DE29521097U1 - Arrangement for leak detection on a fuel assembly for a pressurized water nuclear reactor - Google Patents
Arrangement for leak detection on a fuel assembly for a pressurized water nuclear reactorInfo
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Description
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ABB Atom AB S-721 78 Västeras/SchwedenABB Atom AB S-721 78 Västeras/Sweden
Anordnung zur Leckfeststellung an einem Brennelement für einen DruckwasserkernreaktorArrangement for detecting leaks in a fuel element for a pressurized water nuclear reactor
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Leckfeststellung an einem Brennelement für einen Druckwasserkernreaktor (PWR) gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an arrangement for detecting leaks in a fuel element for a pressurized water nuclear reactor (PWR) according to the preamble of claim 1.
Es gibt im wesentlichen zwei moderne Verfahren zur Leckfeststellung bei einem Brennelement für einen Leichtwasserkernreaktor. "INMAST-sipping" für PWR-Reaktoranlagen (PWR = Pressurized-Water-Reactor) und "TELESCOPE-sipping" für BWR-Reaktoranlagen (BWR = Boiling-Water-Reactor).There are essentially two modern methods for detecting leaks in a fuel element for a light water nuclear reactor. "INMAST sipping" for PWR reactor systems (PWR = Pressurized Water Reactor) and "TELESCOPE sipping" for BWR reactor systems (BWR = Boiling Water Reactor).
Ein auftretendes Leck führt dazu, daß das Reaktorwasser und folglich die verschiedenen Teile des Primärkreises des Reaktors mit radioaktiven Fissionsprodukten verunreinigt werden.A leak that occurs results in the reactor water and, consequently, the various parts of the reactor’s primary circuit becoming contaminated with radioactive fission products.
Wenn eine Verunreinigung des Reaktorwassers festgestellt wird oder vermutet wird, daß eine Verunreinigung stattgefunden hat, ist es von größter Bedeutung, das Leck zu lokalisieren, damit leckende Brennelemente ersetzt und später repariert werden können. Ein Brennelement enthält gewöhnlich viele Brennstäbe.If reactor water contamination is detected or suspected, it is of paramount importance to locate the leak so that leaking fuel assemblies can be replaced and later repaired. A fuel assembly usually contains many fuel rods.
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Das sogenannte INMAST-sipping wird für PWR-Reaktoranlagen angewendet und ist ein Saugverfahren bekannter Art, bei dem eine sogenannte On-line-Gasfeststellung stattfindet.The so-called INMAST sipping is used for PWR reactor plants and is a well-known suction process in which a so-called online gas detection takes place.
Bei dem INMAST-sipping wird das leckverdächtige Brennelement in eine Saughaube gehoben, die vorzugsweise von dem Mast der Brennstofflademaschine gebildet wird. Von den vom Brennelement abgegebenen Fissionsgasen werden im oberen Teil der Haube Proben genommen, die anschließend in einer Gasfeststellvorrichtung geprüft werden. Das Gasvolumen, an welches eine gewisse Menge von Fissionsgasen aus einem beschädigten Brennelement abgegeben wird, ist recht groß. Dies hat zur Folge, daß die Feststellungsempfindlichkeit recht niedrig ist. 'In INMAST sipping, the fuel element suspected of leaking is lifted into a suction hood, which is preferably formed by the mast of the fuel loading machine. Samples of the fission gases released by the fuel element are taken in the upper part of the hood and then tested in a gas detection device. The gas volume into which a certain amount of fission gases from a damaged fuel element are released is quite large. This means that the detection sensitivity is quite low. '
Die FR-A-2509898 beschreibt eine Brennstoffleckfeststellung für einen PWR, bei welcher das Brennelement, welches in eine Saugghaube gezogen wird, mehrere Meter über den Reaktorkern gehoben wird, um den inneren relativen Druck der Stäbe im Verhältnis zum Wasserdruck zu erhöhen, wobei jedoch das Brennelement weiterhin vom Wasser umgeben bleibt. Das an das Wasser und dann an das Gasvolumen über dem Wasserspiegel in der Saugghaube abgegebene Gas wird aus dem oberen Teil der Saugghaube abgesaugt, die dann mit Ausnahme der Gassaugvorrichtung verschlossen ist. Der mögliche Gehalt an radioaktiven Fissionsprodukten in dem abgesaugten Gas wird untersucht. Die Feststellungsempfindlichkeit ist recht niedrig.FR-A-2509898 describes a fuel leak detection for a PWR in which the fuel assembly, drawn into a suction hood, is raised several meters above the reactor core to increase the internal relative pressure of the rods in relation to the water pressure, but the fuel assembly remains surrounded by water. The gas released into the water and then into the gas volume above the water level in the suction hood is extracted from the upper part of the suction hood, which is then closed except for the gas suction device. The possible content of radioactive fission products in the extracted gas is examined. The detection sensitivity is quite low.
Um diese zu vergrößern, wird ein Gasstrom von unten nach oben durch das Wasser gedrückt, welches das in der Saugglocke befindliche Brennelement umgibt. Die Feststellungsempfindlichkeit ist aber trotz dieser Maßnahme recht gering.In order to increase this, a gas stream is forced from bottom to top through the water that surrounds the fuel element in the suction bell. However, despite this measure, the detection sensitivity is quite low.
Bei dem sogenannten TELESCOPE-sipping, welches völlig BWR-Reaktoranlagen angepaßt ist, wird eine große Menge des dasIn the so-called TELESCOPE sipping, which is completely adapted to BWR reactor systems, a large amount of the
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beschädigte Brennelement umgebenden Wassers über ein auf dem oberen Teil des Brennelements plaziertes Mundstück oder einer um das obere Teil des Brennelements plazierten Haube abgesaugt, wobei das Brennelement mittels eines Greifers an der Telescopmastvorrichtung aus dem Reaktorkern herausgehoben ist. Das über das Mundstück abgepumpte Wasser wird einem Meßkreis mit kleinem Volumen zugeführt. Das Wasser wird entgast, um eine On-line-Gasprüfung durchzuführen. Das Prüfverfahren hat eine hohe Meßempfindlichkeit.The water surrounding the damaged fuel element is sucked out via a mouthpiece placed on the upper part of the fuel element or a hood placed around the upper part of the fuel element, with the fuel element being lifted out of the reactor core by means of a gripper on the telescopic mast device. The water pumped out via the mouthpiece is fed to a small volume measuring circuit. The water is degassed in order to carry out an online gas test. The test procedure has a high measuring sensitivity.
Diese Art des Saugens wird in der schwedischen Patentschrift 91015065 beschrieben, gemäß derer eine Saugglocken- oder eine Mundstückvorrichtung in dem Bereich um den Greifer am oberen Teil des angehobenen Brennelements plaziert wird.This type of suction is described in Swedish patent specification 91015065, according to which a suction cup or a mouthpiece device is placed in the area around the gripper on the upper part of the lifted fuel assembly.
Eine Pumpe saugt Wasser aus dem Bereich ab. Das Brennelement einer BWR-Reaktoranlage ist in sich selbst gegenüber der Umgebung verschlossen, so daß das von dem Mundstück abgepumpte Wasser zu einem großen Teil von dem durch das Innere des Brennelements strömenden Wassers stammt. Das angehobene Brennelement wird mit Reaktorwasser durchspült und der Greifer wird abgespült. Dies ist auch der Fall, wenn das Brennelement, nachdem es in eine bestimmte vertikale Lage gehoben worden ist, in dieser Position festgehalten oder wieder heruntergelassen wird. Die Analyse der ausgetretenen Fissionsgase wird dann durchgeführt.A pump sucks water out of the area. The fuel element of a BWR reactor plant is sealed against the environment, so that the water pumped out by the nozzle comes largely from the water flowing through the interior of the fuel element. The raised fuel element is flushed with reactor water and the gripper is rinsed. This is also the case when the fuel element, after being raised to a certain vertical position, is held in this position or lowered again. The analysis of the escaped fission gases is then carried out.
Die Brennelemente einer PWR-Anlage haben eine ganz andere, offene Struktur als die geschlossenen Brennelemente einer BWR-Reaktoranlage. Ein Mundstück am oberen Teil des Brennelements eines PWR kann folglich nicht verwendet werden, um Wasser zu sammeln, welches die Brennstäbe in dem Brennelement umströmt. Das angesaugte Wasser kommt von allen Seiten.The fuel elements of a PWR plant have a completely different, open structure than the closed fuel elements of a BWR reactor plant. A mouthpiece on the upper part of the fuel element of a PWR cannot therefore be used to collect water that flows around the fuel rods in the fuel element. The water that is sucked in comes from all sides.
Aus diesem Grunde müssen Brennelemente einer PWR-Anlage in einem geschlossenen Raum plaziert werden, wenn sie .aus dem Reaktorkern herausgehoben werden.For this reason, fuel elements of a PWR plant must be placed in an enclosed space when they are lifted out of the reactor core.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Leckfeststellung an einem Brennelement für einen Druckwasserkernreaktor zu entwickeln, welche eine hohe Empfindlichkeit hat.The invention is based on the object of developing an arrangement for detecting leaks in a fuel element for a pressurized water nuclear reactor, which has a high sensitivity.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung zur Leckfeststellung an einem Brennelement für einen Druckwasserkernreaktor vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im Anspruch 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, an arrangement for detecting leaks in a fuel element for a pressurized water nuclear reactor is proposed, which according to the invention has the features mentioned in claim 1.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.Further embodiments of the invention are mentioned in the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird der Gasmeßkreis bei einer INMAST-sipping-Vorrichtung durch einen Wasserprobenkreis ersetzt.According to the invention, the gas measuring circuit in an INMAST sipping device is replaced by a water sampling circuit.
Wasser, welches das zu untersuchende Brennelement umgibt und im Inneren eines Hebemastes angeordnet wird, wird von der Wasserinnenseite des Mastes zu einer Wasser-Gastrennvorrichtung gepumpt. Das abgeschiedene Gas wird dann on-line in der gleichen Weise untersucht wie bei dem sogenannten TELESCOPE-sipping für BWR-Anlagen.Water surrounding the fuel element to be examined and placed inside a lifting mast is pumped from the water inside the mast to a water-gas separation device. The separated gas is then examined online in the same way as in the so-called TELESCOPE sipping for BWR plants.
Anhand der einzigen Figur soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt schematisch ein Reaktorgefäß mit Brennelementen, sowie ein Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß der Erfindung.The invention will be explained in more detail with reference to the single figure. The figure shows a schematic representation of a reactor vessel with fuel elements, as well as an embodiment of the arrangement according to the invention.
In Figur 1 bezeichnet 1 eine Lademaschine für Brennelement für einen Druckwasserreaktor, 2 den Boden der Reaktorhalle, auf dem die Lademaschine verschiebbar angeordnet ist, 3 das 6 Reaktorgefäß, 4 den Reaktorkern, 5 ein über dem Reaktorgefäß angebrachtes Becken mit Reaktorwasser und 6 das Reaktorwasser in dem Reaktorgefäß und dem Becken. Die Lademaschine ist mit einem Hebemast 7 ausgerüstet, der vorzugsweise teleskopierbar ist. Der Mast 7 ist zylindrisch und hat eineIn Figure 1, 1 designates a fuel element loading machine for a pressurized water reactor, 2 the floor of the reactor hall, on which the loading machine is arranged so as to be movable, 3 the 6 reactor vessel, 4 the reactor core, 5 a basin with reactor water mounted above the reactor vessel and 6 the reactor water in the reactor vessel and the basin. The loading machine is equipped with a lifting mast 7, which is preferably telescopic. The mast 7 is cylindrical and has a
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innere Kammer, die groß genug zur Aufnahme eines Brennelements ist. Eine Greifvorrichtung 8 ist am Ende eines im Inneren des Mastes 7 vorhandenen Drahtseils 8' angebracht und so beschaffen, daß sie den Hebegriff eines Brennelementes 9 ergreifen kann, welches in dem gezeigten Fall mittels eines Motors 11 gerade aus dem Reaktorkern in den Mast hineingezogen wird. Der Mast wird nach oben bewegt, und das Brennelement 9 wird in das Becken 5 gehoben, und zwar so, daß das Brennelement bis nahe an die Wasseroberfläche gelangt, aber vom Wasser 12 umgeben bleibt.inner chamber which is large enough to accommodate a fuel element. A gripping device 8 is attached to the end of a wire rope 8' present inside the mast 7 and is designed in such a way that it can grip the lifting handle of a fuel element 9 which, in the case shown, is being pulled straight out of the reactor core into the mast by means of a motor 11. The mast is moved upwards and the fuel element 9 is lifted into the basin 5 in such a way that the fuel element comes close to the water surface but remains surrounded by water 12.
Der Mast verhindert, daß Wasser, welches das Brennelement passiert hat, sich in den Raum außerhalb des Mastes ausbreitet; was bedeuten würde, daß ausgetretene Fissionsprodukte für die Analyse verloren gehen würden. Ein Schlauch 14 oder eine andere Leitung erstreckt sich vom oberen Teil des Mastes 7 eine kurze Strecke bis unter die Wasseroberfläche innerhalb des Mastes aber oberhalb des Brennelementes 9. Die Leitung 14 enthält eine Pumpe 13, mit deren Hilfe Wasser aus dem Wasser 12 innerhalb des Mastes abgesaugt wird, der an seinem unteren Ende offen ist.The mast prevents water which has passed through the fuel element from spreading into the space outside the mast; which would mean that any fission products which have escaped would be lost for analysis. A hose 14 or other conduit extends from the upper part of the mast 7 a short distance below the water surface inside the mast but above the fuel element 9. The conduit 14 contains a pump 13 by means of which water is sucked out of the water 12 inside the mast which is open at its lower end.
Das Reaktorwasser wird unter der Wirkung der Pumpe 13 veranlaßt von unten in den Mast 7 einzuströmen, wie dies durch Pfeile angedeutet ist, und um das Brennelement 9 sowie durch das Brennelement 9 zu strömen. Das Brennelement bleibt die ganze Zeit unter der Wasseroberfläche.The reactor water is caused by the action of the pump 13 to flow into the mast 7 from below, as indicated by arrows, and to flow around the fuel element 9 and through the fuel element 9. The fuel element remains under the water surface the entire time.
Durch die Pumpe 13 wird Wasser zu einem Gasabscheider 22 gepumpt, in welchem das im Wasser vorhandene Gas durch Herabsetzung des Druckes und der damit verbundenen geringeren Löslichkeit des Gases im Wasser ausgeschieden wird. Der Gasabscheider 22 enthält mindestens einen Gasraum 23, der ein kleines Volumen hat, sowie ein Wasserreservoir 24. Der Gasraum 23 und das Wasserreservoir 24 sind durch eineThe pump 13 pumps water to a gas separator 22, in which the gas present in the water is separated by reducing the pressure and the associated lower solubility of the gas in the water. The gas separator 22 contains at least one gas chamber 23, which has a small volume, and a water reservoir 24. The gas chamber 23 and the water reservoir 24 are connected by a
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Wasserverschlußvorrichtung 25 voneinander getrennt. Um eine wirksamere Freigabe der in der Probe gemäß der Erfindung enthaltenen Gase zu erreichen, wird das Wasser mit Hilfe einer in dem Gasraum 23 angeordneten Sprühvorrichtung 26 bei der Zuführung des Wassers in den Gasabscheider 22 fein verteilt oder atomisiert.Water closure device 25 separated from each other. In order to achieve a more effective release of the gases contained in the sample according to the invention, the water is finely distributed or atomized with the aid of a spray device 26 arranged in the gas space 23 when the water is fed into the gas separator 22.
Die aus dem Wasser entwichenen Gase, die möglicherweise gasförmige Fissionsprodukte enthalten, werden mit einem im Gasabscheider 22 vorhandenen Arbeitsgas gemischt und über einen Gaskreis 27 in eine Meßkammer 28 gepumpt, in welcher die Gase auf das Vorhandensein von gasförmigen Fissionsprodukten mit Hilfe eines Detektors analysiert werden, der Radioaktivität im Gas zu erkennen vermag. Das Meßergebnis kann auf einem Display 35 angezeigt werden. Das entgaste Wasser wird dem Wasserreservoir 24 zugeführt, wo im Wasser enthaltene Radioaktivität separat gemessen werden könnte (nicht dargestellt). Alternativ können Wasserproben an ein separates Analyselabor gesandt werden. Das entgaste Wasser wird dann durch den Schlauch 36 in das Becken 5 zurückgeführt.The gases that have escaped from the water, which may contain gaseous fission products, are mixed with a working gas present in the gas separator 22 and pumped via a gas circuit 27 into a measuring chamber 28, in which the gases are analyzed for the presence of gaseous fission products using a detector that can detect radioactivity in the gas. The measurement result can be shown on a display 35. The degassed water is fed to the water reservoir 24, where radioactivity contained in the water could be measured separately (not shown). Alternatively, water samples can be sent to a separate analysis laboratory. The degassed water is then returned to the basin 5 via the hose 36.
Im Falle geringer Radioaktivität der Wasserproben wird die Anreicherung an gasförmigen Fissionsprodukten im Meßsystem, die für Meßzwecke erforderlich ist, dadurch hergestellt, daß große Mengen von Wasserproben durch den Gasabscheider 22 gepumpt werden, in welchem das Wasser entgast wird. Der Gaskreis 27 enthält eine Pumpe 31, welche das im Kreis 27 und im Gasraum 2 3 vorhandene Gas durch den Gaskreis und den Gasraum 23 im Kreis pumpt, wodurch vorhandene gasförmige Fissionsprodukte angereichert werden.In the case of low radioactivity of the water samples, the enrichment of gaseous fission products in the measuring system, which is required for measuring purposes, is achieved by pumping large quantities of water samples through the gas separator 22, in which the water is degassed. The gas circuit 27 contains a pump 31, which pumps the gas present in the circuit 27 and in the gas space 23 through the gas circuit and the gas space 23 in the circuit, whereby existing gaseous fission products are enriched.
Um sicherzustellen, daß der Meßkammer 28 zur Messung der Ra-To ensure that the measuring chamber 28 for measuring the Ra-
dioaktivität in den Gasen trockenes Gas zugeführt wird, enthält der Gaskreis 2 7 zweckmäßigerweise einendioactivity in the gases, dry gas is supplied, the gas circuit 2 7 expediently contains a
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Feuchtigkeitsabscheider 32, einen Gastrockner 33 und eine Jodfalle 34 zwischen dem Gasraum 23 und der Meßkammer 28.Moisture separator 32, a gas dryer 33 and an iodine trap 34 between the gas chamber 23 and the measuring chamber 28.
Während die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, daß verschiedene Änderungen vorgenommen und Bauteile durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Kern der Erfindung und ihren Schutzbereich zu verlassen. Zusätzlich können Änderungen vorgenommen werden, ohne von der wesentlichen Lehre der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen zum Ausdruck kommen, abzuweichen.While the invention has been described with reference to a specific embodiment, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for parts without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, changes may be made without departing from the essential teachings of the invention as set forth in the appended claims.
Claims (5)
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|---|---|---|---|
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- 1995-11-14 DE DE29521097U patent/DE29521097U1/en not_active Ceased
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