APPARATUS FOR LOCATING DEFECTIVE FUEL ELEMENTS IN A FUEL ASSEMBLY OF WATER-COOLED NUCLEAR REACTORS

Abstract: 1. Device for the location of faulty fuel rods disposed within complete fuel elements of water-cooled nuclear reactors by means of a finger pair insertable into the gaps between the fuel cans, one finger carrying the transmitter and the other finger the receiver of an ultrasonic testing device, the fuel can to be tested being disposed between transmitter and receiver and a change in intensity between transmitter and receiver being indicative of faulty fuel rods, characterized in that further fingers (6, 7) are disposed additionally to the first finger pair (5, 6), all the fingers (5, 6, 7) being supported in a manner known per se by one carrier (4), that the fingers (6) adjacent to two fuel cans (3) during the test operation incorporate an ultrasonic vibrator (9, 10, 11) which is switchable as transmitter or receiver, while a vibrator (9) acting purely as a transmitter is allocated to the first finger (5) of a row and a vibrator (11) acting purely as a receiver to the last finger (7) of a row, and that once the test position is reached the fuel cans disposed in each case between two ultrasonic vibrators (9, 10, 11) are ultrasonically irradiated one after the other.

Description: Einrichtung zum Auffinden defekter innerhalb kompletter Brennelemente wassergekuhlter Kernreaktoren angeordneter Brennstäbe. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auffinden defekter innerhalb kompletter Brennelemente wassergekUhlter Kernreaktoren angeordneter Brennstäbe mit einem in die Räume zwischen die Hüllrohre der Brennstäbe einfahrbaren Fingerpaar wobei ein Finger den Sender und der andere Finger den Empfänger einer Ultraschallprüfeinrichtung trägt, das zu prüfende Hüllrohr zwischen Sender und Empfänger angeordnet ist und eine Intensitätsänderung zwischen Sender und Empfänger ein Indiz für defekte Brennstäbe ist. Eine derartige Einrichtung ist auf Seite 827-831 des Buches "Reaktortagung März 1980" beschrieben. Dabei wird ein Hüllrohr von einem Sender zu einem auf der gegenüberliegenden Seite des Hüllrohres befindlichen Empfänger durchschallt. Das Fingerpaar prüft dann ein Hüllrohr nach dem anderen, so dass für ca. 200 Brennstäbe eines Brennelements doch ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich ist, der letztendlich an der Verfügbarkeit der Kernreaktoranlage verloren geht. Durch das häufige Positionieren des Fingerpaares in den nebeneinander angeordneten Gassen wird der Zeitaufwand noch erhöht. Aus der DE-OS 26 05 962 sind zwar kammartig angeordnete mit Ultraschallpriifköpfen bestückte Finger zur Detektierung defekter Brennstäbe an sich bekannt. Dabei erfolgt keine Durchschallung der Hüllrohre und demzufolge auch keine Erfassung der eventuell intensitätsgeschwächten Schallwellen durch einen Empfänger. Es findet vielmehr, unterstützt durch das Kontaktieren über eine Feder, eine Auswertung der Resonanz der ausgesandten Schwingungen statt. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe eine Einrichtung anzugeben, mit der die Prüfzeit erheblich verringert und die Positionsgenauigkeit erhöht wird. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass dem ersten Fingerpaar weitere Finger nebengeordnet sind, wobei alle Finger in an sich bekannter Weise von einem Träger gehalten sind, dass die während des Prilfvorganges an zwei Hüllrohre angrenzenden Finger einen als Sender oder Empfänger umschaltbaren Ultraschallschwinger aufweisen, während dem ersten Finger einer Reihe ein nur als Sender und dem letzten Finger ein nur als Empfänger wirkender Schwinger zugeordnet ist und daS mach dem Erreichen der Prufposition die zwischen zwei Ultraschallschwingern angeordneten Hüllrohre nacheinander durchschallt werden. Durch die Verwendung von durch Umschaltung sowohl als Sender als auch als Empfänger einsetzbarer Ultraschallelemente (Schwinger) wird das gleichzeitige Anfahren mehrerer Brennstäbe überhaupt erst möglich Die umschaltbaren Elemente benötigen nämlich nicht mehr Platz als die nur als Sender oder Empfänger eingesetzten Elemente und lassen sich daher ebenso problemlos in die höchstens zwei Millimeter breiten Zwischenräume zwischen den Hüllrohren einführen. Eine einfache Addierung des aus dem Stand der Technik bekannten Fingerpaares wäre aus Platzgründen der vorliegende Erfolg versagt geblieben. An sich bekannte elektronische Schaltvorgänge erlauben in Bruchteilen einer Sekunde das nacheinander vorzunehmende Durchschallen der von einer Finger reihe eingeschlossenen Hüllrohre und der Schalllaufzeiten bzw. Intensitätsminderungen, so dass eine Zeiteinsparung in der Grössenordnung eines Faktors zehn durchaus realistisch ist. Die Zeiteinsparung wird weiterhin dadurch erhöht, dass eine genaue Positionierung der Einrichtung nicht für jeden Brennstab erforderlich ist, wobei zusätzlich die Gefahr einer Beschädigung der Finger wesentlich gemindert wird. Anhand der schematischen Zeichnungen Fig. 1 und 2 sowie eines Ausführungsbeispiels wird die erfindungsgemässe Einrichtung beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Brennstabbündel eines Brennelements im Bereich der Hüllrohre mit der Ein richtung in Priifposition und Fig. 2 die Seitenansicht eines Fingers Zum Zwecke einer übersichtlichen Darstellung ist in Fig. 1 ein Brennelement 1 mit 6x6 Brennstäben 2 dargestellt, wobei lediglich die Schnittfläche der Hüllrohre 3 zu erkennen ist. Von einem Träger 4 kragen Finger 5, 6, 7 gleicher geometrischer Form aus. Sie bestehen aus biegsamen Blechen von ca. einem Millimeter Dicke und ca. zwanzig Millimeter Breite. Die Einrichtung weist mit sieben Fingern einen Finger mehr auf als Hüllrohre in einer Reihe angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Brennelement für einen Kernreaktor der heutigen 1300 MW-Klasse eine Konfiguration von 17x17 Brennstäben üblich ist. Für ein solches Brennelement würde die Einrichtung achtzehn Finger aufweisen, wodurch die Zeiteinsparung beim Prüfvorgang eindeutiger erklärbar ist. In der Nähe ihres freien Endes 8 tragen die Finger 5, 6, 7 Ultraschallschwinger 9, 10, 11, die alle die gleiche Abmessung und die gleiche geometrische Anordnung zueinander aufweisen. Sie ragen höchstens ein bis zwei Zehntel Millimeter über die Dicke der Finger hinaus und lassen sich daher leicht durch die Räume 12 zwischen den Hüllrohren 3 bewegen. Charakteristisch für die Erfindung sind die Ultraschallschwinger 10, die zwischen zwei Hüllrohren 3 angeordnet sind, über eine elektrische Zuleitung 13 derart umschaltbar, dass sie wahlweise als Sender oder als Empfänger der Schallwellen dienen. Der Schwinger 9 im ersten Finger 5 der Reihe ist nur als Sender und der Schwinger 11 im letzten Finger 7 der Reihe ist nur als Empfänger ausgelegt. Von allen Fingern führen weitere elektrische Leitungen 14 zu einer nicht dargestellten Auswertestation zur Erfassung der Laufzeiten sowie der Intensitätsminderungen der Schallwellen. ueber ebensolche Leitungen 15 werden die Schwinger erregt und dadurch die Schallwellen erzeugt. Sind die Finger mit den Schwingern in ihre Prüfposition gefahren erfolgt unter Verwendung elektronischer Schaltelemente unter präziser Umschaltung der Schwinger auf Senden oder Empfangen nacheinander die Durchschallung der Hüllrohre der Hüllrohrreihe 16. Die Durchschallung einer solchen Reihe ist in Bruchteilen einer Sekunde abgeschlossen. Mit Hilfe eines nicht dargestellten Fahrmechanismus wird der Träger mit den Fingern zur nächsten Hüllrohrreihe 17 bewegt. Die Durchschallungszeiten sind wegen ihrer geringen Dauer vernachlässigbar, so dass die Einrichtung auch bei einer kontinuierlichen Fahrweise im Bereich der Hüllrohre exakte Ergebnisse liefert. Die erfindungsgemässe Einrichtung erreicht mit einem Positioniervorgang eine ganze Hüllrohrreihe und bringt eine erhebliche Zeitersparnis.

Claims: Patentanspruch Einrichtung zum Auffinden defekter innerhalb kompletter Brennelemente wassergekühlter Kernreaktoren angeordneter Brennstäbe mit einem in die Räume zwischen die Hüllrohre der Brennstäbe einfahrbaren Fingerpaar wobei ein Finger den Sender und der andere Finger den Empfänger einer Ultraschallprüfeinrichtung trägt, das zu prüfende Hüllrohr zwischen Sender und Empfänger angeordnet ist und eine Intensitätsänderung zwischen Sender und Empfänger ein Indiz für defekte Brennstäbe ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Fingerpaar (5, 6) weitere Finger (6, 7) nebengeordnet sind, wobei alle Finger (5, 6, 7) in an sich bekannter Weise von einem Träger (4) gehalten sind, dass die während eines Prüfvorganges an zwei HUllrohre (3) angrenzenden Finger (6) einen als Sender oder Empfänger umschaltbaren Ultraschallschwinger (9, 10, 11) aufweisen, während dem ersten Finger (5) einer Reihe ein nur als Sender wirkender Schwinger (9) und dem letzten Finger (7) einer Reihe ein nur als Empfänger wirkender Schwinger (11) zugeordnet ist und dass nach dem Erreichen der Prüfposition die jeweils zwischen zwei Schwingern (9, 10, 11) angeordneten Hüllrohre nacheinander durchschallt werden.

Inventors: SCHARPENBERG, RAINER, ING. (GRAD.)
Applicants: BROWN BOVERI REAKTOR GMBH
Application year: 1982
Main classification: G21C17
IPC codes: G21C17, G01N29