DE2818900C2 - Prüfvorrichtung zur Ermittlung der Aktivitätsabgabe eines Kernreaktorbrennelements an ein Fluid - Google Patents

Description

— daß die Fluid führende Leitung (25) zur Zu- und Abfuhr von Gas in den Behälter (9) dient, und

— daß der Prüfbehälter (6) mit Heizelementen (35) zum Aufheizen des in ihm vorhandenen Fluids versehen ist

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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Ermittlung der Aktivitäisabgalv eines Kernreaktorbrennelements an ein »dieses umgebendes Fluid, umfassend einen doppelwandige Behälter, der im Wasser eines Kernreaktorabklingbeckens auf dessen Boden steht und dessen Außenwand in der Nähe des Beckenbodens Öffnungen aufweist, wobei der Zwischenraum oberhalb der öffnungen mit einer Fluid führenden Leitung in Verbindung steht, einen dichten « Prüfbehälter zur Aufnahme des Brennelements, der im Inneren des doppelwandigen Behälters angeordnet ist und eine von oben zugängliche, mit einem Deckel verschließbare Einführungseinrichtung für das Brennelement aufweist, sowie eine Einrichtung zur Zu- und Abfuhr von in dem Prüfbehälter enthaltenen Fluid und zu dessen Aktivitätsermittlung.

Eine derartige Vorrichtung zeigt die DE-AS 12 48 822. Der Prüfbehälter wird zur Einleitung der Prüfung allseitig geschlossen und mit Vorrichtungen zur so Änderung der Temperatur sowie des Druckes in seinem Inneren zur Auswaschung der im Inneren des Brennelements vorhandenen Spaltprodukte versehen, wobei ein Meßbehälter vorgesehen ist, in den das Wasser des Prüfbehälters geleitet wird. Die Wärmeleis tu ng für die Aufheizung kann durch die Nachzerfallswärme der Brennelemente oder auch durch zusätzliche Fremdheizung aufgebracht werden. Eine Wärmeisolierung findet infolge des stehenden Wassers in dem Zwischenraum des doppelwandigen Behälters nur sehr unvollkommen statt

Die DE-OS 22 49 721 betrifft eine Prüfvorrichtung, bei der in dem Zwischenraum eines doppelwandigen Prüfbehälters Heizelemente angeordnet sind. Ein direkter Kontakt zwischen den Heizelementen und dem die -Brennelemente umgebenden Fluid findet dabei jedoch nicht statt. Auch ist nicht für eine effektive Wärmeisolierung gesorgt.

Wenn die Brennelemente entweder längere Zeit nach ihrer Entladung aus dem Reaktor überprüft werden sollen oder wenn als Folge eines vorzeitigen Abschaltens des Reaktors ihre Nachzerfallswärme nur gering ist, geht der Temperaturanstieg der Brennelemente allein aufgrund ihrer Nachzerfallswärme nur sehr langsam vor sich. Daher müssen lange Zeiten bei der Messung und Überprüfung in Kauf genommen werden, weil das Prüfverfahren auf dem Vergltich der Messungen der Aktivität im das Brennelement umgebenden Wasser vor und nach der Erwärmung des Brennelements beruht Die Aktivitätsdifferenz ist eine Funktion der Amplitude der Temperaturerhöhung des Brennelements.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Prüfvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine wesentliche Temperatursteigerung in kurzer Zeit und dadurch eine Verminderung der für die Prüfung erforderlichen Zeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Maßnahmen gelöst

Dadurch wird eine erhöhte Erfassungsempfindlichkeit infolge der Erhöhung der Temperaturdifferenz erreicht Die Meßtemperatur von einem Brennelement zum anderen kann zudem konstant gehalten werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßeB Vorrichtung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 in Ansicht eine in einem Abklingbecken angeordnete Prüfvorrichtung,

Fig.2 einen Vertikalschnitt durch die Prüfvorrichtung gemäß F ig. 1.

In F i g. 1 ist eine Anpaßplatte 1 dargestellt, die auf dem Boden eines Beckens 2 über Zylinder 3 aufsitzt, die eine Einstellung der Anpaßplatte 1 in die horizontale Lage ermöglichen.

Die Anpaßplatte 1 trägt Zentrierstifte 4, an denen sich eine Tragplatte 5 mit öffnungen zentriert, wobei auf der Tragplatte 5 die Prüfvorrichtung 6 ruht An der Außenfläche der Prüfvorrichtung 6 sind Handhabungsarme 7 vorgesehen, durch die diese mit einem in F i g. 1 nicht dargestellten Lagerungs-Gestell verbindbar ist Arme 8 ermöglichen das Anheben und das Handhaben der Prüfvorrichtung 6.

Die Prüfvorrichtung 6 befindet sich normalerweise vollständig unterhalb des Wasserpegels im Becken und besitzt einen Deckel 10, der in einer Verschiebungsbewegung parallel zu sich selbst durch eine Kolben/Zylinder-Anordnung 11 bewegbar ist Der Deckel ist an der Prüfvorrichtung 6 durch Schwingarme 12 angelenkt Der Kolben der Anordnung 11 ist an einem der Schwingarme 12 befestigt

In Fig. 1 ist der Deckel 10 in seiner Schließstellung 10a dargestellt und in seiner Offenstellung iOb in Strichpunktlinien angedeutet.

Die Prüfvorrichtung 6 besitzt in der Nähe des Beckenbodens Schlitze 15, die das Eindringen des Wassers des Abklingbeckens in einen Behälter 9 ermöglichen, der zwischen zwei Rohren 13 und 14 gebildet ist

In F i g. 2 ist der Behälter 9 zwischen den beiden koaxialen Röhren 13 und 14, die an ihren Unteren Enden durch einen Ring 18 verbunoen sind, genauer dargestellt. Der Ring 18 ist auf der Tragplatte 5 befestigt. An ihren oberen Enden sind die Rohre 13 und 14 durch einen Ring 19 verbunden. Auf diesem Ring 19 liegt ein Prüfbehälter 20 mit einem Flansch 21 auf. Eine Leitung 25 ist mit dem oberen Ende des Behälters 9 verbunden. Sie ,ist mit einer (nicht dargestellten) Quelle eines

inerten Gases über ein Ventil verbunden, das die Zufuhr des Gases unter Druck in den Behälter 9 ermöglicht, wobei das Wasser durch die Schlitze 15 ausgedrückt wird und wobei eine Wärmesperre zwischen dem Inneren des Behälters 9 und dem Wasser des Abkühlbeckens gebildet wird.

Der Prüfbehälter 20 hat die Form eines Rohres mit viereckigem, beispielsweise quadratischem, Querschnitt, das an seinem unteren Ende durch ein pyramidenförmiges Ende 27 abgeschlossen wird und an seinem oberen in Ende mit einem kegelstumpfförmigen Teil 28 verbunden ist, das seinerseits mit einem horizontalen Ring 29 verbunden ist, der eine Abdichtung 30 trägt, auf der der bewegbare Deckel 10 zur Auflage kommt Das pyramidenförmige Ende 27 ist mit dem Rohr mit Viereckquerschnitt mittels «ines Rings 31 verbunden, der Dichtungen trägt An dem Ring 31 ist ein Träger 32 für ein Brennelement befestigt sowie eine Einrichtung 33 zur Wiedergewinnung von Festkörperteilchen, die sich während der Prüfung von dem Brennelement lösen können.

An jeder der ebenen Flächen des Rohrs mit Viereckquerschnitt sind Heizelemente 35 angeordnet die durch eine Wicklung von Widerstandidrähten gebildet sind, die in einer Tragplatte eingesetzt sind. Diese Heizelemente 35 mit einer Anschlußleistung von 4 kVA können gegebenenfalls schnell ersetzt werden.

In Höhe der Heizelemente 35 besitzt der Prüfbehälter 20 Schlitze 36, durch die eine direkte Berührung zwischen dem Wasser in dem Prüfbehälter 20 und den jo Heizelementen 35 möglich ist Die Heizelemente 35 sind in dichter Weise an den Außenwänden des Prüfbehälters 20 befestigt Der mit dem Prüfbehälter 20 einstückige Flansch 2i trägt an einer seiner Seiten die elektrischen Verbindungen, durch die die Versorgung der Heizelemente 35 über Leiter 38 erfolgt

An einer anderen Seite des Flansches 21 sind Versorgungsrohrleitungen für Wasser und inertes Gas angebracht die in dem Prüfbehälter 20 umgewälzt werden. Diese Rohrleitungen bestehen aus einer Versorgungsrohrleitung 40 für Wasser, das im Inneren des pyramidenförmigen Endes 27 mündet und aus einer Versorgungsrohrleitung 42 für inertes Gas, die ebenfalls im Inneren des pyramidenförmigen Endes 27 des Prüfbehälters 20 mündet Der Wasseraustritt erfolgt über eine Abführleitung 41, die am kegelstumpfförmigen Teil 28 des Prüfbehälters 20 angebracht ist. Der Gasaustritt erfolgt über eine Leitung 43, die mit einem Gasbehälter 45 verbunden ist, der am Deckel 10 befestigt ist und ein Labyrinth 44 aufweist. -,0

Die Wassertemperatur in dem Prüfbehälter 20 wird mittels dreier Thermostate gesteuert die an seinen Enden und in seiner Mitte angeordnet sind, sowie durch zwei weitere Thermostate, deren einer an der Zuführleitung 40 des Wassers und deren anderer an der Abführleitung 41 des Wassers angebracht ist.

Die Abführleitungen 43, 41 für das Gas bzw. das Wasser von dem Prüfbehälter 20 sind andererseits mit Einrichtungen verbunden, durch die einerseits die Entnahme von Wasserproben zur Laboranalyse und andererseits eine kontinuierliche Aktivitätsmessung des inerten Gases, das von dem Prüfbehälter 20 abgezogen wird, möglich ist. Die Gas- und Wasserkreise sind mit nicht dargestellten Pumpen zur Umwälzung des Wassers bzw, des inerten Gases im Inneren des Prüfbehälters 20 versehen.

Im folgenden wird der Prüfungsbetrieb eines Brennelements erläutert, der unter Verwendung der zuvor erläuterten Prüfvorrichtung erfolgt

Wenn die Prüfvorrichtung 6 in dem Abklingbecken, wie in Fig. 1 dargestellt, angebracht ist und wenn der Deckel 10 in Offenstellung 10b ist, wird ein Brennelement über den Prüfbehälter 20 mittels einer Handhabungsvorrichtung des Kernreaktors gebracht und in den Prüfbehälter 20 eingebracht wobei die Einführung des Brennelements durch den kegelstumpfförmigen Teil 28 des Prüfbehälters 20 erleichtert wird. Dann wird der Deckel 10 mittels der von einer Bedienungsbühne fernbetätigten Kolben/Zylinder-Anordnung geschlossen. Bei Beginn des Betriebes füllt das Wasser im Abidingbecken den Behälter 9 sowie den Zwischenraum zwischen dem Rohr 14 und dem Prüfbehälter 20, in den die elektrischen Versorgungsleitungen und die Versorgungsrohre des inerten Gases und des Wassers reichen, und auch das Innere des PrüfbehäJteti 20 ist mit Wasser gefüllt

Nun wird die Umwälzung des Gases über die Leitungen 42, 43 ausgelöst sowie eine Zähleinrichtung zur kontinuierlichen Messung der Aktivität des umgewälzten inerten Gases in Betrieb gesetzt

Das umgewälzte Gas ermöglicht die Förderung oder Bewegung von flüchtigen Spaltprodukten, die in das in dem Prüfbehälter 20 enthaltene Wasser durch Risse aus dem Brennelement eingedrungen sind; insbesondere von Xe 133.

Nach einem derartigen Betrieb ohne Temperaturerhöhung des Brennelements wird inertes Gas über die Leitung 25 in den Behälter 9 zugeführt wodurch das Wasser des Abklingbeckens, das in den Behälter 9 über die Öffnungen 15 eingedrungen ist zurückgedrängt wird. Nun werden die Heizelemente 35 beaufschlagt, wobei die Temperaturerhöhung des Brennelements sehr schnell erfolgt einerseits aufgrund der Restwärme des Brennelements und andererseits aufgrund der Heizung durch die Heizelemente 35. Auf diese Weise kann während einer relativ kurzen Zeitdauer von etwa 10 min eine Temperaturerhöhung des Wassers in der Größenordnung von 40 bis 50 Grad im Inneren des Prüfbehälters 20 erreicht werden. Der Wärmeausgleich des Wassers in dem Prüfbehälter 20 und des Brennelements erfolgt seinerseits sehr schnell, und die Temperaturerhöhung des Brennelements ermöglicht eine erhebliche Erhöhung der Aktivitätsausbeute.

Wenn die Messungen beendet sind, wird die Umwälzung des Gases beendet, und das Restgas, das sich oberhalb des Brennelements befindet, wird abgeführt

Die 'Prüfung hat dann etwa 15 rnin gedauert.

Hierauf wird der Deckel 10 geöffnet und das Brennelement aus dem Prüfbehälter 20 mittels der Handhabungsvorrichtung entfernt. Schließlich wird ein Waschen des Prüfbehälters 20 durch Umwälzung von Wasser mittels der Rohrleitung 4C, 41 durchgeführt.

Die Prüfung der Aktivität kann auch hinsichtlich der im Wasser löslichen Produkte durchgeführt werden, wobei in diesem Fall eine Umwälzung des Wassers in dem Prüfbehälter 20 erfolgt anstelle einer Umwälzung des inerten Gases.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Prüfvorrichtung zur Ermittlung der Aktivitätsabgabe eines Kemreaktorbrennelements an ein dieses umgebendes Fluid, umfassend

   einen doppelwandigen Behälter, der im Wasser eines Kernreaktorabklingbeckens auf dessen Boden steht und dessen Außenwand in der Nähe des Beckenbodens öffnungen aufweist, wobei der Zwischenraum oberhalb der öffnungen mit einer Fluid führenden Leitung in Verbindung steht,
   einen dichten Prüfbehälter zur Aufnahme des Brennelements, der im Inneren des doppelwandigen Behälters angeordnet ist und eine von oben zugängliche, mit einem Deckel verschließbare is Einführungseinrichtung für das Brennelement aufweist,

   sowie eine Einrichtung zur Zu- und Abfuhr von in dem Prüfbehälter enthaltenen Fluid und zu dessen Aktivitätsermittlung, dadurch gekennzeichnet,