DE2037053C3 - Einrichtung zum Nachwels von Spaltprodukten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Nachweis von Spaltprodukten durch Abscheiden fester Folgeprodukte von gasförmigen Spaltprodukten in einem Präzipitationsgefäß, das von einem die Spaltgase mitführenden Trägergas durchströmt wird und mindestens eine Abscheideelektrode enthält, die einem Detektor zum Messen der Radioaktivität der Folgeprodukte eng benachbart ist.

In den Brennelementen von Kernreaktoren entstehen durch während des Abbrandes des Kernbrennstoffes ablaufende Spaltprozesse gasförmige Spaltprodukte, wie z. B. Xenon und Krypton (Spaltproduklaklivitäien), die beim Auftreten von Leckstellen in den den Kernbrennstoff einschließenden Hüllen in das Kühlmittel gelangen. Im Kühlmittel eines Reaktors befinden sich auch während des Normalbetriebes radioaktive Isotope, die als Störaktivitäten den Nachweis von Spaltproduktaktivitäten und damit den Nachweis von Hüllenschaden erschweren. Deshalb werden mit bekannten Verfahren zunächst alle gasförmigen Spaltprodukte aus dem Kühlmittel in ein Trägergas übergeführt. In dem Trägergas sind aber neben den Spaltproduktaktivitäten noch gasförmige Störaktivitäten vorhanden. Es ist jedoch bekannt, die festen Zerfallsprodukte von Xenon und Krypton, nämlich Cäsium und Rubidium, auf einer elektrisch geladenen Elektrode zu sammeln und durch die bei deren radioaktivem Zerfall entstehende Betaoder Gammastrahlen nachzuweisen. Dabei ist es auch bekannt, Meßwertverfälschungen durch die Sammelelektrode umgebende gasförmige Aktivitäten dadurch auszuschließen, daß entweder die Elektrode nach einer vorbestimmten Präzipitationszeit zum Messen der Impulsrate in einen anderen mit einem Neutralgas gefüllten Raum bewegt wird, oder daß das empfindliche Detektorvolumen sehr klein gehalten und von der Sammelelektrode umschlossen wird (DT-PS 12 13 063 und 12 36 667). Bei diesen bekannten Einrichtungen werden die die Spaltproduktaktivität repräsentierenden Cäsium- und Rubidiumionen mit Hilfe eines elektrischen Feldes auf der Sammelelektrode präzipitiert, wobei die Sammelelektrode auf Hochspannungspotential liegt

Es ist auch eine Meßeinrichtung bekannt (DT-AS 11 88 222), bei der ionisierte Spaltprodukte während einer vorbestimmten Zeit mit einem elektrischen Feld auf einem voroestimmten Abschnitt einer in ihrer Lage veränderbaren Metalltrommel präzipitiert werden und dieser Abschnitt anschließend in eine Meßstellung bewegt und dessen Radioaktivität mit einem Strahlendetektor gemessen wird. Die Nachteile dieser Einrichtung bestehen insbesondere in deren komplizierten Aufbau mit einer Vielzahl mechanisch bewegter Bauelemente und Steuereinrichtungen, die nur eine diskontinuierliche Arbeitsweise zulassen.

Die Forderungen nach höheren Leistungsdichten in der Spaltzone eines Reaktors machen den Einsatz flüssiger Metalle (z. B. Natrium) als Kühlmittel notwendig Bei Flüssigmetallkühlungen muß jedoch damit gerechnet werden, daß mit den gasförmigen Stör- und Spaltproduktaktivitäten Metalldämpfe in das Präzipitationsgefäß eindringen, welche den Aufbau eines elektrischen Feldes mit einer auf Hochspannungspotential liegenden Elektrode wegen erhöhter Durchschlagsgefahr im Feldraum und Gleitfunkenentladungen an der Elektrodenisolation unmög'ich machen oder zumindest die Meßgenaaigkeit in unerträglicher Weise reduzieren. Bei Reaktoren mit Wasserkühlung können durch eindringenden Wasserdampf ebenfalls Durchschläge und Überschläge auftreten, die in Gegenwart von Radiolyse-Knallgas eine erhebliche Explosionsgefahr bilden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zum Nachweis von Spaltprodukten zu schaffen, die einwandfreie Messungen auch dann möglich macht, wenn wie bei Reaktoren mit Flüssigmetallkühlung mit Metalldämpfen oder bei Reaktoren mit Wasserkühlung mit Wasserdampf im Präzipitationsraum gerechnet werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Abscheiden der ionisierten Folgeprodukte auf der Abscheideelektrode eine magnetische Linse vorgesehen ist, die im wesentlichen aus einer das Präzipitationsgefäß umschließenden Spule besteht. Die Cäsium- und Rubidium-Ionen werden durch das magnetische Feld der Linse auf eine Elektrode, die auf Erdpotential liegen kann, gelenkt, die Beta- oder Gammastrahlung der präzipitierten Partikel mit einem der Elektrode eng benachbarten geeigneten Detektor gemessen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung liegt die Innenseite der Spule an der Außenseite der mindestens in diesem Bereich aus einem Nichtferromagnetikum (μηΐ = 1) bestehenden Wand des Präzipitationsgefäßes an, und die restliche Oberfläche der Spule ist von einem die Ausbildung von Streuiinien verhindernden Ferromagnetikum umschlossen. Dadurch wird die Spule von dem

mit aggressiven Gasen und Dämpfen erfüllten Präzipitationsraum getrennt. Durchführungen durch die Gefäßwand werden überflüssig und die Spule kann von außen ohne Schwierigkeiten montiert und eingestellt werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Abscheideelektrode als Teil der auf Erdpotential liegenden \yand des Präzipitationsgefäßes auszubilden und bei einem flaschenförmigen Präzipitationsg"fäß den verjüngten Teil des Gefäßes mit einem zu dessen LängsacÄse senkrecht liegenden Wandelement (Deckel) abzuschließen, der im wesentlichen die Abscheideelektrode bildet Dabei wird der Detektor zum Messen der Radioaktivität der an der Innenseite des Deckels präzipitierten Teilchen an der Außenseite des Deckels angeordnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Nachweis von Spaltprodukten auch dann möglich ist, wenn der Präzipitationsraum MeialJdämpfe und/oder Wasserdampf enthält, wenn also das Präzipitieren von Teilchen mit einem elektrischen Feld wegen elektrischen Durchbrüchen und/oder Gleitfunkenentladungen nicht durchgeführt werden kann. Ein anderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Betriebssicherheit der Meßeinrichtung und des Reaktors wesentlich erhöht wird, weil die erhöhten Anforderungen an die Brennelementhüllen eines Reaktors mit Flüssigmetallkühlung einen Hüllenbruch begünstigen können und deshalb Meßeinrichtungen der erfindungsgemäßen Art als Betriebseinrichtungen er höhte Bedeutung gewinnen. Ferner sind alle wesentlichen Bauelemente von außen zugänglich und können leicht gewartet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Durch den Gaseintritt 1 gelangt das mit Spaltprodukten beladene Trägergas in das Präzipitationsgefäß 2, das zylindrisch ausgebildet und im Bereich der Gasaustrittsöffnung 3 flaschenförmig verengt ist. Auf dem Flaschenhals ist eine Magnetspule 4 so aufgesetzt, daß deren Innenseite an einem Wandelement 5 anliegt, das aus einem Nichtferromagnetikum besteht. Alle anderen Teile der Spule sind von einem ferromagnetischen Mantel 6 eingeschlossen, so daß ionisierte Teilchen durch das als magnetische Linse wirkende, in den Flaschenhals hineinwirkende Feld auf den geschwächten Teil des Deckels 7 gelenkt werden und dort rekombinieren. Die beim radioaktiven Zerfall der präzipitierten Partikel auftretende Beta- und/oder Gammastrahlung wird mit einem geeigneten, an der Außenseite des Deckels angeordneten Detektor 8 gemessen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Nachweis von Spaltprodukten durch Abscheiden fester Folgeprodukte von gasfärmigen Spaltprodukten in einem Präzipitationsgefäß, das von einem die Spaltgase mitführenden Trägergas durchströmt wird und mindestens eine Abscheideelektrode enthält, die einem Detektor zum Messen der Radioaktivität der Folgeprodukte eng benachbart ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Abscheiden der ionisierten Folgeprodukte auf der Abscheideelektrode eine magnetische Linse vorgesehen ist, die im wesentlichen aus einer das Präzipitationsgefäß umschließenden Spule besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Spule an der Außenseite der mindestens in diesem Bereich aus einem Nichtferromagnetikum bestehenden Wand des Präzipitationsgefäßes aniiegt und die restliche Oberfläche der Spule von einem Ferromagnetikum umschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelektrode als Teil der Wand des Präzipitationsgefäßes ausgebildet ist und auf Erdpotential liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Teil des flaschenförmig ausgebildeten Präzipitationsgefäßes mit einem Deckel abgeschlossen ist, der im wesentlichen die Abscheideelektrode bildet.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Präzipitationsgefäßes an der Außenseite des die Abscheideelektrode bildenden Deckels der Detektor zum Messen der Radioaktivi'ät der an der Innenseite des Deckels präzipitierten Teilchen angeordnet ist.