kriechströme und elektromagnetische Felder, geschützt sind.According to claim 15 and 16 it can be ensured that the connecting lines of the vapor detector, which itself represents a high resistance, against external Influences such as leakage currents and electromagnetic fields are protected.
Der Dampfdetektor nach der Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft im Rahmen einer Einrichtung nach Anspruch 17 verwenden. Hier macht man sich zunutze, daß Dampfrohre, insbesondere in Kernkraftwerken, von abnehmbaren Blechkassetten umgeben sind, die Isolierstoffe enthalten und bei denen bereits ein Meßkanal zur Unterbringung von Meßfühlern vorgesehen ist. Der Dampfdetektor kann ebenfalls innerhalb des Meßkanals untergebracht werden, oder aber so, daß das freie Ende seines Rohres in den Meßkanal ragt.The vapor detector according to the invention can be particularly advantageous use in the context of a device according to claim 17. Here one makes use of that steam pipes, especially in nuclear power plants, from removable sheet metal cassettes are surrounded, which contain insulating materials and which already have a measuring channel for Accommodation of sensors is provided. The vapor detector can also be inside of the measuring channel, or so that the free end of its tube protrudes into the measuring channel.
Eine besonders einfache Unterbringung von Dampfdetektoren im Meßkanal ergibt sich nach Anspruch 19, wonach mehrere Dampfdetektoren zusammen mit ihren Anschlußleitern einfach in den Meßkanal eingelegt werden können.A particularly simple way of accommodating steam detectors in the measuring channel arises according to claim 19, after which several steam detectors together with their Connection conductors can be simply inserted into the measuring channel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to Drawings described.
Figur 1 zeigt perspektivisch, zum Teil im Axialschnitt einen Dampfdetektor in koaxialer Ausführung; Figur 2 zeigt in gleicher Darstellung einen Dampfdetektor in Klotzbauweise mit parallelen Elektroden und anschließendem Dampfzuführungs rohr; Figur 3 zeigt eine Variante eines Dampfdetektors nach Figur 2; Figur 4 zeigt perspektivisch, zum Teil im Radialschnitt/ ein Dampfrohrstück mit Teilen zweier Isolierkassetten und in oder an der unteren Kassette angeordneten Dampfdetektoren, deren Rohre in einen in der unteren Kassette vorgesehenen Meßkanal hineinragen; Figur 5 zeigt in gleicher Darstellung eine Anordnung von Dampfdetektoren nach Figur 3 in Parallelschaltung innerhalb des Meßkanals.FIG. 1 shows a steam detector in perspective, partly in axial section in coaxial design; FIG. 2 shows a vapor detector in the same representation in block construction with parallel electrodes and subsequent steam supply pipe; FIG. 3 shows a variant of a steam detector according to FIG. 2; Figure 4 shows in perspective, partly in radial section / a piece of steam pipe with parts of two insulating cassettes and arranged in or on the lower cassette steam detectors, the tubes of which in a measuring channel provided in the lower cassette protrude into it; Figure 5 shows in the same illustration shows an arrangement of steam detectors according to FIG. 3 in parallel connection within the measuring channel.
Bei den Ausführungsformen nach Figur 1 und 2 ist jeweils ein Gehäuse 2 mit einem Rohr 4 versehen. Beide bestehen z.B. aus Stahl. Nach Figur 1 ist zentrisch im Inneren des Gehäuses ein metallischer Stab 6 angeordnet. der nach unten in das Gehäuse 2 hineinragt, oben aber ein Stück vor dem Ende des Rohrs 4 endet. Der Raum zwischen Stab 6 und Rohr 4 und oberhalb des Stabes 6 ist durch den Isolator 8 ausgefüllt, der hier aus Keramik oder gesinterten Glaskörnern besteht. Die Materialien von Isolator, Rohr 4 und Stab 6 sind so gewählt, daß sie etwa gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, damit der als Ganzes mit 9 bezeichnete Dampfdetektor Wärmebeanspruchungen standhält. Der Stab 6 und das Gehäuse 2 dienen als die beiden Elektroden und sind mit Anschlußleitern 10 bzw. 11 versehen.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, there is a housing in each case 2 provided with a tube 4. Both are made of steel, for example. According to Figure 1 is centric a metallic rod 6 is arranged in the interior of the housing. the down in that Housing 2 protrudes, but ends at the top a little before the end of the tube 4. The space between rod 6 and tube 4 and above the rod 6 is filled by the insulator 8, which here consists of ceramic or sintered glass grains. The materials of isolator, Tube 4 and rod 6 are chosen so that they have approximately the same coefficient of thermal expansion have so that the steam detector designated as a whole with 9 is exposed to heat withstands. The rod 6 and the case 2 serve as the two electrodes and are provided with connecting conductors 10 and 11, respectively.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 bleibt das Rohr 4 leer. Der eigentliche Dampfdetektor 13 ist hier im Gehäuse 2 fest angebracht, und zwar so, daß seine obere Fläche vom Rohr her frei zugänglich ist. Im Innern des Isolators 15 befinden sich zwei zueinander parallele Elektroden 17. die allseits, also auch vorne vom Isolator umgeben sind(und nur durch die Schnittdarstellung erkennbar sind).Sie sind wiederum mit Anschlußleitern 10, 11 versehen.In the embodiment according to FIG. 2, the tube 4 remains empty. The actual Steam detector 13 is firmly attached here in the housing 2, in such a way that its upper Area is freely accessible from the pipe. Inside the insulator 15 are two mutually parallel electrodes 17. those on all sides, that is to say also at the front of the insulator are surrounded (and can only be recognized by the sectional view) .They are in turn provided with connecting conductors 10, 11.
Figur 3 zeigt eine Variante eines kompakten Dampfdetektors 16. Hier sind in einem Isolator 15 zwei zum Beispiel als Kreisscheiben ausgebildete Elektroden 20 angeordnet. Die An-Schlußleiter 22 führen von den Elektroden nach außen.FIG. 3 shows a variant of a compact steam detector 16. Here are in an insulator 15 two electrodes, for example designed as circular disks 20 arranged. The connection conductors 22 lead from the electrodes to the outside.
Figur 4 und 5 zeigen jeweils ein Stück eines Dampfrohres 26, das von zwei Isolierkassetten 24 umgeben ist. Die Isolierkassetten sind Blechgehäuse, die mit einem wärmeisolierenden Füllstoff 27, z.B. Glaswolle, gefüllt sind. Jede der beiden Kassetten bildet eine Halbschale, von etwa einem Meter Länge.Figures 4 and 5 each show a piece of a steam pipe 26, which of two insulating cassettes 24 is surrounded. The insulating cassettes are sheet metal housings that are filled with a heat insulating filler 27 such as glass wool. Each of the Both cassettes form a half-shell, about one meter in length.
Beide Kassetten sind durch nichtdargestellte Mittel miteinander lösbar verbunden. Sie können leicht abgenommen und wieder montiert werden. Die untere Kassette 27 enthält in Längsrichtung, gewöhnlich längs der Schweißnaht des Dampfrohrs 26, einen Meßkanal 28, der sich durch ein Lochblech 29 £Figur 5) abdecken läßt.Both cassettes can be detached from one another by means not shown tied together. They can be easily removed and reassembled. The lower cassette 27 contains in the longitudinal direction, usually along the weld of the steam pipe 26, a measuring channel 28 which can be covered by a perforated plate 29 (FIG. 5).
Bei der Ausführungsform der Einrichtung nach Figur 4 werden Dampfdetektoren nach Figur 1 oder 2 verwendet, deren Rohre 4 in den Meßkanal 28 von unten her hineinragen. so daß bei einem Dampfaustritt Dampf, der in den Meßkanal 28 eingedrungen ist, entweder (Figur 1) am oberen Ende des Rohrs 4 den Isolator 8 beaufschlagt oder (Figur 2) durch das Rohr 4 zum Isolator 15 gelangt. Der Dampf dringt in den Isolator ein und sorgt für eine sprungartige Abnahme des Widerstandes wie auch der Kapazität des Dampfdetektors.In the embodiment of the device according to FIG. 4, steam detectors are used used according to Figure 1 or 2, the tubes 4 protrude into the measuring channel 28 from below. so that when steam escapes steam which has penetrated into the measuring channel 28, either (Figure 1) acts on the insulator 8 at the upper end of the tube 4 or (Figure 2) passes through the pipe 4 to the insulator 15. The steam penetrates the isolator and ensures a sudden decrease in the resistance as well as the capacitance of the Steam detector.
Das Gehäuse 2 kann entweder unten an der Isolierkassette 24 sitzen, wie es in Figur 4 links dargestellt ist, oder kann innerhalb der Kassette, also umgeben vom isolierenden Füllstoff 27, angeordnet sein, wie es in Figur 4 rechts vorn dargestellt ist. Die Anschlußleiter 10, 11 verlaufen in Form eines sehr gut isolierten und gut abgeschirmten Kabels zu einem Widerstands- und/oder Kapazitätsmeßgerät, das in einem Meßraum, z. B. der Warte eines Kernkraftwerks untergebracht ist. Bei einem Dampfaustritt wird der Widerstands- und/oder Kapazitätsabfall gemessen, und entsprechende Signale werden Einrichtungen zur Anzeige, Registrierung, Warnung, Schaltung und dergleichen zugeführt. Die gefährdete Dampfleitung kann dann rechtzeitig vor dem Bersten oder bevor große Dampfmengen ausgetreten sind, abgeschaltet werden.The housing 2 can either sit at the bottom of the insulating cassette 24, as shown in Figure 4 on the left, or can be inside the cassette, so surrounded by the insulating filler 27, as it is in Figure 4 on the right is shown in front. The connecting conductors 10, 11 run very well in the form of a insulated and well shielded cable to a resistance and / or capacitance meter, that in a measuring room, e.g. B. the control room of a nuclear power plant is housed. at the drop in resistance and / or capacitance is measured at a steam outlet, and corresponding signals are devices for display, registration, warning, Circuit and the like supplied. The endangered steam pipe can then be timed be switched off before bursting or before large amounts of steam have escaped.
Bei der Ausführungsform nach Figur 5 sind im Meßkanal 28 mehrere Dampfdetektoren 18 untergebracht, die nach Figur 3 ausgebildet sein können aber auch innerhalb eines Keramikkörpers Elektroden beliebiger anderer Art aufweisen können.In the embodiment according to FIG. 5, there are several vapor detectors in the measuring channel 28 18 housed, which can be designed according to Figure 3 but also within a Ceramic body electrodes can have any other type.
Die Dampfdetektoren 18 sind durch gestrichelt dargestellte Leitungen 30 parallelgeschaltet.The steam detectors 18 are indicated by lines shown in dashed lines 30 connected in parallel.
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DE19803030234 DE3030234A1 (en) | 1980-08-09 | 1980-08-09 | Steam detector esp. for nuclear plant leak - has capacitor affected by presence of steam to actuate detector circuit |
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DE3030234A1 true DE3030234A1 (en) | 1982-03-11 |
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ID=6109296
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DE19803030234 Ceased DE3030234A1 (en) | 1980-08-09 | 1980-08-09 | Steam detector esp. for nuclear plant leak - has capacitor affected by presence of steam to actuate detector circuit |
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- 1980-08-09 DE DE19803030234 patent/DE3030234A1/en not_active Ceased
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