DE1079234B - Vorrichtung zur Entnahme von Kuehlmittelproben aus einem Reaktor - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine zur Entnahme von Kühlmittelproben aus einem Reaktor geeignete Vorrichtung, welche durch Kanäle mit den einzelnen Probeentnahmestellen im Reaktor verbunden ist, wobei-jeder der Kanäle mittels einer Wähleinrichtung mit einer Zapfstelle zur Entnahme von Kühlmittelproben verbindbar ist.

Bisher war es notwendig, wenn Proben von Reaktorkühlmittel zur Feststellung, ob· ein Teil des Kernes des Reaktors beschädigt sei, gewünscht wurden, derartige Proben aus einer Anzahl von Kanälen zu entnehmen, die an mehreren Stellen um den Reaktor angeordnet sind. Bei einer derartigen Einrichtung wurde mit Hilfe eines mit Elektroventil ausgestatteten Umschaltapparates die Luft einem Detektor in Form eines Strahlungszählers zugeführt. Dieser Zahler ist in einen Raum eingeschlossen, in welchen die zur Probe entnommene Luft eingeführt wird, wobei die Strömung derselben mit Hilfe einer Luftpumpe aufrechterhalten wird. In dem. Falle, in welchem die Radioaktivität der Kühlluft unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt, dreht sich der Umschaltapparat regelmäßig, worauf die Elektroventile nacheinander geöffnet werden. Auf diese Weise sind die Feststellung und Messung der Radioaktivität in jedem Kanal des Reaktors möglich. Wenn aber der untere Grenzwert der Radioaktivität der Kühlluft überschritten wird, unterbindet ein Kontakt der Reglereinrichtung die Funktion des Umschaltapparates, wodurch gleichzeitig ein akustisches Signal und ein Lichtsignal ausgelöst werden. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht vor allem darin, daß jedesmal erst die im Kanal befindliche Luft abgezapft werden muß, um eine entsprechende Messung durchführen zu können.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden. Sie kennzeichnet sich dadurch, daß sie einen durch eine Rücklaufleitung mit dem Kühlmittelkreislauf verbundenen Druckraum mit einer Mündungsplatte für die Kanäle aufweist, wobei das diesen entströmende Kühlmittel in ständigem Kreislauf den Druckraum durchströmt, und daß innerhalb des Druckraumes ein von der Wähleinrichtung gesteuertes, nach allen Richtungen vor den Mündungen der Kanäle bewegliches Verbindungsglied vorgesehen ist, durch das eine beliebige Mündungsöffnung der Kanäle in Strömungsverbindung mit der Zapfstelle für die Proben bringbar ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch die besondere Ausbildung der Wählvorrichtung in Verbindung mit dem Merkmal gegeben, daß das> Kühlmittel in ständiger Zirkulation die zu den Probeentnahmestellen im Reaktor führen-Vorrichtung zur Entnahme
von Kühlmittelproben aus einem Reaktor

Anmelder:

Borg-Warner Corporation,
Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Mai 1957

Howard E.Rose, Hudson, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

den Kanäle sowie das Druckgehäuse durchströmt, so daß es beim Abzapfen einer Probe nicht notwendig ist, jedesmal erst das im Kanal strömende Kühlmittel abzuzapfen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden die Kanäle zur Probeentnahme an einem einzigen leicht zugänglichen Ort festgelegt, wodurch beim Gebrauch eines einzigen Absperrgliedes und eines einzigen Schaltmechanismus jeder Kanal gewählt werden kann, welcher in Verbindung mit einem ausgewählten Teil des Kernes steht.

Zweckmäßig weist das Verbindungsglied zwei gelenkig miteinander verbundene Rohrarme auf, die in einer zur Mündungsplatte parallelen Ebene schwenkbar sind, wobei das Ende des einen Rohrarmes mit einem rechtwinkligen Rohransatz drehbar und gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbar in einen zur Probenzapfstelle führenden Kanal eingreift, während das Ende des anderen Rohrarmes einen rechtwinklig abgebogenen Abschnitt aufweist, der durch die Feder in dichtende Anlage an die gewählte Öffnung der Mündungsplatte gedrückt wird.

In weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung weist die Wählvorrichtung zwei in senkrecht zueinander liegenden Ebenen verschwenkbare AVinkelhebel auf, an denen am einen Ende der Schenkel die Gehäusewand axial verschiebbar durchgreifende Schubstangen mit Lenkern gelenkig angreifen, während an den anderen Enden der Schenkel recht-

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winklig zueinander verlaufende Führungsstangen vor · gesehen sind, die mit dem Rohrarm des Verbindungsgliedes durch Kugelgelenke verbundene Hebel gleitend und verdrehbar tragen.

Ferner ist jeder Schubstange eine von einem Stellmotor verdrehbare Scheibe zugeordnet, die auf einem Kreis angeordnete, achsparallel zu den Schubstangen vorstehende, in ihrer Länge den Koordinatenabstandsmaßen der Kanalmündungen entsprechende Anschläge aufweisen, an die die aus dem Gehäuse vorstehenden Enden der Schubstangen andrückbar sind.

Schließlich sind zur Abdichtung und axialen Verschiebung der Schubstangen einerseits mit den Schubstangen und andererseits mit dem Gehäuse verbundene, in mit Druckluft beaufschlagbaren Zylindern angeordnete Faltenbälge vorgesehen, deren Innenräume durch Kanäle mit dem Druckraum des Gehäuses verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen noch etwas näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ventilscheibe, die den Nutzen der Vielzahl der darin enthaltenen Kanäle zeigt, aus denen eine Kernkühlflüssigkeit entnommen wird,

Fig. 2 eine halb schematische, halb perspektivische Ansicht der Absperrglieder zur Entnahme von Proben und des Schaltmechanismus, der schließlich das eigentliche Absperrglied an jeden einzelnen Kanal der Ventilscheibe in Fig. 1 führt.

Wendet man sich nun den Zeichnungen und insbesondere Fig. 1 zu, so sieht man eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Scheibe mit einer großen Anzahl von Kanälen, die in ihrer Gesamtheit als 11 bezeichnet und in der Ventilscheibe 10 gewöhnlich in waagerechten und senkrechten Reihen angeordnet sind, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die Zahl und Lage und/oder die Reihen dieser Kanäle sind von der Zahl der Stellen, aus denen das Reaktorkühlmittel zur Probe entnommen werden kann, abhängig. Jeder dieser Kanäle steht mit diesen verschiedenen Stellen um den Kernreaktor herum in einer Verbindung zum Durchlassen von Flüssigkeiten in Form von Durchfluß wegen und/oder Leitungen (nicht gezeigt), so daß Reaktorkühlflüssigkeit aus diesen verschiedenen Stellen entnommen werden kann, damit durch Untersuchung festgestellt werden kann, ob irgendein Teil des Kernes (nicht dargestellt) beschädigt ist.

In Fig. 2 wird das eigentliche Absperrglied V dargestellt, das zum Zusammenwirken mit der oben beschriebenen Ventilscheibe 10 angeordnet ist. Dieses Absperrglied V ist für eine horizontale und vertikale Bewegung vorgesehen, die durch zwei Arme A-I,A-2 zustande gebracht wird, mit denen das Absperrglied V verbunden ist. Diese Arme arbeiten mit zwei Schalttrommeln D-I bzw. D-2 zusammen. Die Trommeln D-Ij D-2 werden durch zwei Hilfsmotoren S-I, S-2 gedreht, mit denen sie zur Übertragung der Rotationsbewegung verbunden sind. Zwei Bälge B-I, B-2 sind jeder für sich mit zwei Schiebestangen R-I, R-2 so verbunden, daß eine Ausdehnung und ein Zusammenziehen der Bälge eine axiale Bewegung der Schiebestangen R-I, R-2 nach rechts oder nach links hervorruft, um die Arme A-I, A-2 zu betätigen. Das Absperrglied V ist mit den Armen A-I und A-2 verbunden und steht in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaß 0-1 zur Entnahme von Proben, so daß die Flüssigkeit aus der Ventilscheibe 10 zum Auslaß für Entnahme von Proben fließt, wenn das Absperrglied V an einem ausgewählten Kanal angesetzt wird.

Das Gehäuse H-I enthält die Arme A-I, A-2, Absperrglied V und einen Abschnitt der Schiebestangen R-I, R-2. Es ist so' gebaut, daß es hohen Drücken sowie hohen Temperaturen radioaktiver Kühlflüssigkeit widersteht. Es wird gegen den Behälter C unter Mitwirkung der Bälge B-I, B-2 geeignet abgedichtet. Der Behälter C ist am Gehäuse H befestigt und schließt den verbleibenden Abschnitt der Schiebestangen R-I, R-2 sowie die Trommeln D-I, D-2 ein.

ίο Die Motoren 5"-I, S-2 können wahlweise nach Belieben vom Behälter C aufgenommen werden. Kühlflüssigkeit im Gehäuse H fließt auch frei hindurch, wobei jeder Überfluß über den Überstrom-Auslaß 0-2 abströmt.

Wenn man sich nunmehr den Einzelheiten der Fig. 2 zuwendet, kann man erkennen, daß das Absperrglied V ein kugelstumpfartiges, eigentliches Ventil 12 einschließt. Dies ist an einem Ende eines rohrförmigen Gliedes 13 befestigt, das einen horizontalen Abschnitt 14 und einen senkrechten Abschnitt 15 besitzt. Das andere Ende des rohrförmigen Gliedes 13 steht mit zwei ineinandergreifenden, gegen Ausfluß abgedichteten Trommeln 16 und 17 in Verbindung, die so gebaut und angeordnet sind, daß sich eine der Trommeln so in Beziehung zur anderen drehen kann, daß eine gelenkartige Wirkungsweise erreicht werden kann, um das eigentliche Ventil 12 in eine Flüssigkeitsverbindung mit einem dritten hohlen, trommelähnlichen Teil 18 zu setzen. Das trommelähnliche Teil 18 steht durch das hohle Glied 20 in Flüssigkeitsverbindung zur Trommel 17. Ein hohler Muffenkörper 21 wird in einem zweiten Muffenkörper 22 eingeschlossen, der eine zylindrische, von einem Teil 24 des Gehäuses H gebildete Bohrung 23 besitzt. Dichtungsmittel in der Art von Manschettendichtringen24a verhindern Undichtigkeiten zwischen dem Zylinder 22 und der Muffe 21. Die Muffe 21 ist axial beweglich in Hinsicht auf die Muffe 22 und läßt axiale Verschiebungen der Trommel 18 nach rechts oder links zu. Eine Feder 25 umschließt die Muffe 21 und drückt, da sie zwischen der Trommel 18 und einem Ende des Gehäuseteiles 24 eingespannt ist, die Trommel nach links aus einem Grunde, der durch die weitere folgende Erörterung offenbar wird. Die Trommel 18 steht mit dem Probeentnahmeauslaß durch eine Leitung 26 in Verbindung, die den Auslaß 0-1 für die Probeentnahme 1 mit einem Ende und die zwei Muffen 21 und 22 mit dem anderen Ende verbindet. Somit kann Flüssigkeit vom eigentlichen Ventil 12 frei durch das Rohr 13, die Trommel 16 und 17, die Stange 20, die Trommel 18, die Muffen 21 und 22 und durch die Leitung 26 zum Auslaß 0-1 für die Probeentnahmen 1 fließen.

An der Verbindungsstelle der waagerechten und senkrechten rohrförmigen Teilabschnitte 14 und 15 sind in entgegengesetzter Richtung zum Ventil 12 zwei Kugelgelenke 27 und 28 vorgesehen. Das Kugelgelenk 27 ist aus einer Kugel 30 gebildet, die fest mit dem rohrförmigen Stab 13 verbunden ist und die von einer konkaven, im wesentlichen kugelförmigen Schale 31 umschlossen wird, die sich an einem Ende eines relativ kurzen, senkrecht stehenden Hebels 32 befindet. Am anderen Ende des Hebels 32 befindet sich eine muffenartige Hülse 33, die eine horizontal angeordnete Stange 34 aufnimmt, die zwischen zwei sich horizontal erstreckenden Klauen 35 aufgehängt ist. Die Klauen bilden einen Teil eines U-förmigen Gliedes 36 am linken Ende des Armes A-I. Der Arm A-I ist L-förmig gestaltet, um einen sich im wesentlichen waagerecht erstreckenden Schenkel 37 und einen senkrecht erstreckenden Schenkel 38 zu bilden. Der Arm

ist, um eine hebelartige Wirkung zu erzielen im Verbindungspunkt der Schenkel 37, 38 an einem Bolzen 40 drehbar gelagert. Dieser besitzt eine feste Verbindung zum Gehäuse. Eine Kupplung 41 verbindet das andere Ende vom Schenkel 38 mit der Schiebestange R-I, wodurch bei einer axialen Bewegung der Schiebestange R-I eine senkrechte Bewegung des Armes A-I hervorgerufen wird, die daraufhin das Absperrglied V in eine senkrechte Bewegung versetzt. Durch diesen Vorgang kann die Auswahl eines Kanales in jeder horizontalen Reihe der Ventilscheibe 10 bewerkstelligt werden. In einer ähnlichen Weise wird das Kugellager 28 aus einer Kugel 42 gebildet, die fest mit dem Absperrglied V verbunden ist und von einer hohlen, kugelförmigen Schale 43, die sich an einem Ende eines verhältnismäßig kurzen, waagerecht stehenden Hebels 44 befindet, umschlossen wird. Das andere Ende des Hebels 44 besitzt eine hohle muffenartige Hülse 45, die eine senkrecht verlaufende Stange 46 aufnimmt. Diese ist zwischen zwei Klauen 47, 47 eines U-förmigen Stückes 48 aufgehängt, das sich an einem Ende des Armes A-2 befindet. Der L-förmig geformte Arm A-2 besitzt zwei waagerecht stehende Sehenkel 50 und 51, die, um eine Hebelwirkung zu erzielen, drehbar an einem Bolzen 52 befestigt sind, der fest as mit dem Gehäuse verbunden ist. Ein Lenker 53 verbindet das andere Ende des Schenkels 51 mit der Schiebestange R-2, wodurch eine axiale Bewegung der Schiebestange R-2 schließlich bewirkt, daß sich das Absperrglied V-I nach rechts und nach links bewegt, und zwar so, daß jeder in der senkrechten Reihe befindliche Kanal auf der Ventilscheibe 10 ausgewählt werden kann.

Auf diese Art, d. h. durch Handhabung der Schiebestangen R-I und R-2, kann jeder Kanal in jeder der senkrechten oder waagerechten Reihen ausgewählt werden. Das muffenartige Stück 45 und die Stange 46 am Arm A-2 sowie das muffenartige Stück 33 und die Stange 34 am Arm A-I ermöglichen eine freie horizontale und senkrechte Bewegung, die notwendig ist, um die Ventilscheibe 10 zu überstreichen.

Da alle Kanäle in waagerechte oder senkrechte Reihen aufgeteilt sind, besitzt jeder Kanal bestimmte Koordinaten, die seine Lage wiedergeben. Somit wird ein Schaltmechanismus, in dem die Koordinaten nachgebildet werden können, einen einzelnen Kanal, der diese ausgewählten Koordinaten besitzt, aussuchen können. Bei dieser Ausführungsart haben die Trommeln D-I und D-2, die in ihrer Wirkungsweise mit den Armen A-I bzw. A-2 verbunden sind, eine Anzahl sich axial erstreckender Anschlagglieder oder Stangen von ungleicher Länge, die, in ihrer Gesamtheit dargestellt, mit Y und X bezeichnet sind. Die Anzahl der senkrechten Reihen auf der Ventilscheibe 10 und die Anzahl der Anschlagmittel X hängen von der Zahl der waagerechten Reihen auf der Scheibe 10 ab. Wenn z. B. dreizehn senkrechte Reihen und dreiundzwanzig waagerechte Reihen von Kanälen vorhanden sind, besitzt die Trommel D-I dreizehn Stangen verschiedener Länge und die Trommel D-2 dreiundzwanzig Anschläge von verschiedener Länge. Eine Drehung der Trommel D-I durch den Hilfsmotor S-I, der mit ihr durch eine Welle 54 antriebsmäßig verbunden ist, und eine Drehung der Trommel D-2 durch den Hilfsmotor S-2, der mit ihr antriebsmäßig durch eine Welle 55 verbunden ist, ermöglicht irgendeine Wahl der Koordinaten der Anschlagglieder, und diese Koordinaten können durch eine Einstellung der Trommeln D-I und D-2 gewählt werden. Das Anstellen, der Schiebestangen R-I und R-2 gegen die ausgewählten Anschlagglieder X und Y stellt das eigentliche Ventil auf den ausgewählten Kanal an der Ventilscheibe 10 ein.

Beide Schiebestangen sind fest mit den Bälgen B-I und. B-2 verbunden, um eine freie Drehbewegung der Trommeln D-I und D-2 ohne gleichzeitige Beeinflussung durch die Schiebestangen R-I und R-2 zu gewähren. Im besonderen ist die Schiebestange R-I an einem Ende 56 des ausdehnbaren Balges 57 befestigt. Der Balg 57 ist in einem Gehäuse 58 eingeschlossen, in das Luft unter Druck aus einer Versorgungsquelle (nicht gezeigt) durch das Rohr 60 eingeführt wird. Der Anschluß der Bälge ist, wie bei 61 gezeigt ist, sachgemäß luftdicht verschlossen. Ebenso ist das Gehäuse im Hinblick auf die Schiebestange R-I durch Dichtungen 62 abgeschlossen. Luft, die in das Innere des Gehäuses 58 eingeführt wird und die einen höheren Druck als die Kühlflüssigkeit im Inneren des Balges hat, zwingt den Balg, sich zusammenzuziehen, wobei sich die Schiebestange R-I durch die Druckdifferenz, die sich zwischen dem Gehäuseinneren und dem Inneren des Balges bildet, nach links bewegt. Gleichzeitig wird Luft in das Innere des Gehäuses 63 des Balges B-2 durch das Rohr 64 eingeführt, um einen gleichen Balg (nur teilweise gezeigt), der mit der Schiebestange R-2 verbunden ist, zusammenzudrücken. Da die Arbeitsweise der Bälge B-I und B-2 die gleiche ist, wird keine weitere Beschreibung für nötig erachtet.

Luft, die man so in die Gehäuse 58 und 63 einpreßt, zwingt die zugehörigen Schiebestangen R-I und R-2, sich nach links zu bewegen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei machen sie die Trommeln D-I und D-2 für eine Drehbewegung frei und nehmen gleichzeitig das Absperrglied V vom vorher gewählten Kanal fort. Sobald die gewünschten Koordinaten eingestellt sind, d. h. wenn die ausgewählten Raststäbe auf D-I und D-2 in Gleichstellung mit den Schiebestangen R-I und R-2 stehen, wird die Druckluft in den Gehäusen 58 und 63 entlastet oder abgezogen. Dadurch bewegen sich die Schiebestangen R-I und R-2 so weit zurück, wie es die jeweils eingestellten Anschlagglieder X und Y gestatten. Auf diese ist das Absperr- oder Ventilglied V auf den ausgewählten Kanal 11 gelegt worden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zur Entnahme von Kühlmittelproben aus einem Reaktor geeignete Vorrichtung, die durch Kanäle mit den einzelnen Probeentnahmestellen im Reaktor verbunden ist, wobei jeder der Kanäle mittels einer Wähleinrichtung mit einer Zapfstelle zur Entnahme der Kühlmittelproben verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen durch eine Rücklaufleitung (O-2) mit dem Kühlmittelkreislauf verbundenen Druckraum (H) mit einer Mündungsplatte (10) für die Kanäle (11) aufweist, wobei das diesen entströmende Kühlmittel in ständigem Kreislauf den Druckraum durchströmt, und daß innerhalb des Druckraums ein von der Wähleinrichtung (A-I, R-I, D-I, A-2, R-2, D-2) gesteuertes, nach allen Richtungen vor den Mündungen der Kanäle (11) bewegliches Verbindungsglied (V) vorgesehen ist, durch das eine beliebige Mündungsöffnung der Kanäle in Strömungsverbindung mit der Zapfstelle (O-l) für die Proben bringbar ist.

2. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (V) zwei gelenkig miteinander verbundene Rohrarme (13., 20) aufweist, die in einer zur Mün-

dungsplatte (10) parallelen Ebene schwenkbar sind, wobei das Ende des einen Rohrarmes (20) mit einem rechtwinkligen Rohransatz (21) drehbar und gegen die Kraft einer Feder (25) axial verschiebbar in einen zur Probenzapfstelle (0-1) führenden Kanal (26) eingreift, während das Ende des anderen Rohrarmes (13) einen rechtwinklig abgebogenen Abschnitt (14) aufweist, der durch die Feder (25) in dichtende Anlage an die gewählte öffnung der Mündungsplatte (10) gedrückt wird.

3. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung zwei in senkrecht zueinander liegenden Ebenen verschwenkbare Winkelhebel (A-I, A-2) aufweist, an denen am einen Ende der Schenkel (38, 51) die Gehäusewand axial verschiebbar durchgreifende Schubstangen (R-I₁ R-2) mit Lenkern (41, 53) gelenkig angreifen, während an den anderen Enden der Schenkel (37,50) rechtwinklig zueinander verlaufende Führungsstangen (34, 46) vorgesehen sind, die mit dem Rohrarm (13) des Verbindungsgliedes (V) durch Kugelgelenke (27,28) verbundene Hebel (32, 44) gleitend und verdrehbar tragen.

4. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schubstange (R-I, R-2) eine von einem Stellmotor (S-I, S-2) verdrehbare Scheibe (D-I, D-2) zugeordnet ist, die auf einem Kreis angeordnete, achsparallel zu den Schubstangen (R-I, R-2) vorstehende, in ihrer Länge den Koordinatenabstandsmaßen der Kanalmündungen (11) entsprechende Anschläge (Y, X) aufweisen, an die die aus dem Gehäuse (H) vorstehenden Enden der Schubstangen andrückbar sind.

5. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung und axialen Verschiebung der Schubstangen (R-I, R-2) einerseits mit den Schubstangen und andererseits mit dem Gehäuse (H) verbundene, in mit Druckluft beaufschlagbaren Zylindern (58, 63) angeordnete Faltenbälge (57) vorgesehen sind, deren Innenräume durch Kanäle mit dem Druckraum des Gehäuses (H) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 127 618;
»Journal of the British Nuclear Energy Conference«, Bd. 2, 1957, S. 197 bis 204.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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