DE3046560A1

DE3046560A1 - Sonde zur feststellung von brennbaren gasen

Info

Publication number: DE3046560A1
Application number: DE19803046560
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Schaller
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1980-12-10
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1982-07-15

Description

Sonde zur Feststellung von brennbaren Gasen
Die Erfindung betrifft eine Sonde zur Feststellung von brennbaren Gasen, insbesondere Wasserstoff, mit zwei Detektorwendeln, die einer Brückenschaltung zugeordnet und in einem Gehäuse angeordnet sind, in das ein Anschlußkabel führt, das in dem Gehäuse mit einem Kunststoff vergossen ist.
Die Feststellung von Wasserstoff hat sich bei dem bekannten Störfall in dem amerikanischen Kernkraftwerk "Three Mile Island" als außerordentlich wichtig herausgestellt. Die bisher übliche Probenentnahme aus der Gasatmosphäre eines den Kernreaktor einschließenden Containments und die danach folgende Analyse in einem Labor ist jedenfalls für diesen Zweck nicht ausreichend.
Andererseits sind auch bekannte Meßgerte,-selbst dann, wenn sie einen explosionsgeschützten Meßkopf aufweisen, für den Einsatz in Kernkraftwerke nicht geeignet, weil die besonderen Umstände in einem sogenannten GAU-Fall, nämlich hohe Strahlungsintensität, hohe Temperaturen und große Feuchtigkeit (Dampf), das sichere Arbeiten beeinträchtigen können. Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Sonden der eingangs genannten Art zu verbessern, damit sie ohne großen Aufwand den besonderen Anforderungen in Kernkraftwerken genügen.
Die als Lösung der Aufgabe dienende Sonde ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Siliconkautschuk ist und daß das Kabel über einen an sich bekannten Steckanschluß mit Metallgehäuse und strahlungsresistenten Isolierstoff geführt ist, dessen einer Steckerteil auf einer das Gehäuse abschließenden Metallplatte befestigt ist.
Da der Siliconkautschuk erstaunlicherweise auch den größten zu erwartenden Strahlenbelastungen und Temperaturen sowie den durch diese verursachten Wärmedehnungen gewachsen ist, bleibt im Gegensatz zu den bisher auch aus Gründen der mechanischen Festigkeit verwendeten Gießharzen auf ohlenstoffbasis ein elastischer, aber gasdichter und damit explosionsfester Abschluß der Sonde erhalten. Der mechanische Halt für das Kabel und die Anschlußdrähte der Wendel wird durch die Metallplatte geschaffen, die außerdem einen mechanisch stabilen äußeren Abschluß der Sonde darstellt. Mit dem Steckanschluß ist die für Kernkraftwerke wegen der Strahlenbelastung des Personals wichtige schnelle Prüf-und Auswechselbarkeit gegeben.
Der Zusammenbau ist mit Hilfe des Steckanschlusses in der Weise möglich, daß nach der elektrischen Verbndung der Anschlußdrähte mit den Steckerstiften der Siliconkautschuk mit Uberschuß in das Sondengehäuse eingegossen wird. Beim Aufsetzen der Metallplatte ist damit eine vollständige FUllung der im Gehäuse bestehenden Hohlräume gesichert, die auf der dem Stecker zugekehrten Seite für einen explosionsdichten Abschluß sorgt.
Die Platte ist vorzugsweise auf einem Gehäusegrundkörper mit einer einfach herzustellenden Durchgangsbohrung aufgeschraubt. In diesem können dann die Wendeln von der einen Seite eingebracht werden, während der verbleibende Hohlraum auf der anderen Seite vergossen wird, wie oben beschrieben wurde. Mit dem Aufschrauben der Platte auf dem Gehäusegrundkörper erhält dann die Sonde ihre fertige Gestalt. Sie ist nach dem etwa eine Stunde dauernden Aushärten des Siliconkautschuks arbeitsbereit.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in Fig. 1 in einem Langsschnitt durch eine Sonde dargestellt ist. Die Fig. 2 zeigt die Sonde schematisch mit der für das Arbeiten erforderlichen elektrischen Leitungsführung.
Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Sonde ist für die schnelle und sichere Erfassung von Wasserstoff (Hp) in der Sicherheitshülle eines nicht weiter dargestellten Kernkraftwerkes vorgesehen. Sie umfaßt als wesentlichen Teil des Gehäuses einen Gehäusegruntwörper 2, der zum Beispiel aus Edelstahl besteht. Der Gehäusegrundkörper hat eine im wesentlichen würfelförmige Gestalt mit der eingezeichneten Kantenlänge von etwa 52 mm, in dem ein durchgehender zylindrischer Hohlraum 3 mit etwa 26 mm Durchmesser zentrisch angeordnet ist. Die in radialer Richtung abschirmende Wandstärke beträgt damit mindestens 13 mm.
In dem Hohlraum 3 sitzen zwei benachbart angeordnete wendelförmige Drahtelektroden 4 und 5 mittig in ebenfalls zylindrischen Ausnehmungen 6 und 7 einer in den Hohlraum 3 eingeschobenen, außen zylindrischen Scheibe 8 aus Edelstahl, Die Ausnehmungen 6, 7 haben Durchmesser von etwa 8 mm. Ihre Achsen verlaufen parallel und mit gleichem Abstand zur Achse der Scheibe 8, die auf einer Sintermetallplatte 10 aufsitzt. Diese liegt an einem Bund 11 des Gehäusegrundkörpers 2 an und gestattet auf Grund ihrer Porosität den Durchtritt der zu überwachenden Gasatmosphäre des Kernkraftwerkes zu den Wendeln 4, 5.
Die Wendel 4, 5 sind mit Anschlußdrähten 12 versehen, die paarweise.durch zwei in die Ausnehmungen 6, 7 passende gleiche Keramikscheiben 13 geführt sind. Damit sind auch die Wendel 4, 5 gehaltert, wobei die Keramikscheiben 13 in den Ausnehmungen 6, 7 mit einer Metallscheibe 14 festgeklemmt werden können.
Auf der den Wendeln 4, 5 abgekehrten Seite der Metallscheibe 14 sind die benachbarten Anschlußdrähte 12 für einen gemeinsamen Steckkontakt zusammengefaßt, während die einander abgekehrten Anschlußdrähte zu besonderen Steckern in einen metallischen Steckergehäuse 15 geführt sind. Der Stecker 15 umschließt mindestens drei metallische Steckkontakte 16, 17 und 18, die auf der im Gehausegrundkörper 2 liegenden Seite mit Quetschverbindungen 20 an die Anschlußdrähte 12 angeschlossen sind. Die Steckerstifte 16, 17 und 18 sind mit einem strahlungsfesten Isoliermaterial, zum Beispiel mit.
Siliconkautschuk, in dem MetallgehEuse des Steckerteils 15 festgelegt.
Der Steckerteil 15 ist mit einem Flansch 22 auf eine Metallplatte 23 aufgeschraubt. Alternativ könnte der Steckerteil 15 mit einem Gewinde in einer nicht weiter dargestellten Bohrung der Platte 23 eingeschraubt sein.
Die Platte 23 besteht aus Edelstahl. Sie hat bei einer Dicke von 2,5 mm den gleichen Querschnitt wie der Gehäusegrundkörper 2. An diesem ist sie mit Schrauben 25 befestigt. Dies geschieht jedoch, nachdem der Hohlraum 3 vollständig mit Siliconkautschuk 27 ausgegossen wurde, so daß eine strahlungsfeste ADdichtungXg,egeDen ist, die auch explosionsiest und thermisch stabil ist.
In Fig. 2 ist zu sehen, daß die Sonde 1 einen aktiven oder Meßwendel 4 und einen Kompensationswendel 5 umfaßt.
Der Meßwendel 4 ändert seinen ohmschen Widerstand, wie durch den Pfeil angedeutet ist, wenn Wasserstoff in die die Sonde 1 umgebende Atmosphäre des Kernkraftwerkes vorhanden ist.
Die Anschlußdrähte 12 führen durch den Steckerteil 15 und über den anderen Steckerteil 28 des Steckanschlusses 29 zu einer Brückenstromversorgung 30, die zu einer außerhalb der Sicherheitshülle gelegenen Meßeinrichtung gehört.
Die Brückenschaltung umfaßt außer den als Brückenwiderstände wirkenden Wendeln 4 und 5 Abgleichwiderstände 31 und 32 sowie ein Potentiometer 33, mit dem das Signal für einen Verstärker 34 eingestellt werden kann. Die Abgleichwiderstände 31, 32 und das Potentiometer 33 gehören ebenfalls zu der schon genannten Meßeinrichtung.
Das Ausgangssignal des Verstärkers führt über eine Leitung 35 zu einem nicht weiter dargestellten Meßgerät, zum Beispiel in einer Warte, das auch mit einer Alarmanlage verbunden sein kann.
Wie man aus Fig. 2 sieht, ist die Sonde 1 in der beschriebenen Form auch gegen Belastungen geschützt, die sonst von dem die Meßleitungen 37, 38 und 39 bildenden Kabel 40 ausgehen können, wenn dieses unmSttelbar in die Sonde eingelassen wird.
2 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansrüche 1. Sonde zur Feststellung von brennbaren Gasen, insbesondere Wasserstoff in Kernkraftwerken, mit zwei Detektorwendeln, die einer Brückenschaltung zugeordnet und in einem Gehäuse angeordnet sind, in'das ein Anschlußkabel führt, das in dem Gehäuse mit einem Kunststoff vergossen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kunststoff ein Siliconkautschuk (27) ist und daß das Kabel (40) huber einen an sich bekannten Steckanschluß (29) mit Metallgehäuse und strahlungsresistenten Isolierstoff geführt ist, dessen einer Steckerteil (15) auf einer das Gehäuse abschließenden Metallplatte (23) befestigt ist.
2. Sonde nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Metallplatte (23) auf einem Gehäusegrundkörper (2) aufgeschraubt ist, der eine Durch gangsbohrung (3) aufweist, und daß der Zwischenraum zwischen den Wendeln (4, 5) und der Metallplatte (23) mit dem Siliconkautschuk (27) ausgefüllt ist.