NO157120B

NO157120B - DEVICE FOR AA CHECK THE FLUID IN A WATER NUCLEAR REACTOR PRESSURE CONTAINER.

Info

Publication number: NO157120B
Application number: NO803381A
Authority: NO
Inventors: Michel Barbet; Gerard Beraud
Original assignee: Electricite De France
Priority date: 1979-11-23
Filing date: 1980-11-10
Publication date: 1987-10-12
Also published as: NO803381L; NO157120C; FR2470381B1; FR2470381A1

Abstract

Fremgangsmåte og innretning til å bestemme tilstanden av et fluidummiljø innenfor en omslutning.Et godt ledende måleelement (D, D2» D^) plas-seres innenfor omslutningen (2), dette element (D, D2' D3' varmes °PPi °9 man måler varmeovergangskoeffisienten mellom måleelementet og det omgivende fluidummiljø, noe som gjør det mulig å bestemme tilstanden av fluidummiljøet på målestedet. Fortrinnsvis utgjøres måleelementene av gammatermometre.Anvendelse til deteksjon av opptreden av en gass i tanken hos en kjernereaktor av trykkvannstypen.Method and device for determining the state of a fluid environment within an enclosure. A well-conducting measuring element (D, D2 »D measures the heat transfer coefficient between the measuring element and the surrounding fluid environment, which makes it possible to determine the state of the fluid environment at the measuring site.Preferentially, the measuring elements are made of gamma thermometers.

Description

Oppfinnelsen angår en innretning til å bestemme tilstanden The invention relates to a device for determining the condition

av et fluidummiljø innenfor en omslutning. of a fluid environment within an enclosure.

Nærmere bestemt befatter oppfinnelsen seg med kvalitativ bestemmelse av et fluidumformet miljø som inneholdes innenfor More specifically, the invention deals with the qualitative determination of a fluid-shaped environment that is contained within

en omslutning og er i stand til å utvikle seg med hensyn til an enclosure and is able to develop with respect to

de fluider som den inneholder, og hvor man for denne bestemmelse gjør bruk av varmeledningsevnen av de forskjellige fluider (gasser eller væsker) som inneholdes i omslutningen. the fluids it contains, and where for this determination use is made of the thermal conductivity of the various fluids (gases or liquids) contained in the enclosure.

Det er kjent at den trykkfaste tank ved kjernereaktorer It is known that the pressure-resistant tank at nuclear reactors

av trykkvannstypen i normal drift utelukkende inneholder vann i væskeform. Videre vet man at der ved visse former for uhell ved reaktorer av denne type kan forekomme arbeidsmåter av forskjellig opprinnelse hvor visse fluider kan opptre i gassform i det opprinnelig væskeformede miljø. I første rekke kan det dreie seg om vanndamp eller om gass som særlig skyldes spalt-ning av vannet i reaktortanken. of the pressurized water type in normal operation exclusively contains water in liquid form. Furthermore, it is known that in the case of certain types of accidents at reactors of this type, working methods of different origins can occur where certain fluids can appear in gaseous form in the originally liquid environment. In the first instance, it may be water vapor or gas which is particularly caused by the splitting of the water in the reactor tank.

Oppfinnelsen skaffer en innretning som gjør det mulig The invention provides a device that makes it possible

å detektere særlig opptreden av et slikt fenomen. Imidlertid er den slett ikke begrenset til denne type av kjernereaktorer, eller i det hele tatt til kjernereaktorer eller tilhørende komponenter til disse, som f.eks. trykkholderrom. to detect particular occurrences of such a phenomenon. However, it is not at all limited to this type of nuclear reactor, or at all to nuclear reactors or associated components thereof, such as e.g. pressure vessel room.

Sagt generelt gjelder oppfinnelsen en innretning til bestemmelse av lokale tilstandsendringer som opptrer i et væskeformet miljø, og som består i lokal opptreden av et fluidum (væske eller gass) hvis varmeledningsevne er forskjellig fra den hos det opprinnelige fluidummiljø. Imidlertid tar oppfinnelsen mer spesielt sikte på denne deteksjon av lokalisert opptreden av en gass i et opprinnelig væskeformet miljø. Generally speaking, the invention relates to a device for determining local state changes that occur in a fluid environment, and which consists in the local behavior of a fluid (liquid or gas) whose thermal conductivity is different from that of the original fluid environment. However, the invention is more particularly aimed at this detection of localized occurrence of a gas in an originally liquid environment.

Det sier seg selv at denne opptreden av gass kan forekomme It goes without saying that this appearance of gas can occur

i form av dannelse av bobler eller av en emulsjon. in the form of formation of bubbles or of an emulsion.

Siden deteksjonen er lokal, kan innretningen i henhold Since the detection is local, the device can accordingly

til oppfinnelsen få anvendelse i to prinsippielle situasjoner: Enten er hele omslutningen fylt med et eneste fluidum, og det gjelder å avføle opptreden av et annet fluidum, eller man har opprinnelig to forskjellige fluider, og oppfinnelsen gjør det da mulig å følge utviklingen av grenseflaten mellom disse to fluider. for the invention to be used in two principle situations: Either the entire enclosure is filled with a single fluid, and it is necessary to sense the behavior of another fluid, or you initially have two different fluids, and the invention then makes it possible to follow the development of the interface between these two fluids.

For å vende tilbake til problemet med trykkvannsreaktorer, så vet man at der ikke finnes noen spesiell innretning til å detektere forekomst av en gass i tanken. Det vil dermed forstås at oppfinnelsen med hensyn til denne ene av de nevnte an-vendelser er av spesiell interesse. To return to the problem with pressurized water reactors, it is known that there is no special device to detect the presence of a gas in the tank. It will thus be understood that the invention with regard to this one of the mentioned uses is of particular interest.

For å utføre denne lokaliserte bestemmelse av tilstanden av et fluidumformet miljø anbringer man i dette miljø et varmeledende element. Man varmer opp dette element og måler varmeovergangskoeffisienten mellom elementet og fluidummiljøet. Med andre ord analyserer man måten hvorpå varmestrømmen avgis fra elementet til fluidummiljøet. Alt etter arten av det fluidum som er i kontakt med elementet, blir denne varmeav-givelse mer eller mindre rask eller betydelig. In order to carry out this localized determination of the state of a fluid-shaped environment, a heat-conducting element is placed in this environment. This element is heated and the heat transfer coefficient between the element and the fluid environment is measured. In other words, the way in which the heat flow is emitted from the element to the fluid environment is analysed. Depending on the nature of the fluid that is in contact with the element, this heat release becomes more or less rapid or significant.

Ved den påtenkte anvendelse kan varmekilden befinne seg innvendig i omslutningen. Det er tilfellet når man utfører bestemmelsen i en kjernereaktor som er i drift, eller som oppviser en viss resteffekt. I andre tilfeller vil man kunne gjøre bruk av en ytre varmekilde, f.eks. en elektrisk oppvarm-ningsinnretning. In the intended application, the heat source can be located inside the enclosure. This is the case when the determination is carried out in a nuclear reactor which is in operation, or which exhibits a certain residual effect. In other cases, it will be possible to use an external heat source, e.g. an electric heating device.

Det bør tilføyes at denne kvalitative bestemmelse alltid skjer ved relative målinger, dvs. ved sammenligning av minst to målinger. Disse to målinger av varmeovergangskoeffisient blir enten utført på samme tidspunkt i to forskjellige punkter av fluidumvolumet, og sammenligningen og behandlingen av disse målinger kan da gjøre det mulig å detektere tilstedevæ-relsen av to forskjellige fluider på de to målesteder. Eller også utføres de to målinger på samme sted, men på forskjellige tidspunkter. Hvis det er tilfellet/ kan man derfra utlede en tidsavhengig tilstandsendring på det betraktede sted. It should be added that this qualitative determination always takes place by relative measurements, i.e. by comparing at least two measurements. These two measurements of heat transfer coefficient are either carried out at the same time in two different points of the fluid volume, and the comparison and processing of these measurements can then make it possible to detect the presence of two different fluids at the two measurement locations. Or the two measurements are carried out at the same place, but at different times. If that is the case/ a time-dependent change of state at the considered location can be deduced from this.

Det skal videre påpekes at det er kjent at de aksiale og radiale temperaturfordelinger på ingen måte er ensartede i kjernereaktorer, og spesielt i kjernens indre. Når man ut-fører to målinger av overgangskoeffisient i to punkter av kjernen, kan man således måtte "korrigere" disse målinger før man foretar sammenligningen, for å ta hensyn til temperaturfor-delingen. It should also be pointed out that it is known that the axial and radial temperature distributions are by no means uniform in nuclear reactors, and especially in the interior of the core. When carrying out two measurements of the transition coefficient at two points of the core, one may thus have to "correct" these measurements before making the comparison, in order to take the temperature distribution into account.

Således vil en avlesning være representativ for en tilstandsendring dersom de to eller n foretatte målinger skiller Thus, a reading will be representative of a state change if the two or n measurements taken differ

seg påtagelig fra temperaturfordelingskurven. noticeably from the temperature distribution curve.

For å bestemme lokale tilstander av fluidummiljøet i To determine local states of the fluid environment i

en beholder med store dimensjoner er det nødvendig å ha et stort antall målepunkter i beholderen. Man kan oppnå dette ved å sette inn et stort antall faste elementer i beholderen. Man kan også benytte mindre antall elementer som man flytter a container with large dimensions, it is necessary to have a large number of measuring points in the container. This can be achieved by inserting a large number of fixed elements into the container. You can also use a smaller number of elements that you move

i det indre av beholderen til veldefinerte steder. in the interior of the container to well-defined locations.

Ved denne fremgangsmåte er det mulig i tanken hos en trykkvannsreaktor å avføle opptreden av en vann-væske-emulsjon eller av tørr damp eller også av en annen gass i vannet. Videre gjør plasseringen av elementene som avføler disse nye tilstander, det mulig å oppnå en viss lokalisering. With this method, it is possible in the tank of a pressurized water reactor to sense the occurrence of a water-liquid emulsion or of dry steam or also of another gas in the water. Furthermore, the location of the elements that sense these new conditions makes it possible to achieve a certain localization.

Som tidligere forklart, går fremgangsmåten ved bruk av innretningen ut på å måle varmeovergangskoeffisienten mellom det lokaliserte element som varmer seg opp, og fluidummiljøet som omgir det. For å utføre denne måling, som bare benyttes til sammenligning med en annen måling, er det selvsagt nødvendig å utruste hvert element med anordninger til utførelse av målingen, dvs. til å levere et fortrinnsvis elektrisk signal hvis størrelse vil være representativ for koeffisientendringen. Ifølge oppfinnelsen utfører man denne måling ved å gi måleelementet en langstrakt form og dets indre å anbringe to tempera-turmåleorganer plassert i to forskjellige punkter av elementet. As previously explained, the method of using the device involves measuring the heat transfer coefficient between the localized element that heats up and the fluid environment that surrounds it. In order to carry out this measurement, which is only used for comparison with another measurement, it is of course necessary to equip each element with devices for carrying out the measurement, i.e. to deliver an electrical signal preferably whose magnitude will be representative of the coefficient change. According to the invention, this measurement is carried out by giving the measuring element an elongated shape and placing two temperature measuring devices placed in two different points of the element inside it.

En innretning som egner seg særlig godt for denne måling, er et apparat som er kjent under betegnelsen "gammastrålings-termometer" eller "gammatermometer". Disse innretninger er særlig beskrevet i de franske patentsøknader 77 08657 av 23. mars 1977 og 79 05739 av 6. mars 1979, som er inngitt av søkerne og har tittelen "Dispositif de mesure de la puissance locale dans un assemblage combustible de réacteur nucléaire". A device that is particularly suitable for this measurement is a device known as a "gamma radiation thermometer" or "gamma thermometer". These devices are particularly described in the French patent applications 77 08657 of March 23, 1977 and 79 05739 of March 6, 1979, filed by the applicants and entitled "Dispositif de mesure de la puissance locale dans un assemblage combustible de réacteur nucléaire".

Imidlertid er det viktig å merke seg at disse gammatermometre er beskrevet for en helt spesiell anvendelse som består i lokalt å måle den varmemengde som frembringes i brenselet i reaktorens kjernesystem. Hvis man ved denne utførelsesform gjør bruk av samme slags apparater, vil det således ses at denne anvendelse av apparatene er helt forskjellig, siden det her dreier seg om å måle varmeovergangskoeffisienten. Allikevel kan man med fordel henvise til de nevnte tekster når det gjel- However, it is important to note that these gamma thermometers are described for a very special application which consists in locally measuring the amount of heat produced in the fuel in the reactor's core system. If in this embodiment one makes use of the same type of apparatus, it will thus be seen that this application of the apparatus is completely different, since it is a question of measuring the heat transfer coefficient. Nevertheless, one can advantageously refer to the aforementioned texts when it concerns

der visse konstruktive detaljer. where certain constructive details.

Imidlertid behøver måleelementene ikke nødvendigvis å However, the measuring elements do not necessarily have to

være gammatermometre i egentlig forstand. Måleelementet kan rett og slett bestå av en sylindrisk stav av ledende materiale, be gamma thermometers in the true sense. The measuring element can simply consist of a cylindrical rod of conductive material,

hvori der er anbragt to temperaturfølere som sitter i samme tverrsnittsplan til staven, og hvorav den ene er plassert i stavens akse,mens den annen sitter i nærheten av omkretsen. in which there are placed two temperature sensors that sit in the same cross-sectional plane of the rod, and one of which is placed in the axis of the rod, while the other sits near the circumference.

Verdien av differansen mellom de målte temperaturer er en rela- The value of the difference between the measured temperatures is a rela-

tiv verdi som er representativ for varmeovergangskoeffisienten overfor det fluidumformede miljø og dermed for miljøets til- tive value that is representative of the heat transfer coefficient towards the fluid environment and thus of the environment's

stand. condition.

En innretning til å kontrollere fluidet i en vannkjerne-reaktors trykkbeholder og som omfatter måleelementer av den overnevnte art er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av kravene. A device for controlling the fluid in a water nuclear reactor's pressure vessel and which includes measuring elements of the above-mentioned kind is characterized by the features that appear in the requirements.

Innretningen i henhold til oppfinnelsen vil bli enda The device according to the invention will still be

bedre forstått ved lesing av den følgende beskrivelse av endel utførelsesformer for måleelementene. Disse eksempler anskuelig- better understood by reading the following description of some embodiments of the measuring elements. These examples clearly

gjør samtidig også utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. I beskrivelsen blir der henvist til tegningen. Fig. 1 viser forenklet vertikalsnitt av en trykkvanns-reaktortank med mulige anbringelser av måleelementene. Fig. 2 anskueliggjør i forenklet form en gruppe kjerne-brensel for trykkvannsreaktoren og viser måleinnretninger inn- at the same time also does the execution of the method according to the invention. In the description, reference is made to the drawing. Fig. 1 shows a simplified vertical section of a pressurized water reactor tank with possible locations of the measuring elements. Fig. 2 illustrates in simplified form a group of nuclear fuel for the pressurized water reactor and shows measuring devices in

ført i form av en stav som omfatter flere måleelementer i det indre av føringsrør hos brenselsysternet. led in the form of a rod which comprises several measuring elements in the interior of the guide pipe at the fuel cylinder.

På fig. 3 ses i partielt lengdesnitt en første utførel-sesform for måleelementet, svarende til et gammatermometer av såkalt "våt" type. In fig. 3 shows in partial longitudinal section a first embodiment of the measuring element, corresponding to a gamma thermometer of the so-called "wet" type.

På fig. 4 ses på tilsvarende måte en annen utførelses- In fig. 4 is seen in a similar way another embodiment

form for måleelementet svarende til et gammatermometer av så- shape of the measuring element corresponding to a gamma thermometer of so-

kalt "tørr" type. called "dry" type.

På fig. 5 er der i vertikalsnitt vist et måleelement In fig. 5, a measuring element is shown in vertical section

svarende til et individuelt gammatermometer av "våt" type, et element som i dette tilfelle er bevegelig. corresponding to an individual gamma thermometer of the "wet" type, an element which in this case is movable.

På fig. 6 ses i vertikalsnitt et måleelement svarende til In fig. 6, a measuring element corresponding to can be seen in vertical section

et individuelt gammatermometer av "tørr" type, likeledes beve- an individual gamma thermometer of the "dry" type, likewise beve-

gelig . nice.

På fig. 7 og 8 ses vertikalsnitt av måleelementene ved utførelsesformer hvor elementet dannes av en stav uten kammer, og In fig. 7 and 8 show vertical sections of the measuring elements in embodiments where the element is formed by a rod without a chamber, and

på fig. 9 ses i vertikalsnitt den nedre del av et måleelement som innbefatter gammatermometre både av "tørr" og av "våt" type. on fig. 9 shows in vertical section the lower part of a measuring element which includes both "dry" and "wet" type gamma thermometers.

I den følgende beskrivelse tar man sikte på det tilfelle at omslutningen utgjøres av en trykkvannsreaktor som normalt inneholder vann under trykk. Det dreier seg således om å detektere en eventuell forekomst av vanndamp eller annen gass. Videre benytter man i dette tilfelle en varmekilde som enten dannes av den av kjernen avgitte effekt eller av reaktorens resteffekt. Imidlertid vil oppfinnelsen som allerede antydet også kunne anvendes på andre omslutninger med andre væsker. Man skal her bare være oppmerksom på at det i visse tilfeller kan være nødvendig å benytte en ytre varmekilde for å varme opp måleelementene. In the following description, we aim at the case where the enclosure is made up of a pressurized water reactor which normally contains water under pressure. It is thus about detecting any presence of water vapor or other gas. Furthermore, in this case, a heat source is used which is either generated by the power emitted by the core or by the residual power of the reactor. However, the invention, as already indicated, can also be applied to other enclosures with other liquids. One should only note here that in certain cases it may be necessary to use an external heat source to heat up the measuring elements.

På fig. 1 ses en kjernereaktortank 2 som er lukket med bunnen 4 og dekselet 6. Videre ses kjernen 8 med brensel-systemene 10 båret av kjernekurven 12. Ovenfor kjernen 8 er der symbolsk antydet øvre interne komponenter 13 som særlig tjener til føring for styrestavene. In fig. 1 shows a nuclear reactor tank 2 which is closed with the bottom 4 and the cover 6. Furthermore, the core 8 is seen with the fuel systems 10 carried by the core basket 12. Above the core 8, upper internal components 13 are symbolically indicated, which in particular serve to guide the control rods.

På denne figur har man vist forskjellige mulige plasse-ringer av måleinnretningen ifølge oppfinnelsen. D-^ betegner en måleinnretning i form av en stav forsynt med flere suksessive måleelementer. Staven eller stangen D-^ går gjennom dekselet 6 og er ført ned i kjernen. D2 viser en kortere måleinnretning som går gjennom dekselet og bare tjener til å ut-føre en deteksjon i toppen av tanken. D^ betegner en måleinnretning i form av en stav som går gjennom bunnen 4 av trykk-tanken og rager inn i brenselsystemet. In this figure, different possible locations of the measuring device according to the invention have been shown. D-^ denotes a measuring device in the form of a rod equipped with several successive measuring elements. The rod or bar D-^ passes through the cover 6 and is led down into the core. D2 shows a shorter measuring device which passes through the cover and only serves to perform a detection at the top of the tank. D^ denotes a measuring device in the form of a rod which passes through the bottom 4 of the pressure tank and projects into the fuel system.

I perspektivrisset på fig. 2 betegner 10 generelt en brenselsamling som på kjent måte innbefatter en rekke jevnt fordelt kapslede brenselnåler eller -"blyanter" 14, og geo-metrien av nettet av disse blyanter vedlikeholdes med maske-gittre 16 montert med jevne mellomrom i systemet. In the perspective drawing in fig. 2, 10 generally denotes a fuel assembly which, in a known manner, includes a number of evenly spaced encapsulated fuel needles or "pencils" 14, and the geometry of the network of these pencils is maintained with mesh grids 16 mounted at regular intervals in the system.

Knippet av brenselnåler 14 er på et passende, bestemt sted i nettet forsynt med et beskyttelsesrør 18 som gjør det mulig i dets indre å innføre måleinnretningen 10, som bringes på plass i røret 18 med sin nedre del eller sin øvre del og gjør det mulig å utføre en lokal måling av tilstanden av fluidummiljøet på forskjellige nivåer i systemet, avmerket med piler 20 på tegningen. The bundle of fuel needles 14 is provided at a suitable, specific place in the network with a protective tube 18 which makes it possible to introduce the measuring device 10 in its interior, which is brought into position in the tube 18 with its lower part or its upper part and makes it possible to perform a local measurement of the state of the fluid environment at different levels in the system, marked by arrows 20 in the drawing.

Der vil nå bli gitt en beskrivelse av flere utførelses-former for måleinnretningene ifølge oppfinnelsen. Imidlertid gjør man ved disse innretninger i høy grad bruk av utførelsen av gammatermometre som er velkjent, særlig i lys av de oven-nevnte patentsøknader, og disse innretninger vil derfor ikke bli beskrevet i detalj, idet mån fremfor alt skal konsentrere seg om å forklare den spesielle virkemåte innen oppfinnelsens ramme. A description will now be given of several embodiments of the measuring devices according to the invention. However, these devices make extensive use of the design of gamma thermometers which is well known, especially in light of the above-mentioned patent applications, and these devices will therefore not be described in detail, as the focus above all must be on explaining the special mode of operation within the scope of the invention.

På fig. 3 ses en måleinnretning analog med et gammatermometer av våt type. Innretningen består av en sylindrisk oppdelt stang 30 som har liten diameter og stor lengde og består av et materiale som er en god leder for varme og elektrisitet, fortrinnsvis utført i et metall, f.eks. rustfritt stål, eller av en egnet ledende legering eller av passende ledende keramisk materiale, samt et hanskefingerlignende rør 32 til å beskytte stangen 30, som er tredd inn i røret. In fig. 3 shows a measuring device analogous to a gamma thermometer of the wet type. The device consists of a cylindrical divided rod 30 which has a small diameter and a large length and consists of a material which is a good conductor of heat and electricity, preferably made of a metal, e.g. stainless steel, or of a suitable conductive alloy or of a suitable conductive ceramic material, as well as a glove finger-like tube 32 to protect the rod 30, which is threaded into the tube.

Denne langstrakte stang 30, som således er i stand til This elongated rod 30, which is thus able to

å strekke seg over hele høyden av det ytre beskyttelsesrør 18 to extend over the entire height of the outer protective tube 18

i brenselsystemet 8, oppviser så snart den er bragt på plass i røret 32 og på riktig nivå i forhold til de soner hvor må-lingene skal utføres, partier 34 med redusert tverrsnitt om-gitt av tette ringformede kamre 36 som begrenses av disse partier 34, innerveggen av røret 32 og partier 38 med større diameter. in the fuel system 8, as soon as it is placed in the pipe 32 and at the correct level in relation to the zones where the measurements are to be carried out, exhibits parts 34 with a reduced cross-section surrounded by tight annular chambers 36 which are limited by these parts 34 , the inner wall of the tube 32 and portions 38 of larger diameter.

Likeledes i samsvar med oppfinnelsen, har den sylindriske stang 30 en aksial langsgående kanal 40 som strekker seg over hele lengden av stangen, og hvori der sitter en rekke tempe-raturdifferansefølende organer i form av termoelementer 42 tilordnet hver sin av de målesoner som er markert med pilene 20 (fig. 2) og fordelt over lengden av røret 18, slik at en varm termoelementskjøt 44 sitter stort sett midt på høyden av hvert parti 34 med redusert tverrsnitt, og en kald termoele-mentskjøt 46 sitter utenfor enden av det tilsvarende kammer Likewise in accordance with the invention, the cylindrical rod 30 has an axial longitudinal channel 40 which extends over the entire length of the rod, and in which sits a number of temperature difference-sensing organs in the form of thermocouples 42 assigned to each of the measurement zones marked with the arrows 20 (fig. 2) and distributed over the length of the pipe 18, so that a hot thermocouple joint 44 sits roughly in the middle of the height of each part 34 with a reduced cross-section, and a cold thermocouple joint 46 sits outside the end of the corresponding chamber

36, altså i et tykkere parti 38 av stangen 30. 36, i.e. in a thicker part 38 of the rod 30.

Under normal funksjon av reaktoren, dvs. når den bare inneholder vann i væskeform, gir termoelementet en indikasjon som representerer den lokale effekt. Det virker som konven-sjonelt gammatermometer. Skulle der i rommet mellom førings-røret 18 og ytterrøret 32 hos måleinnretningen opptre damp eller gass, vil det skje en endring i varmeovergangskoeffisienten, spesielt i høyde med partiet 38 med større diameter. During normal operation of the reactor, i.e. when it contains only water in liquid form, the thermocouple gives an indication that represents the local effect. It works like a conventional gamma thermometer. Should steam or gas occur in the space between the guide pipe 18 and the outer pipe 32 of the measuring device, there will be a change in the heat transfer coefficient, especially at the height of the part 38 with a larger diameter.

Den temperaturdifferanse som måles av termoelementet 4 2 (med loddestedene 44 og 46) blir dermed endret. Dette fører til en endring i det elektriske signal som avgis av termoelementet, The temperature difference that is measured by the thermocouple 4 2 (with the soldering points 44 and 46) is thus changed. This leads to a change in the electrical signal emitted by the thermocouple,

og som dermed angir at der har foregått en endring i tilstanden av fluidummiljøet i høyde med vedkommende måleelement. and which thus indicates that a change has taken place in the state of the fluid environment at the height of the relevant measuring element.

Det sier seg selv at denne måling også vil kunne sammenlig- It goes without saying that this measurement will also be able to compare

nes med en måling utført med et måleelement som forblir om- nes with a measurement carried out with a measuring element that remains around

gitt av vann. given by water.

På fig. 4 ses en annen utførelsesform av innretningen, svarende til et gammatermometer av tørr type. Denne innretning er maken til den på fig. 3 når unntas at røret 32 er sløy-fet. Der gjenstår således partier 33 med redusert diameter, In fig. 4 shows another embodiment of the device, corresponding to a dry-type gamma thermometer. This device is similar to the one in fig. 3 except that the pipe 32 is looped. There thus remain parts 33 with a reduced diameter,

men der forekommer ikke egentlig noe kammer 36, siden vedkommende volumer er fylt med den varmeoverførende væske. but no chamber 36 actually occurs there, since the respective volumes are filled with the heat-transferring liquid.

Fyller man rommet mellom stangen 30 og føringsrøret 18, blir den temperaturdifferanse som avføles med termoelementet, praktisk talt null. Der forekommer således praktisk talt ikke noe elektrisk signal. Hvis derimot vanndamp eller gass tren-ger inn i rommet mellom stangen 30 og røret 18 i høyde med loddestedene 44 og 46, skjer der en endring i varmeovergangs-koef f isient, og man får ved utgangen fra termoelementet et signal som er representativt for temperaturdifferansen i høyde med disse to loddesteder og dermed for tilstandsendringen i fluidummiljøet. If the space between the rod 30 and the guide tube 18 is filled, the temperature difference sensed with the thermocouple is practically zero. There is thus practically no electrical signal. If, on the other hand, water vapor or gas penetrates into the space between the rod 30 and the pipe 18 at the level of the soldering points 44 and 46, a change in the heat transfer coefficient occurs, and a signal representative of the temperature difference is obtained at the output of the thermocouple at the height of these two soldering points and thus for the change of state in the fluid environment.

På fig. 9 ses en måleinnretning av blandet utførelse In fig. 9 shows a measuring device of mixed design

som i sin øvre del svarer til den "våte" og i sin nedre del til den "tørre" type. Den øvre del 3Oa-av staven 30 er forsynt med kamre 36a svarende.til måleelementet av den våte type med ytterrøret 32. Derimot finnes i det indre 30b av staven 30 which in its upper part corresponds to the "wet" and in its lower part to the "dry" type. The upper part 30a of the rod 30 is provided with chambers 36a corresponding to the measuring element of the wet type with the outer tube 32. In contrast, in the inner part 30b of the rod 30

bare partier 34b med redusert diameter svarende til den "tørre" type. only parts 34b of reduced diameter corresponding to the "dry" type.

Betydningen av denne blandingsstruktur er følgende: Den øvre del 30a sitter i brenselsystemet 10. Den gir dermed under normal drift opplysninger om lokal effekt svarende til den kon-vensjonelle funksjon av gammatermometre. Derimot virker inn-retningens nedre del utelukkende som deteksjonsorgan for fluidummiljøets tilstand. Spesielt kan det tjene til å avføle en fullstendig tømning av kjernen. The meaning of this mixture structure is as follows: The upper part 30a sits in the fuel system 10. It thus provides, during normal operation, information about local effect corresponding to the conventional function of gamma thermometers. In contrast, the lower part of the device acts exclusively as a detection device for the state of the fluid environment. In particular, it can serve to sense a complete emptying of the core.

I de ovenfor beskrevne utførelseseksempler har hver måleinnretning form av en langstrakt stav som i virkeligheten omfatter flere suksessive måleelementer, hvert bestående av et parti med redusert diameter og et termoelement. Disse innretninger er anbragt i reaktoren og forblir der. In the embodiments described above, each measuring device has the form of an elongated rod which in reality comprises several successive measuring elements, each consisting of a portion with a reduced diameter and a thermocouple. These devices are placed in the reactor and remain there.

På fig. 5 og 6 er der vist to utførelsesformer for måleinnretningen( som kan betegnes som individuelle. Således omfatter hver av disse innretninger bare et eneste måleelement, og til gjengjeld blir elementene forskjøvet i føringsrørene 18. Disse to måleelementer svarer i virkeligheten til et kammer av halv lengde ved utførelsesformene på figurene henholdsvis 3 og 4. In fig. 5 and 6 show two embodiments of the measuring device (which can be described as individual. Thus, each of these devices only comprises a single measuring element, and in return the elements are displaced in the guide tubes 18. These two measuring elements actually correspond to a half-length chamber in the embodiments in figures 3 and 4 respectively.

I utf ørelsesf ormen ifølge fig. 5, svarende til våt type, finnes et fotstykke 50 forlenget med en stang 52 med redusert diameter. Stangen 52 omgis av en hanskefingerformet vegg som ved sin åpning er festet til fotstykket 50. Denne omslutning inngrenser altså et tett kammer 56 fylt med gass. I det indre av staven finnes igjen et termoelement 58, hvis kalde loddested 60 sitter i fotstykket 50, og hvis varme loddested 62 sitter i nærheten av enden av stangen 52. Videre finnes i fotstykket 50 et enkelt termoelement 64 til å bestemme absolutt tempera-tur. Dette system er fastgjort til enden av forskyvningsorganer som kan bestå av en tapp 6 6 eller av> kabler. Man kan dermed forskyve måleinnretningen i det indre av føringsrørene 18 for å utføre målinger i flere punkter. In the embodiment according to fig. 5, corresponding to the wet type, there is a foot piece 50 extended with a rod 52 of reduced diameter. The rod 52 is surrounded by a glove finger-shaped wall which, at its opening, is attached to the foot piece 50. This enclosure thus encloses a tight chamber 56 filled with gas. In the interior of the rod there is again a thermocouple 58, whose cold soldering point 60 sits in the base piece 50, and whose hot soldering spot 62 sits near the end of the rod 52. Furthermore, in the base piece 50 there is a single thermocouple 64 to determine the absolute temperature . This system is attached to the end of displacement means which may consist of a pin 6 6 or cables. One can thus displace the measuring device in the interior of the guide tubes 18 in order to carry out measurements at several points.

På fig. 6 er der vist en måleinnretning i likhet med den på fig. 5, men i "våt" utgave. Den eneste forskjell ligger i at det hanskef ingerf ormede rør 54 er sløyfet. In fig. 6 shows a measuring device similar to the one in fig. 5, but in a "wet" version. The only difference lies in the fact that the gloved inner worm tube 54 is looped.

I de foregående eksempler har måleinnretningene form av en varmeledende stav som alltid har et parti med redusert diameter, og som har like mange differansemålende varmeelementer som der forekommer slike partier med redusert diameter, idet termoelementets to lodde- eller skjøtesteder er plassert i stavens akse. Under henvisning til figurene 7 og 8 skal man nå beskrive to utførelsesformer for måleinnretningen hvor denne har form av en sylindrisk stav, altså en stav uten partier med redusert diameter. In the preceding examples, the measuring devices have the form of a heat-conducting rod which always has a section with a reduced diameter, and which has as many differential measuring heating elements as there are such sections with a reduced diameter, the thermocouple's two soldering or joining points being located in the rod's axis. With reference to figures 7 and 8, two embodiments of the measuring device will now be described where this has the form of a cylindrical rod, i.e. a rod without parts with a reduced diameter.

I utførelsesformen på fig. 7 dreier det seg stadig om In the embodiment of fig. 7 is still about

et gammatermometer. Hvert termoelement er utført med et varmt og et kaldt skjøtested som rommes i en hulning 72 uttatt i en ma-ssiv stang 70. Denne hulning 72 har et sentralt parti 72a som er forholdsvis kort og plassert i aksen for stangen 70, et parti 72b ved omkretsen av stangen 70 og et skrånende parti 72c som forbinder det sentrale parti 72a med partiet 72b ved omkretsen. Hulningen rommer i sitt indre en lederkombinasjon som danner et differansemålende måleelement som er betegnet generelt med 74. Det er her nok å antyde at det varme loddested 74b sitter i det ytre parti 72b av hulningen 72, mens det kalde loddested 74a fortrinnsvis sitter ved den øvre ende av det sentrale parti 72a av hulningen 72. Det vil forstås at det dermed ved målingen av den radiale gradient mellom et kaldt loddested 72a og det varme loddested 74b er mulig å få en måling av temperaturdifferanse egnet til å omformes til en måling av tilstanden av fluidummiljøet for den betraktede sone z.. a gamma thermometer. Each thermocouple is made with a hot and a cold junction which is accommodated in a hollow 72 made in a massive rod 70. This hollow 72 has a central part 72a which is relatively short and located in the axis of the rod 70, a part 72b at the circumference of the rod 70 and an inclined portion 72c connecting the central portion 72a with the portion 72b at the circumference. The hollow contains in its interior a conductor combination which forms a difference-measuring measuring element which is denoted generally by 74. Here it is enough to suggest that the hot soldering point 74b sits in the outer part 72b of the hollowing 72, while the cold soldering point 74a preferably sits at the upper end of the central part 72a of the hollow 72. It will be understood that thus by measuring the radial gradient between a cold solder joint 72a and the hot solder joint 74b it is possible to obtain a measurement of temperature difference suitable to be transformed into a measurement of the state of the fluid environment for the considered zone z..

1 1

Ved alle de utførelsesformer som er vist på fig. 3-7 In all the embodiments shown in fig. 3-7

og 9, er der omtalt anvendelsen av differansemålende termoelementer med to lodde- eller skjøtesteder. Det skal imidlertid påpekes at der ved den spesielle anvendelse av disse gammatermometre i henhold til oppfinnelsen likeledes vil kunne benyttes to enkle termoelementer. and 9, the use of difference-measuring thermocouples with two soldering or joint locations is discussed there. However, it should be pointed out that in the special application of these gamma thermometers according to the invention, two simple thermocouples can also be used.

På fig. 8 er der vist enda en utførelsesform for innretningen til å måle tilstanden av et fluidummiljø. Det består av en sylindrisk stav 80 utført med en rekke målesoner z^, hver svarende til et måleelement. I hver målesone finnes i samme tverrsnitt av staven et første enkelt termoelement 82 hvis skjøtested ligger i stavaksen, og et annet termoelement 84 hvis skjøtested ligger i nærheten av omkretsen av staven 80. Den temperaturdifferanse som avføles med disse to termoelementer, er representativ for den relative verdi av varmeovergangskoeffisienten mellom staven og det omgivende fluidummiljø. In fig. 8 shows yet another embodiment of the device for measuring the condition of a fluid environment. It consists of a cylindrical rod 80 made with a number of measuring zones z^, each corresponding to a measuring element. In each measurement zone, there is a first single thermocouple 82 whose junction point is in the axis of the rod, and a second thermocouple 84 whose junction point is near the circumference of the rod 80. The temperature difference sensed with these two thermocouples is representative of the relative value of the heat transfer coefficient between the rod and the surrounding fluid environment.

Det sier seg selv at måleinnretningene i en komplett ut-førelsesform blir tilknyttet elektroniske eller elektriske kretser til å behandle de av termoelementene avgitte signaler og til å innføre korreksjonskoeffisienter for sammenligningen av disse målinger for eventuelt å ta hensyn til den kjente temperaturgradient som hersker innenfor omslutningen. It goes without saying that the measuring devices in a complete embodiment are connected to electronic or electrical circuits to process the signals emitted by the thermocouples and to introduce correction coefficients for the comparison of these measurements in order to possibly take into account the known temperature gradient that prevails within the enclosure.

Det bør tilføyes at det i tilfellet av at måleinnretningen har form av en stav eller stang med flere måleelementer, kan være av interesse å adskille de forskjellige måleelementer termisk. Det vil man kunne gjøre ved å skille de partier av staver som svarer til hvert måleelement, fra de tilgrensende partier ved hjelp av en isolerende rondell eller ved å forbinde de forskjellige måleelementer ved hjelp av en kabel eller kjede. It should be added that in the event that the measuring device has the form of a rod or bar with several measuring elements, it may be of interest to separate the different measuring elements thermally. This can be done by separating the parts of rods that correspond to each measuring element from the adjacent parts by means of an insulating ring or by connecting the different measuring elements by means of a cable or chain.

Det er viktig å understreke at måleelementene ifølge oppfinnelsen vil kunne kalibreres før de bringes på plass i omslutningen. Til formålet er det nok å utsette dem for en varmekilde svarende til driftsforholdene på bruksstedet, anbringe dem etter tur i fluidummiljøer svarende til de forskjellige tilfeller som kan forekomme på stedet, og måle verdiene av elektriske signaler svarende til disse forskjellige miljøer. It is important to emphasize that the measuring elements according to the invention will be able to be calibrated before they are brought into place in the enclosure. For this purpose, it is enough to expose them to a heat source corresponding to the operating conditions at the place of use, place them in turn in fluid environments corresponding to the different cases that may occur on site, and measure the values of electrical signals corresponding to these different environments.

Claims

1. Device for controlling the fluid in a water-nuclear reactor's pressure vessel (2), characterized in that it comprises: - at least a first and a second heat-transferring element (36-38, 34-38, 50-52, 50-56 , 70, 80) which can be introduced into the container (2) and is arranged to be exposed to nuclear radiation produced therein, - at least two measuring devices (44-46, 60-62, 74a-74b, 82-84) which are connected each of the heat-transferring elements and measures the heat transfer coefficient between the respective heat-transferring element and the fluid that surrounds it, and - means arranged outside the container to compare the two measurements and from there to derive the local relative state of the fluid.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the at least two measuring devices (44-46, 60-62, 74a-74b) are formed by pairs of junctions of at least one differential thermocouple (42, 58, 74).

3. Device as stated in claim 2, characterized by that it comprises an elongated rod (30) which is made of good heat-conducting material and has at least one cylindrical part which has a larger diameter and forms the first heat-transferring element (38), and at least one cylindrical part (34) which has a smaller diameter , as well as a tube (32) which surrounds the rod (30) and, together with the smaller diameter part, borders a tightly closed annular chamber (36) which forms the second heat-transferring element, and that the two joints (44, 46) of the aforementioned thermocouple (42) are arranged respectively at height with the chamber (36) and in the part (38) with a larger diameter.

4. Device as specified in claim 2, characterized by that it comprises an elongated rod (30) which has at least one cylindrical part (34) which has a reduced diameter and forms the first heat-transferring element, and at least one cylindrical part (38) which has a larger diameter and forms the second heat-transferring element, and that the two joints (44, 46) of the said thermocouple (42) are respectively arranged in the part (38) with a larger diameter and in the part (34) with a reduced diameter.

5. Device as specified in claim 2, characterized by that it comprises a cylindrical base piece (50) which forms the first heat-transferring element, and which is extended by a rod (52) which forms the second heat-transferring element and has a smaller diameter than the base piece (50), that the two parts are made of a good heat-conducting material, and that the first joint (60) of the differential thermocouple is located in the base (50), while the second joint (62) is located in the rod (52) near its free end.

6. Device as stated in claim 2, characterized by that it comprises a cylindrical foot piece (50) which forms the first heat-transferring element, and which is extended by a rod (52) which has a smaller diameter than the foot piece (50), a glove finger-like tube (54) which surrounds the rod (52) and together with the foot piece bounds a tightly closed chamber (56) which surrounds the rod (52) and forms the second heat-transferring element, and that the first joint of the differential thermocouple (60) is located in the foot piece (50) and the second (62) is located in the rod (52) near its free end.

7. Device as stated in claim 2, characterized by that it comprises a cylindrical rod (70) made of good thermally conductive material and designed with at least one hollow (72) capable of receiving said differential thermocouple (74) and having an axial portion (72a) which forming the first heat-transferring element and containing a junction (74a) of the thermocouple (74), and a peripheral portion (72b) forming the second heat-transferring element and containing the second junction (74b) of the thermocouple (74).

8. Device as stated in claim 1, characterized in that it comprises a cylindrical rod (80) which is made of good heat-conducting material and forms at least one measurement zone (Zi) and which in this measurement zone (Zi) has a first and a second temperature sensor (82, 84) which sit essentially in the same cross-section of the rod (80) and of which the first (82) is located in the axis of the rod (80) and the second near its circumference, while the heat-conducting material of the rod between the first temperature sensor and the circumference of the rod forms the first heat-transferring element and the rod's heat-transferring material between the second temperature sensor and the rod's circumference forms the second heat-transferring element.