DE3803481A1 - Detektor fuer reaktorkerne - Google Patents
Detektor fuer reaktorkerneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Detektor für Reaktorkerne
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es gibt mittlerweile eine beträchtliche Anzahl von Kern
kraftwerken, die in diesem Land und in der übrigen Welt
in Betrieb genommen oder im Bau sind und von verschiede
nen Herstellern konstruiert wurden. Beim gegenwärtigen
öffentlichen Klima in bezug auf Kernkraftwerke und die
damit einhergehenden Befürchtungen (seien sie nun begrün
det oder nicht), ist zumindest in diesem Land zu erwarten,
daß wenigstens in der nächsten Zukunft die Geschwindigkeit
klein sein wird, mit der zusätzliche Kernkraftwerke ge
plant werden.
Die in Betrieb befindlichen Kernkraftwerke und diejenigen,
die nicht weit von der Inbetriebstellung entfernt sind,
werden laufend auf verschiedene Weise verbessert oder
aufgerüstet. Der Wunsch, derartige Kernkraftwerke zu
verbessern, wird manchmal offensichtlich dadurch behin
dert, daß festgelegte Konstruktionsparameter vorhanden
sind, die auf früherem Wissen basieren und zu der
damaligen Zeit als wünschenswert aufgefaßt wurden.
Dieser Fall kann beispielsweise bei festgelegten Ab
messungen auftreten, die aufgrund von durch die Ab
messungen bedingten Einschränkungen die Durchführung
von gewissen Maßnahmen zu verhindern scheinen.
Der Inhaber der vorliegenden Patentanmeldung war und ist
ein Marktführer in bezug auf die Anzahl von Kernkraft
werken, die von ihm ausgelegt wurden oder die von seiner
Konstruktion abgeleitet wurden. Die weitaus größte Zahl
der Kernkraftwerke des Anmelders weisen einen Aufbau
auf, bei dem Fingerhut-Führungsröhren, durch die Finger
hutröhren (oder kurz Fingerhüte) für den Reaktorkern
eingeführt und entnommen werden können, einen Innendurch
messer von ungefähr 0,0102 m aufweisen; eine relativ
geringe Anzahl von Kernkraftwerken enthält jedoch der
artige Führungsröhren mit einem Innendurchmesser von un
gefähr 0,0112 m. Die Abmessungen der Fingerhutröhren für
den Reaktorkern, die auch häufig als herausziehbare
Fingerhutröhren bezeichnet werden, sind in ihren
Abmessungen durch die Abmessungen des Brennelements
bestimmt, in das das Führungsrohr für die Fingerhutröhre
eingeführt wird (und von dem es während des Brennelement
wechsels herausgezogen wird). Die Querschnittsabmessungen
in transversaler Richtung des Brennelements sind im
wesentlichen genormt, und zwar wegen der Normung der
Abmessungen der Komponenten, die den gesamten Querschnitt
des Brennelements ausmachen.
Typischerweise wurden die Fingerhüte für den Reaktorkern
in den Kernkraftwerken des Anmelders dazu verwendet,
die Einführung von beweglichen Kleindetektoren zu er
lauben, die durch diesen Fingerhut geführt wurden, um
die aktiven Längen des jeweiligen Brennelements abzu
tasten, in dem der Fingerhut liegt. Die im Reaktorkern
liegende Fingerhutröhre für den Fluß weist einen nomi
nalen Außendurchmesser (OD) von 0,0076 m auf und einen
minimalen Innendurchmesser (ID) von 0,0050 m; sie dient
als Hochdruckbarriere für das Kühlmittel des Reaktors
und erfüllt die Anforderungen des ASME Codes für die
normale Umgebungsbedingung im Reaktorkern eines Druck
wasserreaktors von 2500 psia (17,23 e+6 Pa) bei 650°F
(343 °C). Ein standardmäßiger beweglicher Miniaturdetektor
für eine derartige Fingerhutröhre weist einen Außendurch
messer von 0,0048 m auf und ist am Ende eines hohlen
schraubenförmig aufgewickelten Antriebskabels ange
schweißt, das den gleichen nominalen Außendurchmesser
hat wie der Detektor.
Die Kabelantriebssysteme für diese Installationen sind
ziemlich kompliziert, und zwar in bezug auf ihre Fähig
keiten, durch verschiedene Transfer- und Schaltvorrich
tungen die Wege der Detektoren durch beispielsweise un
gefähr 60 verschiedene Pfade zu ändern und andere ge
wünschte Resultate zu erzielen. Dementsprechend sind
diese Antriebssysteme relativ teuer.
Kernkraftwerke, die von anderen als dem Inhaber dieser
Anmeldung konstruiert wurden, können Führungsröhren und
Fingerhutröhren aufweisen, deren Abmessungen größer ist
als die Mehrheit der vom Anmelder konstruierten Kern
kraftwerke, so daß Probleme mit den Abmessungen weit
gehend vermieden werden.
Die existierende Anordnung in den vom Anmelder kon
struierten Kernkraftwerken, bei der eine Fingerhutröhre
nur dazu verwendet wird, einen Durchgang für einen
beweglichen Detektor zur Verfügung zu stellen, führt zu
keinerlei Beschränkungen bezüglich der Abmessungen.
Trotzdem besteht gegenwärtig ein Trend dahin, mehr
Instrumentarien in den verfügbaren Plätzen für Instru
mentarien unterzubringen, d. h. an den Stellen, an
denen Fingerhutröhren eingebaut sind. Zu diesem zusätz
lichen Instrumentarium gehören typischerweise stationäre,
sich selbst mit Energie versorgende Neutronendetektoren
und Thermoelemente. Die zusätzlichen Instrumentarien
beseitigen aber nicht die Anforderung, daß bewegliche
Detektoren verfügbar sein müssen, mit denen die Höhe
des Reaktorkerns abgetastet werden kann.
Wenn es die Abmessungen in einem bestimmten Kernkraft
werk erlauben, wird das zusätzliche Instrumentarium
zusammen mit dem beweglichen Detektor in einer Anord
nung zur Verfügung gestellt, die aus koaxialen inneren
und äußeren Röhren besteht. Die innere Röhre wird als
Kalibrationsröhre bezeichnet, da der bewegliche Detek
tor in ihr entlang bewegt werden kann, um Meßwerte an
verschiedenen Stellen zu erhalten. Der Innendurchmesser
der äußeren Röhre (die manchmal als Gehäuseröhre bezeich
net wird) ist so weit größer als der Außendurchmesser
der Kalibrationsröhre, daß der dazwischenliegende ring
förmige Raum eine genügend große Querabmessung aufweist,
um darin stationäre Thermoelemente und sich selbst mit
Energie versorgende Detektoren aufzunehmen.
Bei einer einzigen Röhre oder einer "nackten" Fingerhut
röhre, die nur einen Durchgang für einen beweglichen
Detektor zur Verfügung stellt, liefert die Fingerhutröhre
die erforderliche Druckbarriere. Bei der konzentrischen
Röhrenanordnung für das Multiinstrumentarium wurde
unseres Wissens die innere Kalibrationsröhre als einziges
Element dazu ausgewählt, die Druck- und Temperaturan
forderungen zu erfüllen, so daß deren Wanddicke einer
der wichtigen Faktoren in dem Bemühen wird, das ge
wünschte stationäre Instrumentarium unterzubringen, und
zwar zusammen mit einem ausreichenden Außendurchmesser
der Kalibrationsröhre, um den Durchgang eines beweg
lichen Detektors zu ermöglichen.
Für die wenigen vom Anmelder konstruierten Kernkraft
werke mit Führungsröhren eines Innendurchmessers von
0,0112 m oder für die anderen Kernkraftwerke mit
gleichen oder größeren Führungsröhren ergibt sich kein
besonderes Problem, da der Außendurchmesser der äuße
ren Gehäuseröhre kleiner ist als der Innendurchmesser
von 0,0112 m der Führungsröhre; der Außendurchmesser
der Gehäuseröhre liegt beispielsweise bei 0,0107 m.
Für die große Mehrzahl der vom Anmelder konstruierten
Kernkraftwerke, bei denen der Innendurchmesser der
Führungsröhren 0,0102 m beträgt und in denen die
üblichen Antriebssysteme mit bewegten Detektoren und
Kabeln eines Außendurchmessers von 0,0048 m verwendet
werden, ergibt sich insoweit ein ernstes Problem, als
der Innendurchmesser der Kalibrationsröhre (ungefähr
0,0035 m) kleiner ist als der Außendurchmesser des
standardisierten beweglichen Detektors und des Kabels
des Antriebssystems. Ein Weg zur Lösung dieses Pro
blems besteht darin, die größeren (0,0048 m) beweg
lichen Detektoren durch Detektoren kleineren Außen
durchmessers von ungefähr 0,0030 m zu ersetzen und
das Kabelantriebssystem mit standardisierter Größe
durch ein neues Antriebssystem zu ersetzen, dessen
Kabel einen Außendurchmesser von 0,0030 m aufweist,
wobei die Abmessungen der zugehörigen Komponenten
ebenfalls auf das kleinere Kabel abgestimmt werden.
Diese Lösung für das Problem ist vom Konzept her
zwar einfach und wurde auch tatsächlich eingesetzt,
doch betragen die zusätzlichen Kosten pro Kernkraft
werk ungefähr eine Viertelmillion Dollar. Außerdem
wird der Detektor mit kleinerem Durchmesser und
dessen Antriebssystem als etwas weniger verläßlich
angesehen als das Original mit den größeren Abmes
sungen.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, insbesondere
für die vom Anmelder konstruierten Kernkraftwerke
mit Führungsröhren kleineren Durchmessers eine kon
zentrische Fingerhutanordnung anzugeben, in der das
gewünschte zusätzliche Instrumentarium untergebracht
werden kann, bei der die vorhandenen beweglichen Detek
toren und Kabelsysteme mit größeren standardisierten Ab
messungen verwendet werden können und die die Anforde
rungen als Druckbarriere in einer Reaktorumgebung er
füllt, in der 17, 23 E+6 Pa bei 343°C erreicht werden.
Dieses Ziel wird von der Erfindung erreicht, wie sie im
Anspruch 1 definiert ist; Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand
von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht eines
Reaktorgefäßes mit Antreibsystem und zugehörigen Kompo
nenten, um die allgemeine Umgebung anzuzeigen, in der
die Erfindung zur Anwendung kommt;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Anordnung, in
der die innere, die Kalibrationsröhre, die primäre
Druckbarriere (Abschottung) bildet;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch einen außerhalb
des Reaktorkerns gelegenen Teils eines Beispieles
einer Anordnung gemäß der Erfindung; und
Fig. 4 einen aufgebrochenen Teillängsschnitt durch
eine Anordnung gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel für einen Kern
reaktor, hier ein Druckwasserreaktor des Typs ausge
wählt, wie er vom Anmelder entworfen wurde; darin
weist ein Reaktorgefäß 10 einen Raum 12 für einen
Reaktorkern auf, der aus einer großen Anzahl von Brenn
elementen 14 bekannter Konstruktion besteht. Eine nicht
unbeträchtliche Anzahl dieser Brennelemente an ausge
wählten Stellen sind dazu eingerichtet, Fingerhutanord
nungen 16 in Durchgängen der Brennelemente aufzunehmen.
Führungsröhren 18 für die Fingerhuteinrichtungen er
strecken sich von dem unteren Bereich des Reaktorkerns
durch Dichtungen aus dem Basisteil des Reaktorgefäßes
heraus und verlaufen bis zu einer sogenannten Dichtplatte
20. Obwohl in Fig. 1 nur eine begrenzte Anzahl der Füh
rungsröhren dargestellt ist, die sich bis in den unteren
Teil des Reaktorraums im Reaktorgefäß erstrecken und nur
eine einzige Führungsröhre in der Darstellung bis zur
Dichtplatte verläuft, soll damit doch die allgemeine An
ordnung angedeutet werden, bei der eine große Anzahl,
beispielsweise ungefähr 60, Führungsröhren und Fingerhut
anordnungen von der Dichtplatte bis zum Reaktorgefäß vor
gesehen sind. Die Führungsröhren sind zum Innenraum des
Reaktorgefäßes offen und stellen somit im wesentlichen
Verlängerungen des Reaktorgefäßes bezüglich der Innen
drucke im Gefäß dar und müssen in dichter Weise mit der
Dichtplatte 20 verbunden werden. Mechanische Dichtungen
sind ebenfalls zwischen den Führungsröhren 18 und der
Dichtplatte 20 vorgesehen.
Die Anordnung in Fig. 1 enthält auch den in schemati
scher Weise dargestellten Fingerhutselektor 22 und die
Antriebseinheit 24. Es handelt sich dabei um eine stark
vereinfachte Darstellung, da in einem typischen System
mit einem einzigen Reaktor beispielsweise sechs getrenn
te Antriebseinheiten zum Antrieb von sechs verschiedenen
beweglichen Detektoren vorgesehen werden können, wobei
jeder Detektor zuerst eine Transfervorrichtung mit fünf
Pfaden durchläuft und dann durch Y-Transfervorrichtungen
zu sechs Transfervorrichtungen mit zehn Pfaden, die
einen einzigen beweglichen Detektor zu jeder von zehn
getrennten Fingerhutanordnungen führen kann. Das
Fingerhutselektorsystem erlaubt es auch, jeden be
liebigen oder alle der sechs beweglichen Detektoren
zu einem (nicht dargestellten) Speichergebiet zu
führen, das außerhalb des Reaktorgefäßes liegt. Fig. 1
stellt somit eine sehr stark vereinfachte Darstellung
eines tatsächlichen Antriebsystems und einer Selektor
anordnung dar. Die anhand von Fig. 1 dargestellte und
oben beschriebene Anordnung ist in herkömmlicher Weise
aufgebaut und aus dem Stand der Technik bekannt; sie
wurde hier nur kurz dargestellt, um ein besseres Ver
ständnis der Umgebung zu vermitteln, in der die Er
findung eingesetzt wird. US-Patent 37 51 333 kann wegen
weiterer Information über den allgemeinen Typ des
Systems konsultiert werden.
In der Einleitung wurde schon erwähnt, daß die große
Mehrzahl der bisher vom Anmelder konstruierten Kern
kraftwerke eine schlichte Fingerhutröhre aufwiesen, die
durch die Führungsröhren 18 in das Reaktorgefäß und den
Reaktorkern hineinragten. Es gibt darin keine Fingerhut
"anordnungen", wenn damit eine innere konzentrische
Kalibrationsröhre und andere Elemente verstanden werden,
die innerhalb des äußeren Fingerhuts vorgesehen sind.
Der schlichte Fingerhut dient dazu, einen beweglichen
Detektor aufzunehmen, mit dem der Fluß über die ganze
Höhe des Reaktorkerns 12 abgetastet werden kann. Der
bewegliche Detektor und sein Antriebskabel weisen einen
Außendurchmesser von 0,0048 m auf. Diese Anordnung
funktioniert ganz zufriedenstellend, solange keine
stationären, auf Umgebungsbedingungen ansprechende
Elemente erforderlich sind, beispielsweise Detektoren
mit eigener Energieerzeugung oder Thermoelemente, die
in dem Fingerhut untergebracht werden müssen, durch
den der bewegliche Detektor hindurchgehen muß.
Bei einem System, in dem stationäre Geräte vorgesehen
werden müssen, die auf Umgebungsbedingungen ansprechen,
wurde eine Anordnung verwendet, deren allgemeine Kon
figuration in Fig. 2 dargestellt ist, wo ein Querschnitt
durch einen außerhalb des Reaktorkerns liegenden Teil
der Anordnung wiedergegeben ist. In dieser Ansicht ent
hält die äußere Gehäuseröhre 26 eine konzentrisch dazu
liegende innere Kalibrationsröhre 28 mit einem Außen
durchmesser, der bezüglich des Innendurchmessers der
äußeren Röhre so gewählt ist, daß zwischen beiden Röhren
ein ringförmiger Raum 30 entsteht. Durch die innerste
Bohrung 32 wird der bewegliche Detektor geführt, während
die erforderliche Anzahl von auf Umgebungseinflüsse an
sprechenden Geräten, wie beispielsweise Detektoren mit
eigener Energieerzeugung und Thermoelemente 34 und 36,
durch den ringförmigen Raum 30 in einer Richtung verlau
fen, die im allgemeinen longitudinal ist.
Wird angenommen, daß die Fingerhutanordnung von Fig. 2
in einer Installation verwendet werden soll, deren
Führungsröhren einen Nenninnendurchmesser von 0,0102 m
aufweisen, so würde der Nennaußendurchmesser der Ge
häuseröhre 26 ungefähr 0,0081 m betragen müssen, damit
die freie Bewegung durch die Führungsröhre sicherge
stellt ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß beim Einsatz
einer Führungsröhre mit einem Nenninnendurchmesser von
0,0102 m nicht sichergestellt ist, daß alles mit einem
kleineren Außendurchmesser ungehindert durch die Füh
rungsröhre hindurchwandern kann. Das liegt daran, daß
die Führungsröhre einem Kugeltest unterworfen wird, bei
dem eine Kugel mit einem Außendurchmesser von 0,0086 m
durch die Führungsröhre geführt wird, um sicherzustel
len, daß sie die gesamte Länge der Führungsröhre durch
laufen kann, einschließlich der Biegungen, der Schweiß
verbindungen usw.
In der Anordnung von Fig. 2 stellt die Kalibrationsröhre
28 die hauptsächliche Abschottung dar und weist eine
Wanddicke auf, die alleine ausreicht, um den Druck
temperaturbedingungen im Reaktorkern zu genügen. Aus
diesem Grund und unter Berücksichtigung der Außendurch
messer von 0,0010 m der auf die Umgebungsbedingungen
ansprechenden Elemente 34 und 36, die zu den Wanddicken
der Röhren 26 und 28 hinzugezählt werden müssen, weist
die Kalibrationsröhre 28 einen Innendurchmesser von
0,0035 m auf, der offensichtlich zu klein ist, um einen
beweglichen Detektor und ein Kabel aufzunehmen, die
einen Außendurchmesser von 0,0048 m aufweisen.
Eine oben schon erwähnte Lösung besteht nun darin, den
beweglichen Detektor und seine zugehörigen Selektoren
und Antriebssysteme mit einem kleineren Detektor und
einem Kabel auszustatten, die einen Außendurchmesser
von 0,0030 m aufweisen, und dementsprechen die Teile
der Selektoren und des Antriebsystems so zu ändern,
daß sie mit diesen Abmessungen arbeiten können. Dies
ist die oben erwähnte sehr teure Lösung, bei der ein
Austausch erfolgt.
Würde die Fingerhutanordnung von Fig. 2 alternativ
dazu mit einer Führungsröhre ausgestattet, deren Nenn
innendurchmesser 0,0112 m beträgt, so würde sie sehr
ähnlich zu der in Fig. 2 dargestellten Fingerhutanord
nung. Der große Unterschied bestünde dann darin, daß
die Kalibrationsröhre 28 einen ausreichenden Innendurch
messer aufweisen würde, um den größeren standardmäßigen
beweglichen Detektor mit einem Außendurchmesser von
0,0048 m und die zugehörigen Kabel aufzunehmen. Auch
in diesem Fall würde die Kalibrationsröhre 28 als pri
märe Druckabschottung dienen und es bestände keine
Notwendigkeit, von den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung Gebrauch zu machen, da die Antriebssysteme
nicht ersetzt zu werden bräuchten. Unglücklicherweise
ist jedoch die Anzahl der vom Anmelder konstruierten
Kernkraftwerke mit großen Führungsröhren vernach
lässigbar.
Die Aufgabe, die von der Erfindung gelöst wird, be
steht also darin, den Druck- und Temperaturerforder
nissen mit einer Fingerhutanordnung zu entsprechen, in
der stationäre, auf Umgebungsbedingungen ansprechende
Elemente sowie ein Durchgang für einen beweglichen
Detektor vorgesehen sind, und zwar unter der Bedingung,
daß die beweglichen Detektoren und Antriebselemente
verwendet werden können, die die sogenannten größeren
Standardabmessungen aufweisen.
Das der Erfindung zugrundeliegende Konzept besteht
darin, eine Fingerhutanordnung anzugeben, bei der die
Druckabschottung sowohl aus dem äußeren Gehäuse und der
inneren Kalibrationsröhre besteht, die als Doppelab
schottung dienen und dabei durch einen konzentrischen
Ring von Stützelementen in den ringförmigen Zwischen
raum zwischen den beiden Röhren getrennt sind. Die
Stützelemente umfassen die im jeweiligen Fall gewünschte
Anzahl von auf Umgebungseinflüsse ansprechenden Ele
menten und zusätzlich eine ausreichende Anzahl von
nicht operativen Elementen, die aus einem Mantel und
einer Isolierung aus einer hochverdichteten Mineral
füllung bestehen und den gesamten ringförmigen Raum
in einigermaßen dichter Packung im wesentlichen so
ausfüllen, daß zwischen den Elementen keine wesent
lichen Lücken bestehen. Diese konzentrische Konfigu
ration ergibt auf effektive Weise eine feste voll
ständig unterstützte Anordnung, bei der das Druck
wasser im Innern des Reaktors durch eine Begrenzung
oder Abschottung aus zwei dünnwandigen Röhren zurück
gehalten wird, die mit den dazwischenliegenden Ele
menten zusammenwirken, um die äquivalente Stärke einer
einzigen dickeren Druckabschottung zu liefern. Die Aus
drucksweise ohne wesentliche Lücken besagt nicht, daß
jedes Element jedes benachbarte Element berühren muß,
sondern vielmehr, daß der Abstand zwischen Berühungs
punkten von benachbart liegenden Elementen mit den
Röhren nicht größer ist als der Abstand, bei dem ent
sprechend der Formel für die Balkenbiegung ein Balken
unter den nominalen Druckbedingungen brechen würde.
In den Fig. 3 und 4 sind die Elemente, die im wesent
lichen den in Fig. 2 dargestellten Elementen entsprechen,
mit identischen Bezugszeichen und dem Suffix A versehen.
Der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt gibt das allge
meine Aussehen eines Querschnitts wieder, der entweder
durch den im Reaktorkern oder durch den außerhalb des
Reaktorkerns gelegenen Teil einer einzigen Fingerhutan
ordnung gelegt wird. Wie man feststellt, liegt ein wesent
licher Unterschied in den Darstellungen der Fig. 2 und
3 darin, daß der gesamte ringförmige Raum 30 a in Fig. 3
im wesentlichen mit Elementen gefüllt ist, die entweder
auf die Umgebungsbedingungen ansprechen, wie beispiels
weise sich selbst mit Energie versorgende Detektoren
34 a oder Thermoelemente 36 a oder nicht operative Elemente
38, die dazwischen angeordnet sind; diese Elemente dienen
als Stützelemente, um Lücken zwischen den auf Umgebungs
bedingungen ansprechende Elemente im ringförmigen Raum
30 der Fig. 2 zu vermeiden. Ein wichtiger Gesichtspunkt
der Erfindung besteht darin, daß die Elemente nicht nur
im Kernbereich des Reaktorgefäßes vorhanden sind, son
dern auch in den Fingerhutanordnungen über die ganze
Strecke durch die Führungsröhren 18 (Fig. 1) bis zur
Dichtplatte 20. Das liegt daran, daß die Führungsröhren
tatsächlich eine Verlängerung des Reaktorgefäßes dar
stellen, und zwar bezüglich der Drucke, die innerhalb
der extern vom Reaktorgefäß verlaufenden Führungsröhren
vorliegen.
Abhängig von der jeweiligen Installation und der Menge
der Information, die von den auf die Bedingungen des
Reaktorkerns ansprechenden Elementen gewünscht wird,
kann die Anzahl der auf die Bedingungen ansprechenden
Elemente in der Fingerhutanordnung sehr stark variieren.
Das Beispiel von Fig. 3 soll eine Fingerhutanordnung
mit vielen Instrumenten darstellen, mit der Neutronen
flußmessungen an beispielsweise acht verschiedenen
Niveaus und Temperaturen an vier verschiedenen Niveaus
abgenommen werden sollen. Damit wären sechzehn Elemente
34 a, acht Elemente 36 a und elf nicht operative Elemente
38 erforderlich, um den Raum auszufüllen. Da im Beispiel
der Fig. 3 der Außendurchmesser der Elemente 34 a, 36 a
und 38 nur 0,0006 m und nicht 0,0010 m wie bei den
Elementen von Fig. 2 beträgt, ist es wünschenswert, daß
jedes operative Element nur eine einzige Mittelzufüh
rung aufweist, die zum operativen Teil des Elements
führt. Ein Element 34 a enthält somit eine Mittelzu
führung, die mit dem empfindlichen Längenteil des
Emitters an der gewünschten longitudinalen Stelle der
Fingerhutanordnung verbunden ist, während das benach
barte Element 34 a nur die Kompensationsleitung enthält,
die in der Fingerhutanordnung bis zur Stelle gleicher
Höhe verläuft, die dem Beginn des empfindlichen Emitter
teils im benachbarten Element entspricht.
Man kann daran denken, daß bei gewissen bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung von einigen der Kon
zepte Gebrauch gemacht wird, die im US-Patent
41 40 911 beschrieben sind. Dazu gehört das Konzept,
eine Vielzahl von in longitudinaler Richtung sich er
streckender Detektoren mit eigener Energieversorgung zu
verwenden, die neutronenempfindliche aktive Teile längs
eines longitudinalen Pfades relativ zueinander aufweisen,
wobei Verlängerungen mit geringer Neutronenabsorption
von den aktiven Teilen der in einem Abstand angeordneten
Detektoren in symmetrischer longitudinaler Beziehung mit
den in Abständen angeordneten aktiven Detektorteilen
jedes aufeinanderfolgenden Detektors liegen und am Ende
der Anordnung aufhören. In diesem Patent wird erläutert,
daß die Verlängerungen mit geringer Neutronenabsorption
Verlängerungen der leitfähigen Mäntel der Detektoren
darstellen, wobei Isoliervorrichtungen den Raum aus
füllen, der von den Mänteln definiert ist, die an ihren
Enden abgedichtet sind, so daß die Verlängerungen mit
geringer Neutronenabsorption Seite an Seite mit den
Kabelzuführungen und den in einem Abstand angeordneten
aktiven Detektorteilen verlaufen, und zwar so, daß bei
jedem aktiven Detektorteil die lokalen Störfaktoren
gleichförmig sind, und zwar aufgrund der gleichförmigen
mechanischen Strukturen und Materialien, die symmetrisch
bei jedem aktiven Detektorteil vorliegen.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 4
wird die schraubenförmig gewickelte Anordnung mit relativ
kurzer Steigung für den im Reaktorkern liegenden Teil 40
für die operativen Elemente (Detektoren mit eigener Ener
gieversorgung und Thermoelemente) über die Länge des im
Reaktorkern liegenden Teils 40 verwendet. In dem Beispiel
sind 24 der insgesamt 35 Elemente operative Elemente und
stellen die einzigen Elemente dar, die sich in longitudi
naler Richtung durch den im Reaktorkern liegenden Teil
der Fingerhutanordnung erstrecken. Eine beliebige Anzahl
von Elementen kann im wesentlichen den gesamten ringför
migen Raum 30 a in Form einer engen schraubenförmigen
Wicklung ausfüllen. Aus praktischen Gründen ist es jedoch
bevorzugt, im Teil 42, der außerhalb des Reaktorkerns
liegt, eine sehr viel größere Steigung zu verwenden. Das
erfordert, daß die nicht operativen Elemente 38 beginnend
im Übergangsgebiet 44 zwischen die operativen Elemente
geschoben werden müssen; in diesem Übergangsgebiet 44
liegen die entfernten Enden der nicht operativen Ele
mente 38.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 kann es auch abhängig
von der Konfiguration am Ende des äußeren Gehäuses 26 a
der Fingerhutanordnung und der Kalibrationsröhre 28 a
wünschenswert sein, ein Füllmaterial oder Element 46
vorzusehen, um eine ausreichende Stütze gegen einen
Druckbruch am Ende der Fingerhutanordnung zu gewähr
leisten.
Fig. 4 zeigt auch ein bewegliches Detektorelement 48
mit einer Kugelnase, das durch die Kalibrationsröhre 28 a
geführt werden kann, um den Neutronfluß abzutasten; das
Detektorelement ist an das Antriebskabel 50 angeschweißt
oder auf andere geeignete Weise befestigt.
Die ungefähren Abmessungen einer geeigneten Fingerhut
anordnung zur Durchführung der Erfindung sind: eine
Gehäuseröhre 26 a mit einem maximalen Außendurchmesser
von 0,0084 m und einem minimalen Innendurchmesser von
0,0075 m, und eine Kalibrationsröhre 28 a mit einem
Innendurchmesser von 0,0053 m oder geringfügig größer.
Die nicht operativen Elemente 38 a mit Außendurchmessern
von 0,0006 m enthalten eine mineralische Isolierung,
die stark verdichtet ist, beispielsweise auf ein
Zwanzigstel ihres ursprünglichen Volumens, damit sich
eine ausreichende Stützfunktion ergibt, die es der
inneren Kalibrationsröhre und der äußeren Gehäuseröhre
erlaubt, zusammen zur Druckfestigkeit beizutragen.
Claims (6)
1. Detektoranordnung für den Kern eines Kernreaktors,
wobei die Detektoranordnung einen im Reaktorkern lie
genden Teil (40) und einen außerhalb des Reaktorkerns
liegenden Teil (42) aufweist, sowie eine langgestreckte
äußere hohle Gehäuseröhre (26) und eine dazu konzentrisch
angeordnete innere hohle Kalibrationsröhre (28), zwischen
denen ein ringförmiger Raum (30) vorhanden ist, und eine
Vielzahl von diskreten kreis- und stabförmigen Elementen
(34, 36), die durch den ringförmigen Raum verlaufen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Elemente (34, 36) den gesamten ringförmigen Raum des im Reaktorkern gelegenen und des außerhalb des Reak torkerns gelegenen Teils ohne wesentliche Lücken aus füllen;
daß jedes Element mindestens einen äußeren Mantel auf weist und im Innern eine Füllung aus einem hochverdich teten mineralischen Isolierstoff enthält, der sich über die gesamte Länge des Elements erstreckt;
daß eine Anzahl der Elemente weiter Mittelleitungen auf weist, die mit Fühlvorrichtungen für Umgebungsbedingun gen in dem Teil der Anordnung verbunden sind, der sich im Reaktorkern befindet; und
daß die Wanddicke der Gehäuseröhre und die Wanddicke der Kalibrationsröhre zusammen mit dem Durchmesser der Elemente eine Gesamtdicke ergeben, die ausreicht, um die Druckfestigkeit bei normalen im Reaktorkern herrschenden Bedingungen zu erfüllen.
die Elemente (34, 36) den gesamten ringförmigen Raum des im Reaktorkern gelegenen und des außerhalb des Reak torkerns gelegenen Teils ohne wesentliche Lücken aus füllen;
daß jedes Element mindestens einen äußeren Mantel auf weist und im Innern eine Füllung aus einem hochverdich teten mineralischen Isolierstoff enthält, der sich über die gesamte Länge des Elements erstreckt;
daß eine Anzahl der Elemente weiter Mittelleitungen auf weist, die mit Fühlvorrichtungen für Umgebungsbedingun gen in dem Teil der Anordnung verbunden sind, der sich im Reaktorkern befindet; und
daß die Wanddicke der Gehäuseröhre und die Wanddicke der Kalibrationsröhre zusammen mit dem Durchmesser der Elemente eine Gesamtdicke ergeben, die ausreicht, um die Druckfestigkeit bei normalen im Reaktorkern herrschenden Bedingungen zu erfüllen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser der Gehäuseröhre so gewählt
ist, daß die Röhre in eine Führungsröhre des Reaktor
kerns eingeführt werden kann, deren Innendurchmesser
ungefähr 0,0102 m beträgt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Innendurchmesser der Kalibrations
röhre groß genug ist, um einen beweglichen Detektor
aufzunehmen, dessen Außendurchmesser ungefähr 0,0048 m
beträgt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die auf Umgebungsbedingungen
ansprechenden Fühlelemente Thermoelemente und/oder
Detektoren mit eigener Energieversorgung aufweisen.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß sich die auf Umgebungsbe
dingungen ansprechenden Fühlelemente im wesentlichen
von einem Ende zum andern der Anordnung erstrecken
und über eine wesentliche Strecke des im Reaktorkern
gelegenen Teils schraubenförmig mit relativ kleiner
Steigung gewickelt sind und nach einem Übergangsge
biet (44) über die verbleibende Länge der Anordnung
mit einer beträchtlich größeren Steigung; und
daß die übrigen Elemente (38) andere als die auf Um
gebungseinflüsse ansprechenden Fühlelemente sind und
sich im allgemeinen vom Übergangsgebiet durch den
außerhalb des Reaktorkerns gelegenen Teils erstrecken,
wobei sie zwischen den auf Umgebungsbedingungen an
sprechenden Fühlelementen angeordnet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Gehäuseröhre einen Außendurchmesser von
weniger als ungefähr 0,0084 m aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/014,941 US4780267A (en) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | In-core assembly configuration having a dual-wall pressure boundary for nuclear reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=21768688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3803481A Withdrawn DE3803481A1 (de) | 1987-02-17 | 1988-02-05 | Detektor fuer reaktorkerne |
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US (1) | US4780267A (de) |
JP (1) | JPS63206696A (de) |
DE (1) | DE3803481A1 (de) |
FR (1) | FR2611075A1 (de) |
GB (1) | GB2201285A (de) |
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KR101440811B1 (ko) * | 2014-05-29 | 2014-09-18 | 주식회사 우진 | 노내핵계측기용 검출기 코일링장치 및 코일링방법, 그리고 이 방법에 의해 제조된 노내핵계측기 |
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US4140911A (en) * | 1977-07-07 | 1979-02-20 | Westinghouse Electric Corp. | Self-powered in-core neutron detector assembly with uniform perturbation characteristics |
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-
1988
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- 1988-02-17 JP JP63034918A patent/JPS63206696A/ja active Pending
- 1988-02-17 GB GB08803668A patent/GB2201285A/en not_active Withdrawn
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