SE508101C2

SE508101C2 - On=line detection of leaking nuclear fuel elements lowered into water

Info

Publication number: SE508101C2
Application number: SE9604509A
Authority: SE
Inventors: Roland Deleryd
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-08-24
Also published as: SE9604509D0; SE9604509L

Abstract

A method for detecting a leaking nuclear fuel element amongst several of these elements (4) which have been lowered into a liquid (5) such as water, involves testing the elements one after the other in a sequence. During each detection operation the liquid around the element is sucked up and its gaseous contents are separated for analysis in a testing unit (22-38) in order to detect and measure any gaseous fission products.In the testing unit the amount of gaseous fission products normally present in the liquid is measured in relation to the gases normally present in this liquid. In an uninterrupted sequence the amount of fission products in the liquid around each successive element is measured until a leaking element is detected when a relatively high fission product concentration is recorded, following which the testing unit is cleaned out so that the measuring sequence can be continued until all the elements have been tested. The apparatus used for carrying out this method is also claimed, comprising a signal processing and regulating circuit (33) for controlling a liquid suction device (13), normally keeping it active unless a leaking element is detected, in which case the circuit deactivates the suction device in order to clean the testing unit before the device is reactivated to continue the detection sequence.

Description

508 101 2 Varje kärnkraftverk har i sina driftstillstånd från till- ståndsgivande myndighet en övre gräns för tillåtet utsläpp. 508 101 2 In their operating licenses from the licensing authority, each nuclear power plant has an upper limit for permitted emissions.

Man utför därför kontinuerligt aktivitetsmätning av gaser som lämnar kraftverkets skorsten. Motsvarande gränsvärden och regleringar finns för vattenutsläpp. Vid bränsleskador här- rör, till övervägande del, aktiviteten från de läckande bränsleelementen i härden, och önskemål finns således att snabbt och rationellt byta ut sådana bränsleelement.Therefore, continuous activity measurement of gases leaving the power plant's chimney is performed. Corresponding limit values and regulations exist for water discharges. In the event of fuel damage, predominantly the activity stems from the leaking fuel elements in the core, and there is thus a desire to quickly and rationally replace such fuel elements.

Ett driftsavbrott i en kärnreaktor är mycket kostsamt. Regel- bundna avställningar görs bl a för utbyte och omflyttning av bränsleelement. Ett mätförfarande för att finna läckande bränsleelement och som är snabbt och kan utföras i samband med sådana utbyten eller omflyttningar, är ekonomiskt lön- samt.An outage in a nuclear reactor is very costly. Regular shutdowns are made, among other things, for the replacement and relocation of fuel elements. A measurement procedure for finding leaking fuel elements, which is fast and can be performed in connection with such exchanges or relocations, is economically profitable.

Läckdetektering av kärnbränsle kan vidtagas med en mångfald av metoder för att utdriva och uppsamla fissionsprodukter från bränsleorgan samt för att ansamla och detektera denna utdrivna mängd. Gemensamt för dessa metoder är att detek- tionsnoggrannheten inte uppnår största möjliga nivå p.g.a. låg och varierande grad av utdrivning av fissionsprodukter från de testade organen, kontamineringar av tagna vatten- eller gasprover, ojämn och stor utspädning samt ojämn an- rikning av fissionsprodukterna.Leak detection of nuclear fuel can be done with a variety of methods for expelling and collecting fission products from fuel means and for collecting and detecting this expelled amount. Common to these methods is that the detection accuracy does not reach the highest possible level due to low and varying degrees of expulsion of fission products from the tested bodies, contamination of water or gas samples taken, uneven and large dilution and uneven enrichment of the fission products.

Ofta skall flera bränsleelement i en härd eller i något lager, t.ex. placerade i samma bassäng som en härd vid sidan av härdbassängen, undersökas efter varandra. Ett beslut om ett element är behäftat med läckage eller ej avgörs med avseende på fissionsprodukternas aktivitetsstyrka i förhål- lande till ett bakgrundsprov eller föregående prov med verk- ligt men ej läckande element. För att erhålla jämförbara och stabila referensvärden för icke läckande element och tydligt kunna urskilja förhöjda mätvärden för läckande element har man tidigare föreskrivit att en renspolning med vatten och luft skall genomföras mellan varje elementtest. I vissa system föreskrivs även en provtagning och test av vatten och gas mellan varje test av ett verkligt element. Dessa för- 508 101 3 faranden har dock nackdelen att spolningarna inte kan ge- nomföras med ett för varje element likartat sätt, även om spolningarna genomförs med automatiserade system. Andra system har ojämn utspädning eller anrikning av fissionspro- dukterna. Spridningen i aktivitetsvärden ger upphov till svårigheter i bedömningen av erhållna resultat.Often several fuel elements must be in a hearth or in some layer, e.g. placed in the same basin as a hearth next to the hearth basin, are examined one after the other. A decision as to whether an element is subject to leakage or not is decided with regard to the activity strength of the fission products in relation to a background test or a previous test with an actual but not leaking element. In order to obtain comparable and stable reference values for non-leaking elements and to be able to clearly distinguish elevated measured values for leaking elements, it has previously been prescribed that a purge with water and air must be carried out between each element test. Some systems also provide for a sampling and testing of water and gas between each test of an actual element. However, these methods have the disadvantage that the flushing cannot be carried out in a manner similar to each element, even if the flushing is carried out with automated systems. Other systems have uneven dilution or enrichment of the fission products. The spread in activity values gives rise to difficulties in the assessment of results obtained.

SYFTEN MED UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för att vid test erhålla detektionsvärden på fissionsgaser med minsta möjliga variation mellan olika hela bränsleelement för att med säkerhet upptäcka ökade detek- tionsvärden vid test av bränsleelement med läckage.OBJECTS OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a method and an apparatus for obtaining, during testing, detection values of fission gases with the least possible variation between different whole fuel elements in order to reliably detect increased detection values when testing fuel elements with leakage.

Ett annat syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett rationellt och ekonomiskt lönsamt sätt att med stor noggrann- het hitta läckande bränsleorgan.Another object of the invention is to provide a rational and economically profitable way of finding leaking fuel means with great accuracy.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett snabbt sätt för att prova igenom ett flertal bränsleorgan för att hitta läckande bränsleorgan.A further object of the invention is to provide a fast method for testing through a plurality of fuel means to find leaking fuel means.

Dessa syften uppnås med ett förfarande, som erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen. Ytterligare särdrag och vidareutvecklingar hos uppfinningen och en anordning för att utföra förfarandet anges i de övriga patentkraven.These objects are achieved by a process which has obtained the features stated in claim 1. Further features and further developments of the invention and an apparatus for carrying out the method are set out in the other claims.

FÖRDELAR MED UPPFINNINGEN I ett on-line mätsystem enligt uppfinningen uppnås ett jäm- viktsförhållande mellan luft och fissionsgaser, som avgasas från provtagningsvattnet vilket tagits som bakgrundsprov eller tagits från element utan läckor.ADVANTAGES OF THE INVENTION In an on-line measuring system according to the invention, an equilibrium ratio is achieved between air and fission gases, which are degassed from the sampling water, which is taken as a background sample or taken from elements without leaks.

Gasmätsystemet "renar sig självt" genom att ny luft och fissionsgaser konstant fylls på i gasmätkretsen med samma sammansättning som råder i luft- och fissionsgassammansätt- ningen i provtagningsvattnet. 508 101 4 En viss långsam ändring i förhållandet luft/fissionsgaser kan uppstå under test av många element, exempelvis kan en paral- lellt pågående processvattenrening ändra förhållandet. En sådan långsam ändring behöver inte påverka mätkänsligheten i mätsystemet enligt uppfinningen. Man kan emellertid tänka sig att härvid göra en löpande förändring av diskrimineringe- nivån, så att även denna ändrar sig med den långsamma änd- ringen.The gas measuring system "cleans itself" by constantly filling new air and fission gases in the gas measuring circuit with the same composition as prevails in the air and fission gas composition in the sampling water. 508 101 4 A certain slow change in the air / fission gas ratio can occur during testing of many elements, for example a parallel process water purification can change the ratio. Such a slow change need not affect the measurement sensitivity of the measurement system according to the invention. However, it is conceivable to make a continuous change in the level of discrimination, so that this also changes with the slow change.

Följaktligen är det genom förekomsten av den ovan beskrivna jämnheten i bakgrundsaktiviteten enklare att upptäcka en aktivitetsökning vid test av ett skadat element än det är med något av de tidigare använda och inledningsvis beskrivna systemen.Consequently, due to the presence of the evenness described above in the background activity, it is easier to detect an increase in activity when testing a damaged element than it is with any of the previously used and initially described systems.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivs närmare nedan i form av exemplifiering- ar och med hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar schematiskt ett lämpligt utförande av en an- läggning med en första utföringsform av ett läck- detekteringssystem enligt uppfinningen, fig. 2 visar en andra utföringsform av ett läckdetekte- ringsssystem enligt uppfinningen, och fig. 3 visar ett diagram, med vars hjälp uppfinningen för- klaras.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail below in the form of examples and with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows a suitable embodiment of a plant with a first embodiment of a leak detection system according to the invention, Fig. 2 shows a second embodiment of a leak detection system according to the invention, and Fig. 3 shows a diagram, by means of which the invention is explained.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Huvudsakligen används två grundläggande sätt för att driva ut fissionsprodukterna ur de läckande bränsleorganen. Man kan antingen höja temperaturen på organen eller sänka det tryck som omger dem. Temperaturen kan höjas genom att vattencirku- lationen runt dem stängs av. Trycket som omger organen kan sänkas, genom att de hissas upp ett stycke i vattnet eller genom att bränsleorganen kapslas in i en behållare som sätts under vakuum.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Mainly two basic ways are used to drive the fission products out of the leaking fuel means. You can either raise the temperature of the organs or lower the pressure that surrounds them. The temperature can be raised by switching off the water circulation around them. The pressure surrounding the means can be reduced by hoisting them up a bit in the water or by encapsulating the fuel means in a container which is placed under vacuum.

Enligt sökandens eget patent US 5383226, avseende läcksökning 508 101 vid kokarreaktorer (BWR), hissas och återsänkes ett bränsle- element, under det att ett flöde av vatten upprätthålls genom bränsleelementet. Vatten sugs ur bränsleelementet och under- kastas analys med avseende på förekomsten av såväl gasformiga som vattenlösliga fissionsprodukter. Även om man kan driva ut fissionsprodukter ur elementen genom uppvärmning av dem föredrar man att påvisa de gasformiga fissionsprodukterna, som drivs ut ur elementet vid hissning, och detta kan utföras både för kokarreaktorer (BWR), varvid man kan använda en s.k. bränslebox, tryckvattenreaktorer (PWR) och för avställda kärnbränsleelement och bränslestavar i dessa. Mätningen skall ha stor känslighet för att man skall kunna påvisa de relativt små mängder av gasformiga fissions- produkter det rör sig om relativt bakgrundsaktiviteten. Att märka är också att den mängd radioaktivt material, som skall påvisas, är liten i förhållande till förekommande vatten- - respektive gasmängder.According to the applicant's own patent US 5383226, regarding leakage detection 508 101 in boiler reactors (BWR), a fuel element is hoisted and lowered, while a flow of water is maintained through the fuel element. Water is sucked out of the fuel element and subjected to analysis with regard to the presence of both gaseous and water-soluble fission products. Although fission products can be expelled from the elements by heating them, it is preferred to detect the gaseous fission products which are expelled from the element during hoisting, and this can be done both for boiler reactors (BWR), whereby a so-called fuel box, pressurized water reactors (PWR) and for decommissioned nuclear fuel elements and fuel rods in these. The measurement must be highly sensitive in order to be able to detect the relatively small amounts of gaseous fission products in question relative to the background activity. It should also be noted that the amount of radioactive material to be detected is small in relation to the amounts of water and gas present.

Uppfinningen beskrivs nedan för en utföringsform med en tryckvattenreaktor (PWR).The invention is described below for an embodiment with a pressurized water reactor (PWR).

I fig. 1, som visar en tryckvattenreaktor med väsentligen samma utformning som den som beskrivs i sökandens eget US- patent nr 5,546,435, ehuru det i detta patent beskrivna läckdetekteringssystemet icke är detsamma. Fig. 1 har därför en del förändringar i det visade läckdetekteringssystemet anpassade till föreligggande uppfinning. 1 betecknar en laddningsmaskin för bränsleelement, 2 reaktorhallsgolvet, utmed vilket laddningsmaskinen kan förflytta sig, 3 reaktor- kärlet, 4 reaktorhärden, 5 en bassäng ovanför reaktorkärlet med reaktorvatten och 6 reaktorvattnet i kärlet och bassäng- en. Laddningsmaskinen är försedd med en lyftmast 7 med en inre kammare, som har tillräcklig volym för att inhysa ett bränsleelement. En gripanordning 8 placerad i ena änden av en lina 9 inuti masten 7 är avsedd att gripa tag i ett lyfthand- tag på det bränsleelement 10, som är i tur att bli testat. En motor 11 drar via linan 9 bränsleelementet 10 in i masten och fissionsprodukter sprider sig därigenom inte i någon större 508 101 6 grad till området omkring denna.Fig. 1, which shows a pressurized water reactor having substantially the same configuration as that described in applicant's own U.S. Patent No. 5,546,435, although the leak detection system described in this patent is not the same. Fig. 1 therefore has some changes in the leak detection system shown adapted to the present invention. 1 denotes a charging element for fuel elements, 2 the reactor hall floor, along which the charging machine can move, 3 the reactor vessel, 4 the reactor core, 5 a basin above the reactor vessel with reactor water and 6 the reactor water in the vessel and the basin. The charging machine is provided with a lifting mast 7 with an inner chamber, which has sufficient volume to house a fuel element. A gripping device 8 placed at one end of a rope 9 inside the mast 7 is intended to grip a lifting handle on the fuel element 10, which is in turn to be tested. A motor 11 pulls the fuel element 10 into the mast via the line 9 and fission products thereby do not spread to any great extent to the area around it.

Bränsleelementet 10 lyfts uppåt, men så att hela elementet ändå är omgivet av vatten 12. Genom lyftningen minskar vat- tentrycket omkring bränsleelementet 10.The fuel element 10 is lifted upwards, but so that the entire element is still surrounded by water 12. As a result of the lifting, the water pressure around the fuel element 10 decreases.

En vattenledning 14 med en pump 13 sträcker sig från ett avpassat avstånd nedanför ytan av vattenpelaren 12 i masten 7, som är öppen i sin undre del. Genom uppumpningen av vatten med pumpen 13 fås detta att strömma inuti masten 7 från dess undersida omkring bränsleelementet 10.A water line 14 with a pump 13 extends from a suitable distance below the surface of the water column 12 in the mast 7, which is open in its lower part. By pumping water with the pump 13, this is caused to flow inside the mast 7 from its underside around the fuel element 10.

Vatten pumpas av pumpen 13 till en gasseparator 22. Gassepa~ ratorn 22 har minst ett gasutrymme 23 och en vattenreservoir 24. Gasutrymmet och vattenreservoiren är åtskilda med ett vattenlås 25. Vattnet finfördelas, eller atomiseras, lämpli- gen med hjälp av spray-anordningar 26 vid införandet i gasut- rymmet 23.Water is pumped by the pump 13 to a gas separator 22. The gas separator 22 has at least one gas space 23 and one water reservoir 24. The gas space and the water reservoir are separated by a water trap 25. The water is atomized, or atomized, suitably by means of spray devices 26. upon insertion into the gas space 23.

Den från vattnet befriade gasen, vilken innehåller åtminstone en del fissionsprodukter, som alltid finns som en bakgrunds- aktivitet i en bränslereaktor, blandas med den i gassepara- torn 22 tidigare befintliga gasen. Gasen avfuktas, torkas och befrias från jod på konventionellt sätt i en anordning 32 och pumpas av en pump 31 företrädesvis kontinuerligt i en krets 27 genom en mätkammare 28 samt tillbaka till gasseparatorn 22. I mätkammaren 28 analyseras gasen beträffande momentan förekomst av i gasfas befintliga fissionsprodukter.The gas liberated from the water, which contains at least some fission products, which are always present as a background activity in a fuel reactor, is mixed with the gas previously present in the gas separator 22. The gas is dehumidified, dried and freed from iodine in a conventional manner in a device 32 and pumped by a pump 31 preferably continuously in a circuit 27 through a measuring chamber 28 and back to the gas separator 22. In the measuring chamber 28 the gas is analyzed for the instantaneous presence of gas phase fission products. .

Ett gastryck byggs upp i gaskammaren 23 och trycker vatten- nivån nedåt i vattenlåset 25, så att gasen bubblar upp och lägger sig i den övre delen av vattenreservoiren 24. Denna överblivna gas leds till stationens normalt förekommande avgassystem via en ledning 36. Det avgasade vattnet leds tillbaka till bassängen 5 via en vattenledning 37. Fissions- gaserna varken utspäds eller anrikas i gasutrymmet 23 och i kretsen 27. När den egentliga mätningen på bränsleelementen väl har kommit igång påfylls gaserna i testenheten ständigt till det vid varje testtillfälle rådande förhållande mellan 508 101 7 fissionsgaser och inaktiva gaser i det uppumpade reaktorvatt- net.A gas pressure builds up in the gas chamber 23 and pushes the water level downwards in the water trap 25, so that the gas bubbles up and settles in the upper part of the water reservoir 24. This residual gas is led to the station's normal exhaust system via a line 36. The degassed water is returned to the basin 5 via a water pipe 37. The fission gases are neither diluted nor enriched in the gas space 23 and in the circuit 27. Once the actual measurement of the fuel elements has started, the gases in the test unit are constantly replenished to the prevailing ratio between 508 101 7 fission gases and inert gases in the pumped reactor water.

Vid uppfinningen avgasas så mycket bakgrundsvatten vid början av en mätsekvens innan den egentliga mätningen på bränsleele- ment påbörjas, att alla i gasmätkretsen 27 befintliga gaser byts ut mot gaser innehållande inaktiva gaser med inblandning av fissionsgaser dragna från vattnet i reaktorn, så att det verkliga förhållandet mellan fissionsgaserna och de övriga inaktiva gaserna upprättas i mätkretsen. Det därvid uppnådda fissionsgas/gasförhållandet är mycket stabilt och fortsätter att råda vid den efterföljande kontinuerliga undersökningen av icke läckande bränsleelement. Endast om gasförhållandet ändras, t.ex. på grund av parallellt pågående rening av bassängvattnet 5, kan en långsam ändring detekteras, en ändring som inte stör mätresultatet utan snarare bevisar utrustningens goda mätnoggrannhet.In the invention, so much background water is degassed at the beginning of a measurement sequence before the actual measurement of fuel elements begins that all gases present in the gas measuring circuit 27 are exchanged for gases containing inactive gases with admixture of fission gases drawn from the water in the reactor, so that the actual ratio between the fission gases and the other inert gases is established in the measuring circuit. The fission gas / gas ratio thus obtained is very stable and continues to prevail in the subsequent continuous examination of non-leaking fuel elements. Only if the gas ratio changes, e.g. due to parallel ongoing purification of the pool water 5, a slow change can be detected, a change that does not interfere with the measurement result but rather proves the good measurement accuracy of the equipment.

När ett läckande bränsleelement testas, erhålles en klar ökning av fissionsgasmängden i detekteringskretsen. Därmed erhålles en stor möjlighet att detektera och läckagebestämma bränsleelement även med litet läckage av fissionsprodukter.When a leaking fuel element is tested, a clear increase in the amount of fission gas in the detection circuit is obtained. This provides a great opportunity to detect and determine leakage of fuel elements even with a small leakage of fission products.

Mätkammarens 28 signal signalbehandlas i en signalbehand- lingskrets 33, och kretsen visar resultatet av detekteringen på en skärm 35 eller på en skrivare e.d. Företrädesvis data- behandlas mätvärdet i signalbehandlingsenheten 33 under varje undersökning av ett bränsleelement och det behandlade värdet måste hålla sig under ett förbestämt värde, diskrimineringe- nivå, för att elementet skall betraktas som helt. Denna databehandling kan t.ex. vara en enkel integering av mätsig- nalen under en bestämd tid men kan även vara av mera kompli- cerat slag.The signal of the measuring chamber 28 is signal processed in a signal processing circuit 33, and the circuit shows the result of the detection on a screen 35 or on a printer or the like. Preferably, the measured value in the signal processing unit 33 is data-processed during each examination of a fuel element and the processed value must remain below a predetermined value, level of discrimination, in order for the element to be considered complete. This data processing can e.g. be a simple integration of the measurement signal for a certain period of time but can also be of a more complicated nature.

Under undersökning av ett bränsleelement utan läcka erhålles en i stort sett konstant signal på presentationsenheten 35.During examination of a fuel element without leakage, a substantially constant signal is obtained on the display unit 35.

När däremot ett bränsleelement med läcka påträffas erhålles den bild, som visas i fig. 1, på enheten 35, dvs efter en första tid med lågt värde sker en ökning. Det värde, som 508 101 8 representerar fissionsgasandel, stiger nu över det tillåtna, och signalbehandlingskretsen ger signal till en larmkrets 34, som ger larmsignal till en operatör e.d.On the other hand, when a fuel element with a leak is found, the image shown in Fig. 1 is obtained on the unit 35, ie after a first time with a low value an increase takes place. The value, which represents fission gas share, now rises above the allowable, and the signal processing circuit gives signal to an alarm circuit 34, which gives alarm signal to an operator e.d.

Signalbehandlingsenheten 33 eller larmkretsen 34 styr av- stängning av pumpen 13. Enheten 33 är även kopplad till laddningsmaskinen 1, dels för att styra dess manövrering med upptagning, lägesändring och sänkning av varje kärnbränsle- element 10 och dels, via laddmaskinens egen indikering av motorns 11 position, för att avkänna när det bränsleelement , som för tillfället skall mätas, befinner sig i läge för det.The signal processing unit 33 or the alarm circuit 34 controls the switch-off of the pump 13. The unit 33 is also connected to the charging machine 1, partly to control its operation with pick-up, change of position and lowering of each nuclear fuel element 10 and partly, via the charging machine's own indication of the engine 11 position, to detect when the fuel element currently to be measured is in position for it.

En operatör kan även vid en kontrollpanel innefattande t.ex. tangentbord, spakar e.d. ge yttre styrning till signalbe- handlingskretsen för att t.ex. vid kontrollpanelen manuellt styra eller programmera in en mätsekvens för de olika bräns- leelement och omflyttning av dem till olika positioner.An operator can also with a control panel comprising e.g. keyboards, levers, etc. provide external control to the signal processing circuit to e.g. at the control panel, manually control or program a measuring sequence for the various fuel elements and move them to different positions.

I den i fig. 2 visade andra utföringsformen av mätsystemet enligt uppfinningen, där lika delar med den första utförings- formen har erhållit samma referensbeteckningar, förs inte gasen från mätkammaren 28 tillbaka till gasseparatorns gas- kammare 26 utan pumpas med en pump 38 direkt till kärnreak- torns avgassystem.In the second embodiment of the measuring system according to the invention shown in Fig. 2, where equal parts with the first embodiment have received the same reference numerals, the gas from the measuring chamber 28 is not returned to the gas chamber 26 of the gas separator but is pumped with a pump 38 directly to the nuclear reactor tower exhaust system.

Vid uppfinningen utnyttjas det faktum att icke läckande kärnbränsleelement inte avger väsentligt fler fissionsproduk- ter än vad som normalt finns i det vatten, i vilket de är placerade. I det i fig. 3 visade tidsdiagrammet visas för- hållandet mellan mängden ursprunglig gas 40 i mätkretsen, mängden luft 42 som separerats ur det vatten som omger bräns- lestaven och mängden däri förekommande radioaktiva fissions- gaser 41, som en funktion av tiden under en mätning av en sekvens av bränsleelement.The invention utilizes the fact that non-leaking nuclear fuel elements do not emit significantly more fission products than are normally present in the water in which they are placed. The timing diagram shown in Fig. 3 shows the relationship between the amount of original gas 40 in the measuring circuit, the amount of air 42 separated from the water surrounding the fuel rod and the amount of radioactive fission gases 41 contained therein, as a function of time during a measuring a sequence of fuel elements.

Den från vattnet avgasade gasmängden 41 och 42 kan exempelvis uppgå till ca 1 liter/minut, där andelen av fissionsgaserna 41 är mycket små i förhållande till de övriga gaserna 42. Om las 508 101 9 man antar att den totala ursprungliga gasvolymen i mätkretsen är ca 1 liter, står det klart att fissionsgaserna 41 inte kan uppnå någon väsentlig andel av gasmängden i detektorkretsen.The amount of gas 41 and 42 degassed from the water can, for example, amount to about 1 liter / minute, where the proportion of fission gases 41 is very small in relation to the other gases 42. If it is assumed that the total original gas volume in the measuring circuit is approx. 1 liter, it is clear that the fission gases 41 cannot achieve a significant proportion of the amount of gas in the detector circuit.

Vid påbörjad undersökning vid tiden qginnehåller gasutrymmet 23 och gaskretsen 27 den ursprungliga gasen 40, som finns när läcksökningsutrustningen är inaktiv. Gasen 40 är då huvud- sakligen den samma som den omgivande luften. För att denna gas inte skall påverka mätresultatet, sugs enbart reaktorvat- ten eller bassängvatten 5 upp till gasseparatorn 22 under en första period, mellan tidpunkterna to och t,, som i praktiken kan ta ca 5 min. Detta reaktorvatten kan tas utanför masten 7 men det går i och för sig även att tas från det inre av masten 7, varvid masten då inte innehåller något bränsle- element. Under detta skede befrias således gassystemet från den ursprungliga gasen 40 och ersätts med den inaktiva gasen 42 och fissionsgaserna 41, som dragits från reaktorvattnet.Upon examination at time q, the gas space 23 and the gas circuit 27 contain the original gas 40, which is present when the leak detection equipment is inactive. The gas 40 is then essentially the same as the ambient air. In order for this gas not to affect the measurement result, only the reactor water or pool water 5 is sucked up to the gas separator 22 during a first period, between the times to and t, which in practice can take about 5 minutes. This reactor water can be taken outside the mast 7, but it is in itself also possible to take it from the inside of the mast 7, the mast then not containing any fuel element. During this stage, the gas system is thus freed from the original gas 40 and replaced with the inert gas 42 and the fission gases 41 drawn from the reactor water.

Därefter vidtar vid tiden tlmätningen av de olika bränsle- elementen i härden 4.Thereafter, over time, the measurement of the various fuel elements in the core 4 takes place.

Under ständig vattensugning med pumpen 13 tas det ena bräns- leelementet efter den andra in i masten. Detektorns 28 signal avläses och kan visas på presentationsenheten 35, dvs en skärm och/eller en skrivare, åtminstone under den tid varje element befinner sig under transport. De värden, som finns mellan de egentliga mätningarna, kan ju eventuellt betraktas som för ointressanta för att presenteras.During constant water suction with the pump 13, one fuel element after another is taken into the mast. The signal of the detector 28 is read and can be displayed on the display unit 35, i.e. a screen and / or a printer, at least during the time each element is in transport. The values that exist between the actual measurements can possibly be considered too uninteresting to be presented.

Så länge som de undersökta elementen icke är behäftade med läckor erhålles en i stort sett konstant signal. Detta repre- senteras av de i stort sett jämna partierna 43, som represen- terar andelen fissionsgaser i gasen i gaskretsen under varje mätning av ett helt element. Partiet 44 i fig. 3 visar vad som händer, när ett läckande element påträffas. Värdet på andelen fissionsgaser ökar nu och indikerar upptäckten av ett element med läckage, och signalbehandlingskretsen ger signal till larmkretsen 34, t.ex. vid tidpunkten t, eller så snart värdet har överskridit en diskrimineringsnivå e.d. 508 101 Den larmade operatören ser till att det läckande bränsleele~ mentet tas ur drift, dvs tas ur härden för lagring på annan plats. Därefter måste hela provsystemet renspolas med vatten och luft. Detta pågår mellan tidpunkterna tz och t,. Efter tiden tg omstartas systemet med den första perioden med insprutning av enbart reaktorvatten i gasseparatorn 22 fram till tidpunkten tﬂ, varefter undersökningen av resterande bränsleelement återupptas och fortsätts tills nästa läckande bränsleelement påträffas. Genom att på detta sätt renspolning av testsystemet inte behöver vidtas efter test av varje element blir mätmetoden enligt uppfinningen betydligt snab- bare än flertalet av de gängse och dessutom uppnås den över- raskande effekten att mätresultatet vid uppfinningen även blir väsentligt mera tillförlitligt, därför att bakgrundsni- vån kan hållas mycket jämn.As long as the examined elements are not affected by leaks, a substantially constant signal is obtained. This is represented by the substantially even portions 43, which represent the proportion of fission gases in the gas in the gas circuit during each measurement of an entire element. The portion 44 in Fig. 3 shows what happens when a leaking element is found. The value of the proportion of fission gases now increases and indicates the detection of an element with leakage, and the signal processing circuit gives a signal to the alarm circuit 34, e.g. at time t, or as soon as the value has exceeded a level of discrimination e.d. 508 101 The alarmed operator ensures that the leaking fuel element is taken out of operation, ie taken out of the hearth for storage elsewhere. The entire test system must then be flushed with water and air. This takes place between the times tz and t ,. After time tg, the system is restarted with the first period of injection of only reactor water into the gas separator 22 until time t ﬂ, after which the examination of the remaining fuel elements is resumed and continued until the next leaking fuel element is found. Because in this way flushing of the test system does not have to be done after testing each element, the measurement method according to the invention becomes significantly faster than most of the conventional ones and in addition the surprising effect is achieved that the measurement result in the invention also becomes significantly more reliable. - the floor can be kept very even.

Beräkningar, som utförs av signalbehandlings- och styrenheten 33, presenteras under mätning på presentationsenheten 35 samt lagras i enheten 33 för slutlig sortering, varifrån mätdata kan hämtas och presenteras på vedertaget sätt.Calculations performed by the signal processing and control unit 33 are presented during measurement on the presentation unit 35 and stored in the unit 33 for final sorting, from which measurement data can be retrieved and presented in an accepted manner.

Claims

10 20 25 30 35 508 101 ll Patent claim

A method for detecting leaking nuclear fuel means among a plurality of nuclear fuel means (4), which are to be tested in sequence one after the other and which are immersed in a surrounding liquid (5), such as water, wherein in a detection operation of each nuclear fuel means the liquid around this is absorbed and its gas content is separated and analyzed in a test unit (22-37; 22-38) for the presence of gaseous fission products, characterized by A. measurement in the test unit of the proportion normally in liquid gaseous fission products in - holding to the gas normally present in the liquid; B. continuously measuring in the test unit the proportion of gaseous fission products in the liquid around one nuclear fuel means after another until a leaking nuclear fuel means is found, which gives an increased proportion of gaseous fission products; C. cleaning the test unit and resuming the sequential measurement of residual nuclear fuel means until the next leaking nuclear fuel means is found, and D. repeating the measurement in sequence and purifying at the leaked nuclear fuel means until the examination of the nuclear fuel means is completed.

Method according to claim 1, characterized by suction of the liquid to the test unit at a distance from the nuclear fuel means for a time long enough for substantially only gas originating from the liquid to be in the test unit before the measurement of the proportion of fission products normally present in the liquid is performed and / or before resuming the measurement of the remaining nuclear fuel means after a cleaning of the test unit.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a fuel means is classified as leaking, when a level related to the measurement is above a discrimination level related to the proportion of gaseous fission products normally present in the liquid at the time of the test.

Method according to any one of the preceding claims, characterized by processing the measuring signal of the test unit during a test period for each fuel means, comparing it with a value obtained by the same processing of the measuring signal during a test period for the liquid only, and temporarily stopping the cleaning unit, the processed measurement signal exceeds a level of discrimination, which is in relation to the comparative value.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the waveform of the test unit's measurement signal is analyzed during a test period and a comparison with a value obtained by the same type of analysis of the measurement signal from the liquid alone and a temporary stop for cleaning the test unit if the analyzed the measurement signal exceeds a level of discrimination, which is related to the comparison value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the test unit the gas, after it has been analyzed, is returned to be mixed with the separated gas, so that it is the mixed gas which is analyzed, and excess of the mixed the gas is removed from the test unit. in

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the gas in the test unit is removed from the test unit after being analyzed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is suitable for testing both nuclear fuel elements and nuclear fuel rods.

Device for detecting leaking nuclear fuel means among a plurality of nuclear fuel means (4), which are to be tested in sequence one after the other and which are immersed in a surrounding liquid (5), such as water, wherein in a detection operation of each nuclear fuel means the liquid around this is sucked up and its contents on gases are separated and analyzed for the presence of gaseous fission products in a test unit (22-37; 22-38) comprising a signal processing and control circuit (33) and a liquid suction device (13) which sucks the liquid to the test unit, characterized in that the signal processing unit (33) normally controls the liquid suction unit (13) to be activated; that the test unit is arranged to measure the proportion of gaseous fission products normally present in the liquid in relation to the gas normally present in the liquid and then measure in a continuous sequence the proportion of gaseous fission products in the liquid around one nuclear fuel means after another until a leaking nuclear fuel means is found; giving an increased proportion of gaseous fission products; if the leaking nuclear fuel means is found, the signal processing unit deactivates the liquid suction unit and to purify the test unit and then activate the liquid suction unit (13) and resume the sequential measurement of the remaining nuclear fuel means until the next leaking nuclear fuel means is found, and then the detection is found. leaking nuclear fuel means until the investigation of the nuclear fuel means is complete.