CONTROLLED BARRIER

Abstract: 1. A controllable barrier (1, 2), in particular for the protection of objects at nuclear power stations, comprising a controlled section (3), where from a determined deformation and/or in the event of a destruction of the barrier (1, 2) a signal is transmitted, characterised in that the control section (3) is formed by an ultrasonic beam (9) which travels in a cavity (6) of the undamaged barrier (1, 2) from a transmitter (8) to a receiver (8) and whose interruption triggers a signal, where the transmitter and receiver are arranged as a tandem ultrasonic head (8) at the one end of the controlled section (3) and a reflector (7) is arranged at the other end of the controlled section (3), with whose aid the ultrasonic beam (9) is guided from the transmitter (8) to the receiver (8).

Description: Uberwachbare Sperre Die Erfindung betrifft eine überwachbare Sperre, insbesondere für den Objektschutz an Kernkraftwerken, mit einer linienhaften Uberwachungsstrecke, die ab einer definierten Verformung undioder bei einer Zerstörung der Sperre ein Signal gibt. Bei einer aus der DE-PS 26 53 056 bekannten Schutzvorrichtung für die Luftdurchtrittsbereiche von Räumen oder Gebäuden ist die Uberwachungsstrecke als konzentrische Rohranordnung ausgebildet. Das äussere Rohr, das zu einem als Sperre dienenden Gitter gehört, ist dabei gegenüber einem inneren Rohr elektrisch isoliert. Die beiden Rohrewerdendaun über ein elektrisches Kabel mit einem Alarmgerät verbunden. Deshalb gibt es ein Signal, wenn bei einer Zerstörung der Sperre ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Rohren zustande kommt. Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine überwach- bare Sperre zu schaffen, bei der man nicht davon abhän- gig ist, dass die Sperre über praktisch ihre gesamte L¯an- ge aus leitfähigem Material besteht. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Uberwachungsstrecke von einem Ultraschallstrahl gebildet wird, der innerhalb der unbeschädigten Sperre von einem Sender zu einem Empfänger verläuft, und dass die Unterbrechung des Ultraschallstrahls das Signal auslöst. Hiermit ist man von dsm-Material der Sperre vollständig unabhängig. Das Signal wird dadurch veranlasst, dass eine Verformung der Sperre den Ultraschallstrahl auslenkt oder sperrt. Es kann deshalb auch zum Beispiel bei der Verwendung von Kunststoff oder Beton für die Sperre und die Begrenzung des Ultraschallstrahls mit Sicherheit ausgelöst werden. Der Ultraschallstrahl kann bei der Erfindung mit Hilfe eines Reflektors vom Sender zum Empfänger geführt werden. Damit kann man zum Beispiel grössere Flächen durch eine in einem Winkel gegebenenfalls mehrfach abgeknick te Strahlenführung erfassen. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, dass Sender und Empfänger als Tandem-Ultraschallkopf am einen Ende der Überwa- chungsstrecke und der Reflektor am anderen Ende der Uber- wachungsstrecke angeordnet sind. Hierbei können die mit elektrischen Anschlüssen zu versehenden Teile an einer einzelnen Stelle zusammengefasst sein, so dass der Anschluss besonders einfach ist. Die Uberwachungsstrecke kann vorteilhaft durch ein Schallrohr verlaufen, das in die Sperre eingelassen ist. Dies empfiehlt sich besonders für Sperren aus Beton, weil dabei das gegebenenfalls mit Sender und Empfänger komplettierte Rohr als Bauelement vorgefertigt und dann eingegossen werden kann. Das Schallrohr kann ferner mit Lochblenden zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit versehen werden. Damit wären unter Emstinden höhere Anforderungen an die Fokussierung des Senders und Empfängers bzw. des Reflektors zu stellen. Bei der Verwendung eines Reflektors kann man vorteilhaft so vorgehen, dass das eine Ende des Schalirohres mit einer Reflektorplatte verschlossen ist, und dass die dem Rohrinneren abgekehrte Seite der Reflektorplatte als Zentrierkopf dient, mit dem das Schallrohr in der Sperre festgelegt ist. Bei dieser Bauweise der Erfindung ergibt schon eine geringfügige Seitenkraft, die auf das Schallrohr ausgeübt wird, ein starkes Moment, das die Reflektorplatte auslenkt und damit zu einer Unterbrechung des Ultraschallstrahls führt. Zur mechanischen Kopplung des Schallrohres mit der Sperre kann man mehrere über die Länge des Schallrohres verteilte Stützen vorsehen, damit schon kleine Einwirkungen auf die Sperre mit geringen Verformungen mit Sicherheit erfasst werden. Die Erfindung kann vorteilhaft auch so verwirklicht werden, dass bei flächenhaften Sperren mit mehreren benachbarten Überwachungsstrecken diese in zeitlicher Folge wirksam gemacht werden. Hierdurch kann man eine Vereinfachung der Ultraschalleinrichtungen erreichen. Die zeitliche Folge kann zur Vergrösserung der Sicherheit unregelmässig getaktet werden, zum Beispiel mit Hilfe eines Zufallsgenerators. Im einfachsten Fall können die Uberwachungsstrecken aber auch ständig in Betrieb sein. Anhand der Zeichnung werden im folgenden mehrere Aus führungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in einer Seitenansicht mit einem Teilschnitt als Sperre ein Objektschutz-Tor nach der Erfindung, von dem in Fig. 2 ein Vertikalschnitt zu sehen ist. Die Fig. 3 zeigt einen Objektschutz-Zaun. In Fig. 4 ist ein LEngsschnitt durch einen Stab eines Rechens dargestellt. Die Fig. 5 zeigt einen zugehörigen Querschnitt, während in Fig. 6 und 7 Einzelheiten in grösserem Nass stab zu sehen sind. In Fig. 8 ist eine gegenüber dem Rechen nach Fig. 4 etwas vereinfachte Ausführung gezeichnet. Die Fig. 9 und 10 zeigen entsprechende Einzelheiten in grösserem Massstab. Das ObJektschutz-Tor nach Fig. 1 besteht aus einem Ne- tallrahmen 1 mit vertikalen Gitterstäben 2. Jeder zweite der Gitterstäbe ist mit einer Uberwachungsstrecke 3 versehen, wie die Fig. 2 deutlich zeigt. Die Uberwachungsstrecken umfassen ein Schallrohr 4, das mit Abstützungen 5 in der Mitte des von den Stäben 2 bzw. dem Rahmen 1 gebildeten Hohlraums 6 festgelegt ist. Am unteren Ende des Schallrohres 4 ist ein Reflektor 7 angeordnet. Das obere Ende ist mit dem als Tandemkopf 8 zusammengefassten Sender und Empfänger für einen U1- traschallstrahl 9 längs der Achse des zylindrischen Schallrohrs 4 versehen. Der Obäektschutz-Zaun 10 nach Fig. 3 besteht aus Beton. Er umfasst eine Grundmauer 11 und Betonstreben 12. In diese sind die Uberwachungsstrecken 3 eingegossen, wobei an der Oberseite ein Hohlraum 13 gebildet wird, der mit einem Deckel 14 für den Zugang zum Tandemkopf 8 lösbar verschlossen ist. Der in Fig. 4 dargestellte Rechenstab 20 für Wasserläu- fe, zum Beispiel den Kühlwasserein- oder -auslass, hat den Querschnitt eines länglichen Rechtecks, wie Fig. 5 zeigt. Er enthält im Bereich seiner Vorderseite 21 das Schallrohr 4 mit kreisförmigem Querschnitt, wie die Fig. 5 zeigt. Das Schallrohr 4 hat einen Durchmesser von ca. 25 x 2 mm und ist am unteren Ende, wie in Fig. 7 zu sehen ist, mit einer Reflektorplatte 22 versehen. Diese erhebt sich mit einem Schaft 23 über einen konisch zugespitzten Zentrierkopf 24, der in eine Bohrung 25 der Bodenplatte 26 des Rechenstabes eingelassen ist. Der Zentrierkopf kann zum Beispiel mit einem Gewindezapfen 27 in ein Innengewinde 28 des Schallrohres 4 eingeschraubt sein. Am oberen Ende des Schallrohres ist der Tandemkopf 8 in das Innengewinde 30 eingeschraubt. Er bildet den Sender und Empfänger für Ultraschallstrahlen mit Frequenzen im Bereich von 40 bis 80 kHz. Dort ist auc < h eine Schelle 31 angebracht, die um das Schallrohr 4 greift und mit einer Schraube 32 an einer Versteifungswand 33 im Inneren des Rechenstabes 20 befestigt ist. Wie die Fig. 4 zeigt, sind zwischen dem Schallrohr 4 und mindestens der Vorderseite 21 des Rechenstabes 20 über die Länge verteilte Stützbleche 35 vorgesehen. Sie sorgen dafür, dass Verformungen, wie sie vor allem bei dem Versuch eines gewaltsamen Eindringens an dem Rechenstab 20 entstehen können, schon bei kleinen Au - lenkungen auf das Schallrohr 4 übertragen werden. Dieses wird dann verformt, so dass der durch die gestrichelte Linie 9 angedeutete Strahlengang zwischen dem Sender des Ultraschallkopfes 8,der Reflektorplatte 22 und dem im Tandemkopf 8 ebenfalls enthaltenen Empfän- ger unterbrochen wird. Daraufhin wird ein Signal ausgelöst, das den Eindringversuch am Rechenstab 20 anzeigt. Im Inneren des Schallrohres 4 ist zum Beispiel in der Mitte eine Lochblende 37 angebracht. Sie verkleinert den Durchtrittsquerschnitt auf zum Beispiel 100 mm2, d.h. etwa 1/5 des Schallrohrquerschnitts und erhöht die Ansprechempfindlichkeit der Uberwachungsstrecke durch die Unterdrückung von am Rand verlaufenden Störstrahlungen, die sich aus einer Streuung von Sender und Empfänger bzw. Reflektorplatte ergeben können. Solche Lochblenden können auch mehrfach über die Län- ge des Schallrohres 4 verteilt sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist der Tandemkopf 8 in einer Halterung 40 befestigt, die dem oberen Ende des anhand der Fig. 4 beschriebenen Schallrohres 4 entspricht. Die Halterung ist mit einer Schraube 41 an der Zwischenwand 33 angebracht. Die Reflektorplatte wird hier von der ebenen Oberseite 43 eines Gewindestiftes 44 gebildet, der in eine mit der Bo denpiatte 26 verschraubte Halterung 45 eingeschraubt ist. Auf ein besonderes Schallrohr ist hier verzichtet. Durch die aus den Fig. 7 und 10 ersichtliche erhöhte Anordnung der Reflektorplatte wird erreicht, dass Schwitzwasser von der reflektierenden Oberseite ablaufen kann, so dass die Reflektorwirkung nicht beeinträchtigt wird. Der Schallkopf arbeitet bei den Beispielen nach dem Echolotprinzip. Stattdessen könnte aber auch durch eine getrennte Anordnung von Sender und Empfänger eine unmittelbare Uberwachung des Strahlenganges erreicht werden. In jedem Fall sollen damit folgende Veränderungen erfasst werden: - Verbiegen des Schallrohres 4 bzw. des Rechenstabes 20. - Wassereinbruch im Rechenstab durch dessen Beschädi- ging. - Drahtbruch oder Beschädigung der für den Ultraschall kopf erforderlichen elektrischen Leitungen. Die Überwachung nach dem Echolotprinzip erfasst zur Erkennung der vorgenannten Veränderungen vorzugsweise eine Änderung von Signallaufzeit und Amplitude der einzelnen Messstellen. Für die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Anordnungen mit mehreren benachbarten Uberwachungsstrecken 3 können die Schallköpfe in den einzelnen Schallrohren gemeinsam mit einem Frequenzgenerator bei Veränderung der Puls-Pausen-Verhältnisse mittels Zufallsgenerator angesteuert werden. Als Variante ist auch eine wechselweise Gruppenansteuerung möglich. Hierbei werden die Schallköpfe 8 in Gruppen aufgeteilt und wechselweise in insbesonderen variablen Zeitabständen angesteuert. 9 Patentansprüche 10 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Uberwachbare Sperre, insbesondere für den Objekt- schutz an Kernkraftwerken, mit einer linienhaften Uberwachungsstrecke, die ab einer definierten Verformung und/oder bei einer Zerstörung der Sperre ein Signal gibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Uberwachungsstrecke (3) von einem Ultraschallstrahl (9) gebildet wird, der innerhalb der unbeschä- digten Sperre (1, 2) von einem Sender (8) zu einem Empfänger (8) verläuft, und dass die Unterbrechung des Ultraschallstrahls (9) das Signal auslöst. 2. Sperre 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 der Ultraschallstrahl (9) mit Hilfe eines Reflektors (7) vom Sender (8) zum Emp#änger (8) geführt wird. 3. Sperre nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Sender und Empfänger als Tandem Ultraschallkopf (8) am einen Ende der Uberwachungsstrecke (3) und der Reflektor (7) am anderen Ende der Uberwachungsstrecke (8) angeordnet sind. 4. Sperre nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Uberwachungsstrecke (3) durch ein Schallrohr (4) verläuft, das in die Sperre (1, 2) eingelassen ist. 5. Sperre nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schallrohr (4) Lochblenden (37) enthält. 6. Sperre nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das eine Ende des Schallrohres (4) mit einer Reflektorplatte (22) versschlos- sen ist, und dass die dem Rohrinneren abgekehrte Seite der Reflektorplatte (22) als Zentrierkopf (24) dient, mit dem das Schallrohr (4) in der Sperre festgelegt ist. 7. Sperre nach Anspruch 4, 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schallrohr (4) durch mehrere, über seine Länge verteilte Stützen (35) mit der Sperre verankert ist. 8. Sperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit mehreren benachbarten Uberwachungsstrecken in einer flächenhaften Sperre, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Uberwachungsstrecken (3) in zeitlicher Folge wirksam gemacht werden. 9. Sperre nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Uberwachungsstrecken (3) mit Hilfe eines Zufallsgenerators angesteuert und/oder wirksam gemacht werden.

Inventors: DERNBACH, BERTHOLD, MULLER, HANS, TRATZ, HERBERT, DR., WEIGL, HERIBERT, Müller, Hans 
Applicants: KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: G08B13
IPC codes: E06B9, G08B13