DE3210302A1 - Method for measuring the internal pressure of mass-produced products which are located in containers and in which pressurised gas has to be held - Google Patents

Abstract

This invention relates to a method for establishing defective fuel rods (1) in a nuclear fuel assembly. The internal gas pressure of a defective fuel rod (1) is very much lower than that of a normal fuel rod (1), and as a result of this fact there is a drop in the natural frequency of the vibration in the interior of the tube jacket (2) enveloping the fuel rod (1). In the present invention, the natural frequency of the tube jacket (2) is measured in order to detect a defective fuel rod (1). This invention also relates to a method for establishing "inferior" pressurised nuclear fuel rods (1) when testing after production. The method can be applied in non-destructive detection of "inferior" containers for items which must have pressurised gas in the interior. <IMAGE>

Description

Verfahren zum Messen des inneren Druckes von inMethod of measuring the internal pressure of in

Massenfertiggng hergestellten sich in Behältern befindenden Produkten, in denen unter Druck ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ stehendes Gas gehalten werden muß.Mass-produced products in containers, in which pressurized ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ held gas must become.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen des inneren Druckes von in Massenfertigung hergestellten, sich in Behäi-crrj befindenden Produkten, in denen unter Druck stehendes Gas gehalten werden muß.The invention relates to a method for measuring the internal Printing of mass-produced products in Behäi-crrj, in which pressurized gas must be kept.

Es gibt viele Arten von in Behältern befindlichen Produkten, die in ihrem Inneren unter Druck stehendes Gas benötigen und die dicht verschlossen sein müssen. Gewöhnlich ist es erforderlich, den Verschluß zerstörungsfrei zu prüfen, ob der innere Druck auf dem vorgeschriebenen Niveau gehalten wird.There are many types of containerized products that can be used in their interior require pressurized gas and which must be tightly sealed have to. It is usually necessary to test the closure non-destructively, whether the internal pressure is kept at the prescribed level.

Die Eingenfrequenz von Schwingungen in einem Behälter, der mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, ist abhängig vom Gasdruck, somit kann man durch Messen der Eigenfrequenz von außen überprüfen, ob die Druckfestigkeit normal ist oder nicht.The natural frequency of vibrations in a container that is under Pressurized gas is filled, depends on the gas pressure, so you can through Measure the natural frequency from the outside and check whether the compressive strength is normal or not.

Bei in Betrieb befindlichen nuklearen Brennstoffstäben wird streng gefordert, daß die umhüllenden oder umgebenden Rohre dicht verschlossen sein müssen, damit die sich anhäufenden schädlichen Spaltungsgase nicht nach außen freiwerden. Wenn die Dichtung eines Brennstoffstabes aus irgendwelchen Gründen schadhaft ist, wird das im Innern befindliche Gas frei, (ebenso sinkt der Druck ab) und der Brennstoffstab wird als fehlerhaft angesehen.Operating nuclear fuel rods will be strict required that the enveloping or surrounding pipes must be tightly sealed, so that the accumulating harmful fission gases are not released to the outside. If the seal on a fuel rod is defective for any reason, that will be inside the gas is free, (the pressure also drops ab) and the fuel rod is considered defective.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Erkennen von fehlerhaften Brennstoffstäben, indem die Eigenfrequenz der Schwingungen im Gehäuse gemessen wird.The invention relates to a method for non-destructive identification of faulty fuel rods by reducing the natural frequency of the vibrations in the housing is measured.

Die vorab mit Druck beaufschlagten nuklearen Brennstoffstäbe (beispielsweise Druckwasserreaktorbrennstffstäbe) werden bei der Herstellung mit unter Druck stehendem Heliumgas von ungefähr 30 at gefüllt.The pre-pressurized nuclear fuel rods (e.g. Pressurized water reactor fuel rods are manufactured with pressurized Filled with helium gas of approximately 30 atm.

Somit bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren, um "minderwertige" Brennstoffstäbe in einem Qualitätsprüfungsverfahren zu erkennen.Thus, the invention also relates to a method to "inferior" Detect fuel rods in a quality inspection process.

Eine Reaktorspaltzone weist viele Brennstoffanordnungen.A reactor core has many fuel assemblies.

oder -kassetten auf, und eine Brennstoffkassette besteht aus einer großen Anzahl von Brennstoffstäben.or assemblies, and a fuel assembly consists of one large number of fuel rods.

Zur Zeit wird das Auffinden von fehlerhaften Brennstoffstäben durch das folgende Verfahren ausgeführt: Zuerst erfolgt die Überwachung in der Reaktorspaltzone durch ständiges Kontrollieren des Wertes der Kühlflüssigkeitsradioaktivität, und wenn dieser Wert einen bestimmten Betrag überschreitet, zeigt dies das Auftreten eines Schadens.We are currently working on finding faulty fuel rods The following procedure is carried out: First, the monitoring takes place in the reactor gap zone by constantly checking the value of the coolant radioactivity, and if this value exceeds a certain amount, it indicates the occurrence of damage.

in einigen der Brennstoffstäbe in der Reaktorspaltzone an, (da radioaktive Spaltungsprodukte in das Kühlmittel freigegeben werden, wenn ein Schaden auftritt). Als nächstes wird, nachdem der Reaktorbetrieb eingestellt ist, jede Brennstoffkassette einer Transportprüfung (shippinR test") untersucht, um die Brennstoffkassette ausfindig zu machen, die die fehlerhaften Brennstoffstäbe enthält. Die Brennstoffkassette, die fehlerhafte Brennstoffstäbe enthält, kann nicht länger benutzt werden und muß herausgenommen werden.in some of the fuel rods in the reactor core, (as radioactive Fission products are released into the coolant when damage occurs). Next, after the reactor is shut down, each fuel assembly a transport test (shippinR test ") examined in order to locate the fuel assembly which contains the faulty fuel rods. The fuel assembly, the faulty Contains fuel rods, can no longer be used and must be taken out.

Eine Brennstoffkassette besteht bei einem Druckwasserreaktor aus 150 bis 200 Brennstoffstäben und bei einem Siedewasserreaktor aus 30 bis 70 Brennstoffstäben. Im allgemeinen sind nur ein oder zwei der vielen Brennstoffstäbe in einer Brennstoffkassette fehlerhaft. Wenn eine solche kleine Zahl von fehlerhaften Brennstoffstäben ausfindiggemacht worden ist und anschließend durch eine Attrappe odel durch neue Brennstoffstäbe ersetzt worden ist, dann kann die Brennstoffkassette vorteilhaft und wirtschaftlich verwendet werden. Somit ist es sehr zweckmäßig diese Technik zum Ermitteln von fehlerhaften Brennstoffstäben in der Brennstoffkassette zu verwenden.In a pressurized water reactor, a fuel assembly consists of 150 up to 200 fuel rods and in a boiling water reactor from 30 to 70 fuel rods. Generally there will only be one or two of the many fuel rods in a fuel assembly faulty. When locating such a small number of faulty fuel rods and then by a dummy or by new fuel rods has been replaced, then the fuel assembly can be advantageous and economical be used. Thus, this technique is very useful for identifying faulty Use fuel rods in the fuel assembly.

Ein typisches herkömmliches Verfahren, um fehlerhafte Brennstoffstäbe ausfindig zu machen, besteht darin, das Vorhandensein von Reaktrokühlwasser nachzuweisen, das in die fehlerhaften Brennstoffstäbe eingedrungen ist. Insbesondere nutzt das Verfahren das Prinzip aus, daß ein Unterschied in der Durchlässigkeit eines Ultraschallstrahles zwischen einem fehlerhaften Brennstoffstäb und einen normalen Brennstoffstab vorhanden ist, wenn der Strahl auf einer Seite gesendet und auf der anderen Seite des betreffenden Brennstoffstabes empfangen wird. In dem fehlerhaften Brennstoffstab ist die Intensität der Schallwellen infolge der Energieabsorption durch eine Wasserschicht oder durch Wassertropfen vermindert, die sich auf die Innenseite des Mantels abgesetzt haben, und die durch schadhafte Stellen durch die Verkleidung eingedrungen sind. (US-PS 3 945 249 und DE-PS 2 605 962). Nach diesem Verfahren ist ein Nachweis nur dann möglich, wenn eine nachweisbare Wassermenge in das Innere eingedrungen ist. Wenn die fehlerhaften Stellen des Mantels sehr klein sind, werden die fehlerhaften Stellen sehr leicht verstopft und ein weiteres Eindringen von Wasser ist nicht mehr möglich.A typical conventional procedure to repair faulty fuel rods Finding out consists in demonstrating the presence of reactor cooling water, that has penetrated the faulty fuel rods. In particular, this uses Method based on the principle that there is a difference in the permeability of an ultrasonic beam exists between a faulty fuel rod and a normal fuel rod is when the beam is sent on one side and on the other side of the concerned Fuel rod is received. In the faulty fuel rod is the intensity of sound waves as a result of energy absorption through a layer of water or through Reduced water droplets that have settled on the inside of the coat, and which have penetrated the paneling through damaged areas. (U.S. PS 3 945 249 and DE-PS 2 605 962). Following this procedure is a proof only possible if a detectable amount of water has penetrated the interior is. If the imperfections of the jacket are very small, the imperfections will be Places clogged very easily and further water ingress is no longer possible possible.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Nachweis von fehlerhaften Brennstoffstäben zu schaffen, d.h. ein Verfahren zu schaffen, um fehlerhafte Brennstoffstäbe in einer Kassette zuverlässiger und einfacher als bei den bestehenden herkömmlichen Verfahren ausfindig zu machen.It is the object of the invention to provide a method for detecting defective To create fuel rods, i.e., to provide a method of repairing faulty fuel rods in a cassette more reliable and easier than with the existing conventional ones Identify procedures.

Diese Aufgabe wird bei einem Nachweisverfahren der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.In the case of a verification process, this task becomes the one mentioned at the beginning Kind by the specified in the characterizing part of claim 1 features solved.

Die Eigenfrequenz der Schwingung im Mantel der Brennstoffstäbe hängt von ihrem Innendruck ab.The natural frequency of the oscillation in the jacket of the fuel rods depends from their internal pressure.

Im Brennstoffstab bildet das den gesamten voll gefüllten Raum umhüllende Rohr ein zylindrisches Gehäuse, in dem sich unter Druck stehendes Gas befindet. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um fehlerhafte Brennstoffstäbe von normalen Brennstoffstäben durch Messen der Eigenfrecuenzunterschiede des mit komprimierten Gas gefüllten Raumes des Mantelrohres zu unterscheiden, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß der innere Druck eines schadhaften Brennstoffstabes mit Sicherheit auf atmosphärischen Druck abgesenkt ist.In the fuel rod, that forms the entire fully filled space Tube is a cylindrical housing that contains pressurized gas. The invention relates to a method of repairing faulty fuel rods normal fuel rods by measuring the natural frequency differences of the compressed To distinguish gas-filled space of the jacket pipe, taking advantage of the fact that the internal pressure of a defective fuel rod will certainly increase atmospheric pressure is lowered.

Um die fehlerhaften Brennstoffstäbe in einer Brennstoffkassette nachzuweisen, wird eine Sonde mit zwei Ubertragungselementen (einem Sender und einem Empfänger) verwendet, die dünn und klein genug hergestellt werden können, um .in die Zwischenräume zwischen den Brennstoffstäben der Brennstoffkassette eingefügt zu werden. Sie wird an dem mit Gas gefüllten Raum des Brennstoffstabes ausgerichtet, der geprüft werden soil, und es wird die Eigenfrequenz des umhüllenden Rohres gemessen. Wirksamer ist es, eine Sonde mit mehrkanalig angeordneten Ubertragungselementen zu verwendet, die wie die Brennstoffstäbe in der Brennstoffkassette angeordnet sind.To detect the faulty fuel rods in a fuel assembly, a probe with two transmission elements (a transmitter and a receiver) used that can be made thin and small enough to fit .in the gaps to be inserted between the fuel rods of the fuel assembly. she will aligned with the gas-filled space of the fuel rod that is being tested soil, and the natural frequency of the enveloping pipe is measured. Is more effective it is to use a probe with multi-channel arranged transmission elements, which, like the fuel rods, are arranged in the fuel assembly.

Wenn dieses Verfahren verwendet wird, ist es möglich, fehlerhafte Brennstoffstäbe in der Brennstoffkassette ausfindig zu machen, ohne diese aus einanderzunebmen.When this procedure is used it is possible to get faulty To locate fuel rods in the fuel assembly without dismantling them.

Im Fall von Brennstoffstäben für Druckwasserreaktoren werden diese bei der Herstellung mit Heliumgas mit einem Druck von 30 at beaufschlagt. Auch bietet die Erfindung ein Verfahren an, um "minderwertigereu Brennstoffstäbe, was die Unversehrtheit ihrer Dichtung anbelangt von normalen Brennstoffstäben bei der Herstellung zu unterscheiden oder diese zu irgendeiner anderen Zeit zu erkennen, wenn die Druckfestigkeit erneut festgestellt werden muß, bevor sie beispielsweise in einen Reaktor eingegeben werden.In the case of fuel rods for pressurized water reactors, these pressurized with helium gas to a pressure of 30 atm during manufacture. Also offers the invention provides a method to "inferior fuel rods, which is the integrity Their seal can be distinguished from normal fuel rods during manufacture or to detect this at any other time when the compressive strength is again must be determined before they are introduced into a reactor, for example.

Die Technik dieser Erfindung ist auch zum "Nachweis von minderwertigen Produkten" anderer Art von industriellen Produkten anwendbar, die ein unter Druck stehendes Gas druckdicht abschließen müssen.The technique of this invention is also useful for the "detection of inferior Products "other type of industrial products applicable to one under pressure must seal standing gas pressure-tight.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben.An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings described by way of example.

Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Sondenanordnung mit einem einzigen Meßkopf, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sondenanordnung mit mehreren Meßköpfen (zur Vereinfachung in einer 4 x 4-Anordnung), Fi 3(a) bis 3(c) die Schwingungsformen des Gehäuses in Umfangsrichtung eines dünnen zylindrischen Gehäuses, Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eigenfrequenz eines typischen umhüllenden Rohres aus Zirkon 4 und dem Innendruck darstellt, Fig. 5 ein Oszillogramm, das die Frequenzanalyse zeigt, wenn die Eigenfrequenz des umhüllenden Rohres in Uboreinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung gemessen wird, Fig. 6 ein Diagramm, das die wirksame Stoßsdhwingung der Feststellanordnung in Übereinstimmung mit der Erfindung und die empfangene Schwingungsform, zeigt, und Fig. 7 eine Anlageanordnung des Nachweisverfahrens in Ubereinstimmung mit der Erfindung, wenn sie in der Anlage eingebaut ist.The figures show: FIG. 1 a schematic representation of a probe arrangement with a single measuring head, FIG. 2 shows a schematic representation of a probe arrangement with several measuring heads (for simplification in a 4 x 4 arrangement), Fi 3 (a) to 3 (c) the waveforms of the housing in the circumferential direction of a thin cylindrical Housing, Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the natural frequency of a Fig. 5 shows a typical enveloping tube made of zirconium 4 and the internal pressure Oscillogram that shows the frequency analysis if the natural frequency of the enveloping Tube is measured in accordance with the method of the invention, Fig. 6 a diagram showing the effective shock oscillation of the locking arrangement in accordance with with the invention and the received waveform, and FIG. 7 shows a system arrangement of the detection method in accordance with the invention if it is in the annex is built in.

Bei unter Druck stehenden Brennstoffstäben besteht eine Abdichtung für ein komprimiertes Gas in den 2 Brennstoffstäben bis höchstens 30 kg/cm2, da die umhüllenden Rohre sonst infolge des hohen äußeren Kühlmitteldruckes während des Betriebs zerstört werden. Ferner werden Spaltproduktgase, z.B. Xenon (Xe) und Krypton (Kr), innerhalb der Brennstoffstäbe erzeugt, die den Innendruck von 0 bis 30 kg/cm2 im kalten Zustand, abhängig vom Abbrenngrad, erhöhen.There is a seal when the fuel rods are under pressure for a compressed gas in the 2 fuel rods up to a maximum of 30 kg / cm2, since the enveloping pipes otherwise as a result of the high external coolant pressure during operations are destroyed. Furthermore, fission product gases such as xenon (Xe) and Krypton (Kr), generated inside the fuel rods, which increases the internal pressure from 0 to 30 kg / cm2 when cold, depending on the degree of burning.

Andererseits wird der äußere Druck der Brennstoffstäbe auf ungefähr 1 bis 2 atm verringert, nachdem der Reaktor stillgelegt und abgekühlt ist. In diesem Zustand strömt das innere Gas des fehlerhaften Brennstoff stabes durch die schadhafte Stellen in das umhüllende Rohr, bis der innere Druck auf fast die gleiche Höhe des äußeren Drucks fällt.On the other hand, the external pressure of the fuel rods becomes approximately 1 to 2 atm decreased after the reactor is shut down and cooled down. In this State, the inner gas of the defective fuel rod flows through the defective one Place in the enveloping tube until the internal pressure is almost the same as the external pressure falls.

Die Eigenfrequenz eines zylindrischen Gehäuses mit innerem Druck kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: Dabei gilt fp : Eigenfrequenz, wenn Innendruck vorhanden ist (Hz) n : Schwingung in Umfangsrichtung k : Schwingung in axialer Richtung E : Elastizitätsmodul (Young's Koeffizient (kg/cm2)) pm : Dichte des Werkstoffs (kg sec2/cm4) R : Radius des zylindrischen Gehäuses (cm) P : Innendruck (kg/cm2) h : Wandstärke des Zylinders (cm) : : Poissonzahl Länge des mit komprimierten Gas gefüllten Raumes (cm) = (ki(R)/e Diese Gleichung zeigt, daß die Eigenfrequenz des Mantelrohres höher wird, wenn der innere Druck erhöht wird. Das Absinken des Innendruckes kann man erkennen, wenn man die Eigenfrequenz des umhüllenden Rohres mißt.The natural frequency of a cylindrical housing with internal pressure can be expressed by the following equation: The following applies: fp: natural frequency when internal pressure is present (Hz) n: vibration in the circumferential direction k: vibration in the axial direction E: modulus of elasticity (Young's coefficient (kg / cm2)) pm: density of the material (kg sec2 / cm4) R: radius of the cylindrical housing (cm) P: internal pressure (kg / cm2) h: wall thickness of the cylinder (cm):: Poisson's ratio Length of the space filled with compressed gas (cm) = (ki (R) / e This equation shows that the natural frequency The lowering of the internal pressure can be seen if the natural frequency of the enveloping pipe is measured.

Bei der Anwendung dieses Prinzips zum Nachweis von fehlerhaften Brennstoffstäben, kann der mit komprimierten Gas gefüllte Raum in dem sich kein Spaltmaterial befindet, als zylindrischer Mantel angesehen werden. Im allgemeinen ist bei den Brennstoffstäben die. Prüflänge Æ hinlänglich größer als der Radius R, so daß z in der Gleichung (1) sehr klein wird und damit der erste Ausdruck in der Klammer vernachlässigbar wird. Daher braucht nur die Schwingung in Umfangsrichtung be-.When using this principle for the detection of defective fuel rods, the space filled with compressed gas in which there is no gap material can be viewed as a cylindrical jacket. In general, the fuel rods. Test length Æ sufficiently larger than the radius R, so that z in equation (1) becomes very small and thus the first term in brackets becomes negligible. Therefore only the vibration needs to be in the circumferential direction.

rücksichtigt zu werden. Die Fig. 3 (a) bis 3 (c) zeigen die Schwingungsformen dieser Umfangsschwingungen (n=2, 3, 4). Da die Punkte A und B in der symmetrischen Lage auS dem Durchmesser ( in den Fig. 3 (a) bis 3 (c)) maximale Schwingungsamplituden in jeder Schwingungsform von n= 2 bis 4 zeigen, kann eine Nachweisanordnung wirksam werden, wenn ein Sender am Punkt A und ein Empfänger am Punkt B für alle Schwingungsformen n= 2 bis 4 angeordnet ist. Eine andere Anordnung besteht darin, sowohl den Sender als auch den Empfänger auf der gleichen Seite, beispielsweise am Punkt A, anzug bringen und sie axial auszurichten (Fig. 1). Diese Anordnung ist für jede Schwingungsform anwendbar, ohne daß man die Form der Schwingung kennt.to be taken into account. Figs. 3 (a) to 3 (c) show the waveforms these circumferential vibrations (n = 2, 3, 4). Since the points A and B are in the symmetrical Position outside the diameter (in FIGS. 3 (a) to 3 (c)) maximum vibration amplitudes show in each waveform from n = 2 to 4, a detection arrangement can be effective if a transmitter at point A and a receiver at point B for all waveforms n = 2 to 4 is arranged. Another arrangement is both the transmitter as well as the recipient on the same side, for example at point A, suit bring and align them axially (Fig. 1). This arrangement is for every waveform applicable without knowing the shape of the vibration.

Gemäß der Gleichung (1) und den Ergebnissen von Experimenten zum Nachweis von fehlerhaften Brennstoffstäben, verursacht die erwartete Änderung des inneren Druckes von einem normalen Brennstoffstab bis zu einem fehlerhaften Brennstoffstab (30 bis 60 2 kg/cm2 bei Druckwasserreaktorbrennstoffstäben) ein Abfallen der Eigenfrequenz in der Regel um wenige Prozente (Fig. 4(a) bis 4(b), Fig. 5(a) bis 5(c)).According to the equation (1) and the results of experiments for detection from faulty fuel rods, causing the expected change in the interior Pressure from a normal fuel rod to a faulty fuel rod (30 to 60 2 kg / cm2 for pressurized water reactor fuel rods) a drop in the natural frequency usually by a few percent (Fig. 4 (a) to 4 (b), Fig. 5 (a) to 5 (c)).

Dieser Betrag ist ausreichend, um bei Gebrauch von allgemein im Handel erhältlichen Vorrichtungen für die Spektralanalyse nachgewiesen zu werden, so daß das Nachweissystem von fehlerhaften Brennstoffstäben unter Verwendung der Erfindung praktisch angewendet werden kann.This amount is sufficient to make use of commonly in commerce available devices for the spectral analysis demonstrated so that the detection system of defective fuel rods using of the invention can be practiced.

Die Messung wird in der Praxis bei Unterwasserbedingungen ausgeführt, um vor nachteiliger Bestrahlung von den Brennstoffstäben geschützt zu sein.In practice, the measurement is carried out in underwater conditions, in order to be protected from adverse radiation from the fuel rods.

Demgemäß muß die Wirkung des Wassers um den Brennstoffstab herum in der Gleichung (1) ausgeglichen werden, aber das grundlegende Prinzip dieser Gleichung wird beibehalten.Accordingly, the action of the water around the fuel rod must be in of equation (1), but the basic principle of this equation will be maintained.

Die Eigenfrequenz wird außerdem dadurch vermindert, wenn Kühlmittel (Wasser) in den fehlerhaften Brennstoffstab eindringt und eine Wasserschicht oder Wassertröpfchen in dem mit komprimierten Gas gefüllten Raum gebildet werden. Daher wird die Nachweisempfindlichkeit noch mehr erweitert.The natural frequency is also reduced when coolant (Water) penetrates the faulty fuel rod and a layer of water or Water droplets are formed in the space filled with compressed gas. Therefore the detection sensitivity is expanded even more.

Ubertragungselemente (ein Sender und ein Empfänger) können so dünn und klein gebaut werden, daß diese Elemente in den engen Raum zwischen den Brennstoffstäben der Brennstoffkassette eingesetzt werden können. Dies ermöglicht den Nachweis von fehlerhaften Brennstoffstäben, ohne die Brennstoffkassette auseinanderzubauen.Transmission elements (a transmitter and a receiver) can be so thin and built small so that these elements in the narrow space between the fuel rods the fuel assembly can be used. This enables the detection of faulty fuel rods without disassembling the fuel assembly.

Außerdem kann bei Verwendung einer kammförmigen Sonde mit einer Mehrfachmeßfühleranordnung der Nachweisvorgang nach fehlerhaften Brennstoffstäben sehr wirksam ausgeführt werden.-Das oben beschriebene Nachweisverfahren nach fehlerhaften Brennstoffstäben bei einem vorhandenen Brennstoffstab oder einer Brennstoffkassette kann in der folgenden Weise angewendet werden: Innerhalb des umhüllenden Rohres 2 ist im obersten Bereich des Brennstoffstabes 1 eine Feder 6 im mit komprimierten Gas gefüllten Raum zwischen dem nuklearen Brennstoffstab 3 und dem oberen Abschlußsperrteil 4 angeordnet, um den Brennstoffstab 3 nach unten zu drücken, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Der innere Druck wirkt auf diesen mit komprimierten Gas gefüllten Raum 5. Gemäß der vorliegenden Erfindung muß die Eigenfrequenz des umhüllenden Rohres in diesem Bereich gemessen werden. Als Sender- und Empfängerbauteile sind z.B. dünne piezoelektrische Schwingungsbauteile verwendbar. Fig. 1 zeigt eine Musteranordnung von Meßsonden, wobei der Sender 7 und der Empfänger 8 an einem gemeinsamen Halter 9 befestigt sind.In addition, using a comb-shaped probe with a multiple probe array the detection process for defective fuel rods can be carried out very effectively Verification procedure described above after defective fuel rods in a Existing fuel rod or fuel assembly can be done in the following manner be applied: Inside the enveloping tube 2 is in the uppermost Area of the fuel rod 1, a spring 6 in the space filled with compressed gas placed between the nuclear fuel rod 3 and the upper end locking part 4, to push the fuel rod 3 downward as shown in FIG. The internal pressure acts on this space 5, which is filled with compressed gas of the present invention must be the natural frequency of the enveloping tube in this Area to be measured. For example, thin piezoelectric components are used as transmitter and receiver components Vibration components can be used. Fig. 1 shows a sample arrangement of measuring probes, the transmitter 7 and the receiver 8 being fastened to a common holder 9.

Fig. 2 zeigt die Mehrfachstab- oder -kanalanordnung, wobei in jedem Stab bzw. Kanal das Verfahren von Fig. 1 angewendet wird. Diese Anordnung ist für einen schnellen Nachweis für die Beschaffenheit einer Brennstoffkassette nützlich. Mehrere Halter 9, die mit dem Sender 7 und dem Empfänger 8 ausgerüstet sind, werden an einem Wagen bzw. Schlitten 12 in einer kammähnlichen Anordnung befestigt, und dieser Wagen 12 wird vorwärts und rückwärts gefahren, während er durch eine Führung 13 gelenkt wird, wodurch die Halter 9 in die Räume 11 zwischen den Brennstoffstäben der Brennstoffkassette eingefügt werden. Ein kleiner Schrittmotor und eine Getriebeanordnung zur Übertragung der Antriebskraft auf einer Antriebswelle 14 sind in einem Getriebegehäuse 15 enthalten. Fig. 2 stellt eine 4 x 4-Anordnung nur zur Erläuterung dar, für eine Brennstoffkassette mit einer 17 x 17-groBen Ausführung wird aber z.B.Fig. 2 shows the multiple rod or channel arrangement, in each of which Rod or channel the method of Fig. 1 is applied. This arrangement is for a quick proof of the condition of a fuel assembly is useful. Several holders 9, which are equipped with the transmitter 7 and the receiver 8, are attached to a carriage 12 in a comb-like arrangement, and this carriage 12 is driven back and forth while passing through a guide 13 is steered, whereby the holder 9 in the spaces 11 between the fuel rods inserted into the fuel assembly. A small stepper motor and gear assembly for transmitting the driving force on a drive shaft 14 are in a gear housing 15 included. Fig. 2 shows a 4 x 4 arrangement for illustration only, for one Fuel cassette with a 17 x 17-sized design is, however, e.g.

der gleiche Aufbau mit 17 Haltern verwendet. Somit wird eine sehr einfache Antriebsvorrichtung mit nur einer hin- und hergehenden Bewegung ermöglicht.the same construction with 17 holders is used. So it becomes a very simple drive device with only one reciprocating Movement made possible.

Als eines der Verfahren zum Messen der Eigenfrequenz hat sich die Frequenzwobbelung angeboten. Eine Stoßerregung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ist wirksamer. Das Rohr wird pulsierend durch die vorherbestimmte Frequenz, die nahe seiner Eigenfrequenz liegt, angeregt. Wenn die Erregerschwingungsform so ist, wie dies in Fig. 6(a) gezeigt ist, kann eine empfangene Wellenform, wie dies in Fig. 6(c) gezeigt ist, erhalten werden In dieser empfangenen Wellenform weist der Bereich, der dem Ende der Erregung folgt, eine freie Schwingung auf, und dieser Bereich wird durch das Auslösesignal von Fig. 6(b) zur Frequenzanalyse herausgenommen, damit erhält man die Eigenfrequenz.As one of the methods for measuring the natural frequency, the Frequency sweep offered. A shock excitation as shown in Fig. 6 is more effective. The tube is pulsating by the predetermined frequency that is close its natural frequency is excited. If the excitation waveform is like As shown in Fig. 6 (a), a received waveform as shown in Fig. 6 (c) can be obtained. In this received waveform, the range which follows the end of the excitation, a free oscillation, and this area becomes taken out by the trigger signal of Fig. 6 (b) for frequency analysis, so the natural frequency is obtained.

Die Fig. 4(b) und die Fig. 5(a) bis 5(c) zeigen die Ergebnisse der Eigenfrequenzinessung (n = 2) eines Umhüllungsrohres aus Zirkon 4 (mit einem Außendurchmesser von 9,5 mm und einer Wandstärke von 0,57 mm) in tibereinstimmung mit dem oben erwähnten Meßverfahren. In Fig. 4(b) zeigt die Linie A die Ergebnisse der Berechnung in Übereinstimmung mit Gleichung (1), und die Linie B'zeigt die experimentellen Ergebnisse. Wie zu sehen ist, stimmen beide überein. Die Linie C zeigt die Ergebnisse des im Wasser vorgenommenen Experiments und das Oszillogramm dieser Frequenzanalyse wird in Fig. 5 gezeigt.Fig. 4 (b) and Figs. 5 (a) through 5 (c) show the results of Natural frequency measurement (n = 2) of a cladding tube made of zirconium 4 (with an outer diameter of 9.5 mm and a wall thickness of 0.57 mm) in accordance with the above Measurement method. In Fig. 4 (b), line A shows the results of calculation in accordance with equation (1), and the line B 'shows the experimental results. How to can be seen, both agree. Line C shows the results of the in the water The experiment carried out and the oscillogram of this frequency analysis is shown in Fig. 5 shown.

Obwohl das Vorhandensein von umgebendem Wasser die Eigenfrequenz beeinflußt, bleibt die Steigung, d.h.Although the presence of surrounding water affects the natural frequency, remains the slope, i.e.

die Empfindlichkeit, die gleiche, wie dies durch die Linien B und C gezeigt ist. Somit erhält man den Eigenfrequenzunterschied von ungefähr 300 Hz zwischen einem fehlerhaften Brennstoffstab D und einem intakten Brennstoffstab mit einem durchschnittlichen inneren Gasdruck E. Die Höhe des Frequenzunterschiedes ist groß genug, um durch eine wirtschaftlich nutzbare Spektralvorrichtung unterschieden zu werden, und dies zeigt die Leistungsfähigkeit und die Zweckmäßigkeit des Nachweisverfahrens nach der Erfindung.the sensitivity, the same as that indicated by the lines B and C is shown. This gives the natural frequency difference of approximately 300 Hz between a defective fuel rod D and an intact fuel rod an average internal gas pressure E. The amount of frequency difference is large enough to be distinguished by an economically usable spectral device and this shows the efficiency and usefulness of the detection process according to the invention.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist einen weiteren Vorteil auf, da die Nachweisausnistung kompakt gemacht werden kann. Fig. 7 zeigt eine typische Anordnung des vorliegenden Systems, wenn es in einem Schacht für verbrauchte Brennstäbe am Anlageort angewendet wird. Der Nachweis von fehlerhaften Brennstoffstäben kann mit einer Anordnung 16, die unter Wasser aufgehängt ist, vorgenommen werden.The method of the present invention has another advantage because the verification equipment can be made compact. Fig. 7 shows a typical one Placement of the present system when in a spent fuel rod is applied at the investment location. Evidence of defective fuel rods can with an assembly 16 suspended under water.

Eine Unterwasservorrichtung 20 hängt im Wasser über einer Hängevorrichtung 18 und ist so anzeordnet, daß die Sonde auf dem oberen Abschnitt des Brennstoffstabes, wo der mit komprimierten Gas gefüllte Raum 5 ist, ausgerichtet ist. Danach wird die Unterwasservorrichtung an der oberen Ausströmöffnung 17 mittels einer Klammer 19 befestigt.An underwater device 20 hangs in the water above a hanging device 18 and is arranged so that the probe on the upper section of the fuel rod, where the space 5 filled with compressed gas is aligned. After that, will the underwater device at the upper outflow opening 17 by means of a clamp 19 attached.

Die Tätigkeit wird von der Brücke 22 über dem oben angeführten Schacht ausgeführt. Meß- und Steuerinstrumente 21 sind neben dem erwähnten Schacht angebracht. Da der Nachweis nach fehlerhaften Brennstoffstäben im oberen Bereich der Brennstoffkassette bei dem entsprechenden Aufbau des oberen Raumes ausgeführt wird, kann die Systemanordnung kompakt hergestilt werden. Der Nachweis von fehlerhaften Brennstoffstäben kann in einer kurzen Zeitdauer ausgeführt werden, ohne daß die Brennstoffkassette auseinandergebaut werden muß.The activity is from the bridge 22 over the above shaft executed. Measuring and control instruments 21 are attached next to the shaft mentioned. As the proof of faulty fuel rods in the upper area of the fuel assembly is carried out with the appropriate structure of the upper room, the system arrangement can be made compact. Evidence of defective fuel rods can be found in a short period of time without disassembling the fuel assembly must become.

Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung kann sowohl für die Brennstoffstäbe eines Leichtwasserreaktors als auch-bei einem erweiterten thermischen eaktor und bei einem sdinellen Bruterreaktor, der kein Wasser als Kühlmittel braucht (bei dem das herkömmliche Ultraschallnachweisverfahren im Wasser nicht angewendet werden kann) angewendet werden.The method according to the present invention can do both for the fuel rods of a light water reactor as well as an extended one thermal reactor and a sdinellen breeder reactor that does not use water as a coolant needs (in which the conventional ultrasonic detection method in water is not used can be applied.

Wie schon beschrieben, kann der fehlerhafte Brennstoffstab durch Messen der Eigenfrequenz des Rohres nachgewiesen werden, das den Brennstoffstab umhüllt. Außerdem kann das Verfahren gemäß dieser Erfindung bei den folgenden Anwendungen verwendet werden: Ein Brennstoffstab für Druckwasserreaktoren wird mit Heliumgas von ungefähr 30 atm im Innenraum beim Herstellungsprozeß beaufschlagt. Gemäß diesem Verfahren ist es auch möglich, einen "minderwertigeren" Brennstoffstab zu unterscheiden, bei dem das in den Innenraum eingefüllte Gas nach der Herstellung entweicht.As already described, the faulty fuel rod can be measured by measuring the natural frequency of the tube that envelops the fuel rod. In addition, the method according to this invention can be used in the following applications Be used: A fuel rod for pressurized water reactors is made with helium gas applied by about 30 atm in the interior during the manufacturing process. According to this Method it is also possible to distinguish an "inferior" fuel rod, in which the gas filled into the interior escapes after manufacture.

Dieses Verfahren "minderwertigere" Behälter nachzuweisen, ist nicht auf nukleare Brennstoffe beschränkt, sondern kann auch auf andere Produkte von Behälterbauarten angewendet werden, die im Inneren mit einem Druckgas beaufschlagt werden müssen und die dicht verschlossen sein müssen.This procedure to prove "inferior" containers is not limited to nuclear fuels, but may include other container-type products be used, which must be pressurized inside with a pressurized gas and which must be tightly closed.

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Claims (5)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Messen des inneren Druckes von in Massenfertigung hergestellten, sich in. Behältern befindenden Produkten in denen unter Druck stehendes Gas gehalten werden muß, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Eigenschwingungsfrequenzen des Behälters (2) abhängig sind von dem in seinem Innenraum herrschenden Druck 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßverfahren der Eigenschwingungsfrequenzen des Umhüllungsrohres (2) des Brennstoffstabes (1) dadurch ausgeführt wird, daß die Ubertragungselemente (7, 8) in dem mit komprimierten Gas gefüllten Bereich des zu prüfenden Brennstoffstabes (1) ausgerichtet werden. Claims 1. A method for measuring the internal pressure of in Mass-produced products in. Containers in which pressurized gas must be maintained, that is, it is not possible to use it h n e t that the natural oscillation frequencies of the container (2) are dependent on the pressure prevailing in its interior 2. The method according to claim 1, characterized in that that the measuring method of the natural oscillation frequencies of the cladding tube (2) of the Fuel rod (1) is carried out in that the transmission elements (7, 8) in the area of the fuel rod to be tested that is filled with compressed gas (1) be aligned. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es angewendet wird, um feb3.erhate Brennstoffstäbe (1) zu finden, indem die Unterschiede der Eigenschwingungsfrequenzen des Umhüllungsrohres (2) gemessen werden, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß das im Inneren befindliche Gas aus schadhaften Brennstoffstäben entweicht, und daß dann der innere Druck im Rohr wegen der Kühlung um einen großen Betrag abfällt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that it is applied to feb3.erhate to find fuel rods (1) by the differences the natural oscillation frequencies of the cladding tube (2) are measured, the The fact that the gas inside is made up of defective fuel rods is exploited escapes, and that then the internal pressure in the pipe because of the cooling by a large Amount is falling. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es angewendet wird, um minderwertigere, vorab mit Druck beaufschlagteJnukleare Brennstoffstäbe.(1) (wobei unter "minderwertiger"der Verlust von im Innenraum befindlichem Gas zu verstehen ist) von normalen Brennstoffstäben (1) bei der Prüfung nach der Herstellung zu unterscheiden.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that it used to remove inferior, pre-pressurized nuclear fuel rods. (1) ("Inferior" means the loss of gas in the interior is) to be distinguished from normal fuel rods (1) during the test after manufacture. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde mit zwei übertragungselementen (nämlich einem Sender (7) und einem Empfänger (8)), in die Zwischenräume (11) zwischen den Brennstoffstäben (1) in der Brennstoffkassette eingefügt wird, um so die Brennstoffstäbe einen nach dem anderen zu untersuchen, oder daß eine weiterentwickelte Sonde mit mehrkanalig angeordneten Ubertragungselementen in die Zwischenräume (11) zwischen den Brennstoffstäben (1) in die Brennstoffkassette eingefügt wird, um diese wirkungsvoller zu prüfen.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that a probe with two transmission elements (namely a transmitter (7) and a Receiver (8)), in the spaces (11) between the fuel rods (1) in the Fuel assembly is inserted so the fuel rods one at a time to investigate, or that a further developed probe with multi-channel arranged Transmission elements in the spaces (11) between the fuel rods (1) is inserted into the fuel assembly to test it more effectively.