Sicherheitsbericht für BR2-Material

KFK 39f-
Oktober 1965
Institut für Reaktorentwicklung
Sicherheits bericht für BR2 - Material-Bestrahlung sversuche,
Projekt Mol 2
Untersuchung des Kriechverhaltens von Can-Materialien
unter Bestrahlung
KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE
Oktober 1965
KFK
396
Institut für Reaktorentwicklung
Sicherheitsbericht für BR2-Material-Bestrahlungsversuche,
Projekt Mol 2
Untersuchung des Kriechverhaltens von Can-Materialien
unter Bestrahlung
von
K.Gast und W.Kramer
Gesellschaft für Kernforschung mbH •• Karlsruhe
Diese Arbeit wurde im Rahmen der Assoziation zwischen der
EUROPÄISCHEN ATOMGEMEINSCHAFT und der GESELLSCHAFT FÜR KERNFORSCHUNG
auf dem Gebiet der schnellen Reaktoren durchgeführt.
~~tsverzeichnis
Seite
Einleitung
1
AuslegunG der Bestrc.h1ungseinricl1tung
1
AllgeMeine Gesichtspunkte
Aus1GbUllcsd~ten und ~lordnunb der Bestrahlungsproben
1
3.
Bestrahlungsprogr~LThl
4
4.
Besc~1reibun.;
2.1
4.2
4.3
4.4
2
(e:.:' Bes trc..hlUh[;Seinrich tung
Bes tr;:;,hluncs1:2.näle
5
Bestrahlungseinsatz
6
Hel iun-Drucl:vB::-sorcung
8
5
TeBperatur-Recel~lage
11
5.
5.1
5.2
5.3
HandhabunG des Bestrc..hlungseinsatzes
12
Binbau
12
Ausbau
13
Operationen in der lleißen Zelle
14
6.
Tr2.ns)ortfr2.Gen
14
6.1
Trans~ort
der Bestrc..hlunGseinsätze von Kar1sruhe
nach lIo1
14
Transport c":.o:, bestre.hl ten Proben von Nol n2.ch
ICarlsruhe
14
7.
Vorversuche und
14
8.
Sichcrhei tsbetrC'.c~\tun--:,'en
6.2
~rprobunGen
Al:tivi tä ten
16
16
16
Feste Aktivitäten
16
TritiULl
lIech. Fes tigl:ei t de:c Best::c,,-hlun(;s;:'2.pse1
17
Äußerer uberdruck
20
llUlerer Überclruck
20
beim Ein-unC Ausbau
Elestische Durchbiesung de~~ K2.pse1 beim :Sinbau
21
21
Sicherheit
22
Reaktivitätsbcitrc..g
Be2.ns~ruchunG
9.
Gc~en
Sieden 2.n <.ler Kapseloberfläche
Kurze Störfc..1lana1yse
20
24
Verzeichnis der
Abbildung NI'.
Abbildunge~_und
1
Bestrahlungseins~tz
Tabellen
"
"
2
Prüfling
"
I1
3
:Drucl::versorgu.~lG'sschemB
"
I1
4
Temperatur-ReGel~nlage, Schaltplan
"
I1
5
A~:ti vi L','c
"
11
6
Durchbiegune; des
bein Einbau
Tabelle
1
11
2
Gewichte der Legiertmgselenente im Corebereich von -373 bis + 267
11
3
y-Spel:trUI:l der festen Al:tivi täten
"
4
Verteilun::; (~er
nen Isoto~)e
11
5
Durc~:
des Bestl'.:::.hlungseinsatzes im
Corebereich von - 373 bis + 267
vorlieGenden Bericht \'Tirel der
ersetzt.
Ilestr~hlun-:;seinsatzes
Al:tivit~:ten
Je~icht
auf die einzel-
2. ?hasp. von Hai
1964
1. Einleitung
Bei der Aus\'Tahl geeigneter Can- und Struktur\lerkstoffe für einen
Schnellen Brutreaktor ist deren Anfälligkeit gegen Strahlenschäden ein wichtiges Kriterium. Insbesondere bei Canwerkstoffen ist
die Frage von Bedeutung, bis zu \reIcher Temperatur das Hüllmaterial
dem inneren Druck durch die Ausdehnung des Spaltstoffes und die
Freisetzung von Spaltgasen für die Einsatzdauer eines Brennelementes standhält. Je genauer diese Temperatur ermittelt werden kann,
desto höher kann die Oberflächentemperatur der Brennelemente zugunsten des thermischen \lirkungsgrades und/oder einer kleineren
Kühlmi ttelulli\lälzleistung angesetzt \Jerden. Es soll deshalb eine
Reihe von aussichtsreichen
Herkstoffen auf ihr mechanisches Ver-
hulten unter Bestrahlung in einen mögliehst hohen schnellen Fluß
untersucht werden.
Die Bestrahlunesversuche , bezeichnet mi t "Projekt Hol 2", \'lerden
im Reaktor BR2 in 1101 durchgeführt und betreffen die Bestrahlung
von Hüllröhrchen unter Innendruck bei regelbarer Temperatur, um
Aussagen über die ZeitstandfEstigkeit verschiedener Hüllwerkstoffe
zu gewinnen.
2. Auslegung der Bestrahlungseinrichtung
2.1. Allgemeine Gesichtspunkte
Die Experimentiereinrichtung soll die Ill.Jglichkei t bieten, verschiedene hochwarmfeste LegierunGen unter annähernd den gleichen BedinGUngen, denen sie uls Brennstoff-Hüllmaterial in einem SchnellenBrutreaktor ausgesetzt sein \-lerden, auf ihr TeI:lperatur-Standzei tverhalten zu untersuchen. Für die Auswahl des Bestrahlungsortes im Core
des BR 2 waren folgende Gesichtspunkte maßgebend:
Die Prüflinge sollen einem möglichst hohen schnellen Neutronenfluß &usgesetzt sein.
Die Bestrahluneskosten sollen durch Verwendung eines Kanals
nit kleinem DurchI:lGsser niedrig gehalten werden.
Es soll ein Bestrahlungseinsatz mit einer Vielzahl von lfußund Versorgungsleitungen so eingebaut werden,daß der normale
Betrieb des Reaktors nicht gestört wird,und ein Brennelement\'lechsel ohne Ausbau des Einsatzes vorgenommen werden kann.
Als
Bestr~hlungskanal
wurde aus diesen Gründen das Innere eines 6-
schaligen Brennelementes gewählt. Es sollen je\Yeils zwei
~insätze
gleichzeitig in 2 Kanälen bestrahlt werden.
- 2 -
- 2 -
Eeide Kanäle sind. durchgehend, d.h. sie haben eine Durchführung am
unteren Reaktordec1:el, durch die alle
II~
..und Versorgunsslei tungen
in den sub pile room gefiU1rt werden. Der Einbau der BestrahlungseinsEtze erfolgt von oben. Die Erenneleoente können unabhßnGig von
den Dinsf.tzen ausGel1echsel t ,,,erden.
Die Probekörper sind Gasdicht verschlosseneRöhrchen, d.ie oi t einem
steuerbaren HeliuB-Intlencruck von uaxinal 450 ata beaufschlaGt werden
können und deren Temperatur
~urch
elektrische Innenheizung über eine
elektronische Recelanlac;e l:onstant t;ehal ten 'lire::.. Die TeLlperatur 'lird
Dit drei IIantel-TherDoelenenten je PrüflinG gemessen und
~egistriert.
Die Daten der PrüflinGe sind folGende:
7,0 Dm
0,4 mm
62,0 mn
AuBendurchmesser
Uanddicke
Gesn.ntlänge
Länge der Heizwendel
Heizleiter
Thermolcoax
nm
34
1 Nc I 075/15
[lax. elel:tr. IIeizleistung
250 \1att
cax.
Oberfl~chentemperatur
nax.
Innen(~rucl:
800 0 C
450 ata
Heliun
FüllGas
In einem Bestrahlungseinsatz sind 8 Prüflinge koaxial ['.l1georclnet,
von denen jeder über 3 zvleipoliGe
Ther~oeleilentleitunGen,
eine Heiz-
stromlei tung und ein Kapillarrohr für die DruckkonstanthaI tung rü t
der Kontrolleinrichtunc in 3R2-Betriebscebäude verbunden ist. In z'lei
Bestrahlungskan~len können
also gleichzeitig 16 Prüflinge bei ver-
schiedenen Tempern.turen und unter beliebiger mechanischer Spannung
bestrahlt werden.
Entscheidend für den Aussage\1ert des Experimentes ist die Genauigkeit,
mit der die \landtemperatur der Proben Genessen und über eine bestinnte
lIeBLinGe und eine 12.ncere Bestrallluncszei t konstant behalten \lerclen
l:ann, bzvl. mit der systeLlatische TeL1l)eraturfehler rechnerisch eliminiert
verden können; denn relativ kleine TenperaturänderunGen haben bereits
eine erhebliche Verl::ürzung ocler VerLo.l1C'GrunG c1er Standzeitzur FolGe.
-3-
." 3 Die durch Temperaturfehler verursachte streuung der ermittelten
Zeitstandwerte muß deshalb klein sein gegenüber der durch Strahlenschäden zu erwartenden Veränderung der Ilaterialkennwerte. Die zeitliche Temperaturkonstanz
ist durch eine Präzisions-Regelanlage mit
einer Genauigkeit von ca. ± 1 oe ge~ährleistet. Sehr schwierig ist
es dagegen, die Oberflächen temperatur exakt zu Qessen und über einen
gewissen Bereich der Proben örtlich konstant zu halten, weil durch
den hohen y-Fluß im BR 2 und die daraus resultierende hohe spezifische Heizleistung der Proben einerseits und die kleinen Abmessungen
der Bestrahlungskapsel andererseits erhebliche Temperaturgradienten
in der Umgebung der Probenoberfläche entstehen. Die Prüflingsrährchen
sind deshalb innerhalb eines gemeinsamen Hüllrohres von einem mit
Helium gefüllten Ringraum umgeben, der bis auf die Thermoelemente frei
von lIeßlei-tungen ist, die die Temperaturverteilung beeinflussen würden. Dieser Ringraum ist so dimensioniert, daß die Temperatur der
Prüflinge durch die maximale y-Absorption von 16 Vatt/g bei abgeschaltetem elektro Heizstrom einen \Jert von 500 oe nicht überschreitet, so
daß bei der niedrigsten Versuchstemperatur von 550 oe noch elektrisch
geregelt verden kann. Je größer der die Prüflinge umgebende Gasspalt
ist, desto kleiner bleiben dia Einflüsse von l1aßabweichungen, Exzentri'7
zität und Dehnung der Proben auf ihre Temperaturverteilung. Der bis
zur äußeren Kapselwand verbleibende Ringraum besteht deshalb aus einem
Aluminiumrohr, in das sämtliche l1eß-und Versorgungsleitungen eingebettet
sind. Dadurch wird erreicht, daß der größte Teil des Temperaturgefälles
zwischen Probenoberfläche und Kühlwasser für den Gasspalt zur Verfügung
steht. Die Ausdehnungsmö0lichkeit
Kriechvorganges
der Prüflingsröhrchen während des
beträgt auf G'rund des zuischen Prüfling und Proben-
träger vorgesehenen Ringspaltes und bei Berücksichtigung der auf dem
Prüfling angebrachten Thermoelemente ca. 14%. Falls eine weitere Dehnung während der Bestrahlung stattfindet, ,vürde der Prüfling am Probenträger anliegen, wodurch eine freie Dehnung nicht mehr möglich wäre.
Ein Teil der zum Einsatz kommenden Uerkstoffe hat Bruchaehnirigon
von ca. l~, so daß hierbei keinerlei Schwierigkeiten auftreten. Eine
2. Gruppe von Haterialien besitzt jedoch Bruchdehnungen von ca. 30%
und mehr. Um bei fortschreitendem Kriechen zu verhindern, daß solche
Pr~flinge
sich soweit aufblähen, daß ein Anliegen an den Probeträger
stattfindet, ist der oberste Probenträger jedes Einsatzes mit einem
kleinen elektrischen Kontakt ausgerüstet, der bei Erreichung von
- 4 -
- 4 ca. 8
~~
Dehnung eine Anzeige beuirkt, so daß die Heizung und Druck-
belastung für den betreffenden Prüfling außer Betrieb gesetzt werden
können. TIer Zeitpunkt der Außer-Betriebnahme wird vom Bedienungspersonal der AnlaGe aufgeschrieben; dadurch ist es möglich, eine
AussaGe über den
Ze~um
zu
m~chen,
in welchem eine bestimmte Dehnung
eingetreten ist.
Es ist zu eruähnen, daß diej enigen Prüflinge, \'181che in der mit
Kontaktvorricht~Ulg ausGestatteten
Grü~den
nur mit 2
The~oelementen
Position einGebaut sind, aus Platzausgerüstet werden können.
Die Bestrahlungen sollen in den beiden durchgehenden und Gleichwertigen Kanälen C 41 und C 319 gleichzeitig
\vobei insgesamt 14 Bestrahlungseinsätze mit
~urchgeführt
zusaL~len
werden,
112 2roben
zur Bestrahlung gelanGen. Die Belegung beider Kanäle wird sich
inSceSaI:lt o.uf ca. 18 lIonate ers trecl:en. Die lIaterialausuahl Gliedert
sich in z\lei VersuchsGruppen.
Versuchscruppe A:
austenitischer Stahl 20/25 er Ni
"
Incoloy 800
1nconel X 750
"
16/13 er lTi Nb
Versuchsgruppe B:
1nconel 625
1nconel 718
V - 20 Ti
V - 20 Ti ... 10 Nb
Im einzelnen handelt es sich um 80 Prüflinge der Versuchsgruppe A
(10 Bestrahlungseinsätze) ~Uld um 32 PrüflinGe ~er Versuchsgruppe B
(4 Bestrahluncseinsätze).
Als
BestrahlunGs~auer sind
drei verschiedene Zeiten vorgesehen:
2, 4 und 8 Reaktorzyklen. Die Versuche .,erden bei zwei Temperaturen
durchgeführt, und zvar bei 600 und 700°C.
Die Drücke in den einzelnen Prüflingsröhrchen richten sich nach der
Ilerkstoffart une: sind gestaffelt in prozentuale Anteile eines Bezugswertes, der selbst von Versuchsziel abhängig ist.
- 5 ..
Die Drücke werden demnach im wesentlichen im Bereich von 40 bis 400 atü
liegen,
In der VersuchsGruppe A sind bezüGlich ihrer
Duktilit~t z~rei
ver-
schiedene Legierungstypen zu unterscheiden:
Aus Vorversuchen und Literaturangaben hat sich ergeben, daß die
LegierunGen 16/13 Cr Ni Nb und Inconel X 750 selbst beim Bruch nur
Dehnungen unterhalb 1
% er~eichen,
Solche geringe Dehnungen sind
jedoch in der Heißen Zelle nur schuerlich meßbar, so daß Iür diese
beiden
Leßiel~ngen
eine Zeit-Bruch-Untcrsuchung vorgesehen ist; die
Röhrchen sollen also innerhalb der Bestrahlungszeit zu Bruch gehen.
Demgegenüber sind jedoch die Legierungen 20/25 Cr Hi und Incoloy 800
sehr duktil, so daß hierbei innerhalb der Versuchszeit eine Deßbare
DehnunG, jedoch kein Bruc:_ angestrebt \Tirdl Die Auslegung der Be-
%zu,
strahlungskapsel l~ßt eine I~xiDaldehnung von 14
Eine UnterteilunG der Legierungen der Versuchsgruppe B ist erst nach
Abschluß der Vorversuche möglich.
Die Richtanalysen der für die Bestrahlung vorgesehenen Legierungen
sind aus der Tabelle 1 in Anhang ersichtlich.
&.
Beschreibung der Bestrahlungseinrichtung
.4..,1
Bestrahlungskan~le
Als Bestrahlungskanäle sind die Position C 41 und C 319 im Core des
BR2, bestückt mit je einem Standardbrenneleuent vom Typ S VI i , vorgesehen. Beide Kanäle sind um einen Hinkel von 5 23 i 59~f gegen die
0
Vertikale seneigt und beiden ist eine Flanschdurchführung im Boden
des Reaktorbehälters zugeordnet, Den eiGentlichen BestrahlungskenaI
bildet das Zentralrohr des BEls nit einem Innendurchmesser von 20,9 Dm;
nach AbZUG eines Kühlspaltes von 1,75
tffil
verbleibt für den Bestrahlungs.
einsatz im Corebereich ein nutzbarer Durchmesser von 17,4 nm.
Unterhalb des Brennelementes hat das FührunGsrohr eine lichte
von 80,14
11L1.
~reite
Für das !Cühhrasser steht in diesen Bereich bei einge.
bautem Versuchs einsatz ein Ringspalt von 12,57 um zur Verfürrung,
-6..
- 6 4.2
Eestrahlungseinsat~
Die Außenhülle des Eestrahlungseinsatzes ist ein sehr schlankes, sich
nach unten mehrfach erweiterndes Edelstahlrohr mit einer Gesamtlänge
von ca. 5800 rum (s::i.che Abb.l). Der Oberteil der Kapsel, in dam koaxial
die 8 Prüflinge sitzen, he.t e:i.11.:,n Auss<md:::.:cC!llJ)')s8C'r von :.7,4
rt?
und
eine Uanddicke VQ~.1 1 Bill; er s (;üt~t sich ['.'J.f der Höhe -:. 280 r!m übe:~ c.r::d.
Zentrierrippen gegen das Innenrohr des Brennelemontes ab. Unterhalb des
Cores erweitert sich das Kapselrohr auf einen
Lurchmesser von 55
~.;
bei einer \landdicke von 5 mm. Ober-und Hi ttel teil sind an der Durchmessererweiterung miteinander verschueißt (nach dem Einbau der Prüflinge). Der Kapselmittelteil ist auf den Höhen - 1105 mm und-2025 mm
mit je 3 Rippen in dem ErenneleBent-Führungsrohr zentriert. In seinem
Inneren sind Kupplungen für Thermoelementleitungen und Heizstromkabel
und der Abschirmstopfen
Kurz
untergc~~acht.
ob~rhalb dc~
rohres erweitert sich die Kapsel auf 69,2 mm
Durchführungs-
und dann auf den Durch-
messer der stopfbuchse von 69, 5 mm und endet in einem Zapfen von 59 mm
Durchmesser. An diesem Zapfen sind L11.schlüsse für die Druckversorgungsleitungen und eine
~asdichte
Glasdurchführung für die Heizstrom- und
Thermoelementleitungen.
Die eigentlichen Eestrahlungsproben (Röhrchen, Außendurchmesser 7 mm,
Länge 45 mm) sind an den Enden durch eingeschweißte Formstücke versch~ossen,
die von der stromzuführungsleitung bzw. von einem Kapillar-
rohr zur Druckeinspeisung durchbrochen werden. Beide Leitungen sind
gasdicht mit den Deckeln verschweißt. Das Kapillarrohr hat einen Außendurchmesser von 1,2 mm
und eine
\randst~rke
von 0,3 mm. Der Heizleiter
ist ein Thermokoaxkabel von 1,5 mm Außendurchmesser mit einem Nickel mantel und lIagnesiumoxydisolierung,
einen
de::.~
im Inneren des Prüflillgs auf
Durchmesser von 0,75 mm ausgezogen und
~u
einer Spule gewickelt
ist. Am Ende des Heizleiters ist die Ader mit dem Nickelmantel verschweißt, so daß der Heizstrom üher den Ni-Hantel, den Prüfling und das
Probenträgerrohr und außerdem über das
Kap~llarrohr
zur Erde abfließt.
Auf die Außenfläche der Proben sind drei - bei einem Prüfling nur
zwei - 0,5 mm starke llantel-Thermoelemente (Chromel-Alumel) direkt
aufgeschweißt. Die Proben sitzen in je einem Probenträger auS AIIIg 3
mit einem Innendurchmesser von 9 mm, in dem sie durch die beiden Deckel
zentriert sind. Die Passung zwischen Probende ekel und Probenträger
ist so gewählt, daß die Prüflinge sich bei Erwärmung axial frei in
einer Richtung ausdehnen können, andererseits aber ein guter Wärmoübergang an diesen Stellen mit erhöhter y-Absorption gewährleistet
ist.
- 7 -
Um die Proberöhrchen herum entsteht so ein Ringspalt von 1 Dm, der
mit Helium von maximal 2 atü
g~füllt
und bis auf die Thermoelemente
frei von lIeßleitungen ist. Die Ringräume der einzelnen Proben sind
durch Nuten am Rand der Deckel miteinander verbunden und können
über eine Spülleitung, die in den obersten Probenträger mündet, mit
frischem Helium versoret werden. Diese Leitung dient außerdem zum
Spülen des Bestrahlunßseinsatzes vor und nach der Bestrahlung. Die
Heizleiter, Kapillarrohre und Thermoelementleitungen werden durch
kurze Läncsschlitze am Ende jedes Probe trägers herausgeführt, und
sin~
auf dessen Außenseite in Längsnuten einGebettet. Die einzelnen
Probenträger sind zu einem Träcerrohr zusaunengesteckt, das mit seiner
Außenfls.che an der I(apsehrand so anlieGt, daß eine freie Uärfiledehnung
möglich ist. Das
TrL~.:;crrohr
\Tird nach unten hin cLurch ein zweites
Alu-Rohr mit einem Außendurchmesser von 20
Lm verl~nGert,
auf dessen
Umfang 8 Heizleiter-Verbindunesmuffen und 23 Therfiloelementstecker
befestiGt sind. Die lIu:fen dienen zum Anschluß der 2eizleiter an
Thermokoaxkabel mi t Nicl:elacler, die bei gleichen Lbr:18ssuncen nur etwa
1/10 des elektrischen \!iclerstandes haben. Durch die zweipoligen Stecker
werden die 0,5 mm starken Thermoleitungen lilit 1,5 r:un starl~en
LeitunGen gleichen Typs verbunden.
Am Ende des- Aluminiumrohres hängt der Abschirmstopfen.
2600
[~1
~r
ist rund
lang und besteht aus fertigungstechnischen Gründen aus
Edelstahl. Die l'Ieß- und VersorßUngslei tunGen 1lerden in 4 Spiralnuten
geführt, die außereen
Eval~uieren
l.md
~ls
Verbindung zum oberen
Spülen des Bestrahlun:.;seinsatzes
!~apsclraum
beim
c~ienen.
Der Stopfen endet kurz oberhaI b der Durchlaessererwei terung des
Kapselrohres auf 69,2 mm. Der Unterteil der Kapsel
enth~lt
gebündel ten ließlei tun::;en. nach unten "ird clie ICapsel
wähnten
Durchführun~szapfen verschlossen;
r.1i t
nur die
den er-
die Verbindung erfolgt
nit einer uber,vurfmutter und O-Rinß,Abdichtung. Der Zapfen hat eine
zentrische Bohrunb', cl.urch "leIche die Thornolei tunb'en und IIeizlei terkabel zu einer gasdichten Durchführung
verl~ufen.
Diese Bohrung
ist über eine radiale Bohrung und eine Einschraubkupplung o.n die
Vakuunleitung der Druckversorgungseinrichtung angeschlossen. Um die
zentrale Bohrung herun sind 9 parallele axio.le Sacklöcher anGeordnet, in welche die Kapillarröhrchen une die Spülcasleitung
gasdicht eingelötet sind.
-8-
- 8 -
Der
He-Druc~ccmscll1uß von
außen erfolGt über radiale Bohrunc;en eben-
falls (lurch :Jinschraubkupplu11c.;en mit Flaohdiohtungen.
Die Druckvcrso11::;u11t;'s-Einrichtunc; h2,t i:i:1 vresentlichen 2 Aufgilben zu
erfüllen: einerseits die BeilufschlaGunc der beheizten Prüflince nit
Innenclruck, um 0_ie BelastunG der Can-lIaterialien infolGe des Spul tgasdruclces une eventuell Ausdelu1unc.;en des BreID1stoffes zu sillulieren,
und andererseits die Beaufschlacung der BestrD.hlllllc;seinscitze nit
einer
InertGasatllOS?h~re.
Brc~neleDcntl:an~len zu
Da vorGesehen ist, Gleichzeitig
~n
zl1ei
bestrahlen, handelt es sich LC111it un die
:.?r~_flinGen ull(.~
Ve::csorGL'.nc von 2 x 8 = 16
2 Bcstl1ahluncseins:it:.:en.
Der prinzipielle Aufbau und clie Funktionsueise ("Les Druckversor.;un::;ss;ystems ,:;;o11en aus den Schal;tscller:la, Lbb. 3 hervor. Die AnlaGe
cliedert sich in das ::::;val:uieruncs- und Abgassysten, clie Dinspeisevorrichtl'.llC für die beiden
vor~ichtung
BestrahlunGseins~tze und
clie Binspeise-
für die Prüfli11Ge.
Die Bestrc..hlunGseinsLtze "erden über Druckr:linderer und Rückschlagventile (l.irel:t von einer He-Flasche beaufschlact.
Die Dins::?eisunc der einzelnen PrüflinGe erfolet von einem
Dl~clc­
0
behiilter, (er bei 1 1 Inhalt auf einen Druck von 500 atü bei 80 C
ausGelegt ist und in allen Einzelheiten den DestiwlunGen der
Druckbeh6lter-Richtlinien ents)richt. Die VersorGunG des
Beh~lters
crfol.=;t (hl..rcb einen Eeuoranl:oTlljreSSOr, so daß inDer ölfreies Helium
zur Verfü::,unG st::;ht. Der Gasclruclc in de;'l einzelnen PrüflinGen nuß
f1-lr :; e(e11
~'rüi'lin~'
der )J.:.lac;e ein
u'ct:conn t cinc;ostoll t 1101'(:'en 1:öni1en, iTobei sei tens
theoretisc~l(H
Diese L'oro.erl'.nc;
1lil~d
1l2.jci::12.L.ruck von 500 atü nöclich ist.
(hl..rcJ.l ("Lie
Ge1l~;,hl
te
I~asLadensc~1altung
erfüllt. Die einzelnen abSllerrbc.ren Speichc::clei tun...-;'en können über
eil':
Jece
Rücl:sc~Ü2.bVc:1til
Getrennt
VersorC;lm0sstrec~:e
benufsc~ll<:::;t
Desitzt
~ine
.!erdell.
unabhcnc;iGe DXllckueDeinrichtunc.;,
iTelche ni t einen elo::tro11iscl1en GrenziTertnelder für einstellbaren
lIaxhlal-u.
lIiniDaldXll..C~C
ausGestattet ist. Die von
lIeßuuforuern <:uf::,'onoi1.,1e11on !hi.i.clce
\Tel~c1en
ele~:trisc:len
von llel1rfac11punl:tc:'ruclcer:l
recictriort. U::'l (:ie StreuunG der DeLostlU1G bei Un.=;enauickeiton
ill Drucl:systen .=;or::"nc zu :lalten,wurde eine lIeßeinrichtun.;- C;'evTJJllt,
l_eren Gesa:-.lttole::"1<1nz ± 1 %VOI:1 :ieCbcrcicJ.lsend'Te::ct betr~:,Gt.
:lie "Tcsen tlicllen Aru2- turen und
lIeßc()r~~te
sincl in einen boschlossenen
Be(:'ienun,.. ; ss c:J.l~anl: ZUS2-. L:cnc.;ef2,Ct, ("cer an (las Abgassyotcu c_es Dn 2
2.nGesc~:lossen
ist, lToC:.urch ein eventuelles Austreten von Tritium
- 9 DruckversorgunG der Prüflince
-------------
Das gesamte System wird übe~ die Vakuumpumpe weitmöglich evakuiert,
wobei Zwisohenspülungen mit Helium vorgenommert ..erden.
Der FüllvorganG eines Prüflings gliedert sich in folgende Stufen:
a) Die einzelnen Speioherleitungen werden über ein System von Dosierventilen voneinander unabhängig befüllt.Die Speicherleitung ist dabei
zum Prüfling hih noch abgeschlossen. Nach dem Füllen wird die Zufuhr
ebenfalls '\lieder gesperrt. Der Druck in den einzelnen Speicherleitungen
wird registriert. Die Druckmeßeinrichtung besitzt Grenzkontakte, die
bei einem für jede Leitung getrennt einstellbaren }ffiximal- und Minimalwert Signale auslösen
b) Die einzelnen Prilflin~e werden durch Öffnen ~es jeweiligen Ventils
beaufschlagt, welches die Verbindung zwischen der Speicherleitung und
dem Kapillarrohr zum Prüfling herstellt. Zwischen Speicherleitung und
Prüfling findet ein Druckausgleich statt. Der sich einstellende Druck
kann über die Druckmeßeinrichtung kontrolliert werden. Der Füllvorgang
erfolgt in mehreren Stufen. Der Dnddruck muß einen Hert derart erreichen, daß bei Ansteigen der Temperatur im Prüfling infolge der
elektrischen und y-Aufheizung sich bei 3rreichen des stationären Zustandes im Prüfling der gevrunschte Beaufschlagungsdruck einstellt.
:Bei einem evtL Überdruck kann Gas über den Ventilblock in das Abgassystem abgegeben verden.
~e~ufs~hlaß.ll!!g_d~r_:B~s.!rE::hlu,gg.§.ein~ä.!z~
Die Einsätze werden im Normalfall mit Helium bei einem Dmnck von
1 -1,5 atü beaufschlagt. Durch den Unterdruck im Einsatz gegenüber
dem Druck des Reaktorvmssers ist gewährleistet, daß kein Gas in den
primären Reaktrokreislauf gelangt.
Es ist jedoch mÖGlich, daß durch ein Leck eines Einsatzes Reaktorwasser in diesen eindringt. Die Einsätze müssen deshalb als Stopfen
des Reaktors angesehen werden, die die Aufgabe haben, das Auslaufen
des Reaktorwassers über das Druckversorgungssystem zu verhindern.
Die Sicherheitsventile in den Absaugleitungen der Einsätze sind deshalb auf 15 atü, den theoretischen Druck des Reaktorwassers, eingestellt.Die Einsätze einschließlich der entsprechenden Rohrleitungen
sind auf denselben Druck ausgelegt und uerden bei der Fertigung
einem Prüfdruck von 22,5 atü unterworfen.
-10 -
-10In den Absaugleitungen der Einsätze sind insgesamt folgende
Sicherungen gegen Drucküberschreitung eingebaut:
Kontaktmanometer mit Alarmgabe, eingestellt auf 5 atü,
Druckwächter mit Alarmgabe, eingestellt auf 10 atü,
Sicherheitsventil, eingestellt auf 15 atü.
Uo ein allerdings unwahrscheinliches ~indringen von Reaktorwasser
über die Bestrahlungseinsätze in das Druckversorgungssystem möglichst
frühzeitig anzuzeigen, ist in jeder Absaugleitung ein Naßfühler eingebaut.
Nachdem die Bestrahlungseinsätze einschließlich der Leitungen weitmöglich evakuiert sind, kann über den Druckminderer und Feinregulierventile Helium aus einer Gasflasche eingespeist werden. Um sicher zu
gehen, daß zwischen Eintritt und Austritt keine Verstopfungen vorhanden
sind, sind sowohl an den Einspeiseleitungen zu den Einsätzen als auch
an den Leitungen danach Kontaktmanometer angebracht.
Die beiden Bestrahlungseinsätze können vollkommen getrennt beaufschlagt werden.
-11-
4.4 Temperatur-Regelanlage
Eine Grundforderung an die Versuchseinrichtung ist, daß die Temperatur
der Prüflingsröhrchen ",ährend der ganzen Versuchszeit mit großer
Genauigkeit konstant gehalten werden muß. Außerdem soll die Temperatur
jedes einzelnen Prüflings unabhängig von den übrigen in Bereich von
550-S00oC wählbar sein. Diese Forderungen erfüllt die im folgenden
beschriebene Präzisionsregelanlage zur kontinRierlichen Regelung des
Heizstromes (siehe Abb.4). Es werden in 2 Bestrahlungskanälen insgesamt 16 Prüflinge gleichzeitig bei unterschiedlichen Temperaturen bestrahlt.lIegen der geringen Zeitkonstanten der Proben und der hohen
\lärmestromdichte "rürde eire Ein-Aus-Regelung ni cht genügen. Aus dem
gleichen Grunde können auch keine mechanischen Stellglieder verwendet
werden.Die 16 Regelkreise und der identische Reservekreis sind daher
mit schnellen kontinuierlichen, voll-transistorisierten Reglern
aus-
gerüstet. Jeder Regelkreis besteht aus den folgenden Gliedern:
Chromel - Alumel -
~ermoelement
(Istwert), Sollwertgeber, 8011- Ist-
wert - Vergleichsstelle, Nullverstärker, PID-Regler, stromgesteuerter
Transduktor und Trenntransformator.
Die Trenntransformatoren sind für eine maximale Ausgangsleistung von
300 VA bei einer ",ählbaren Spannung von maximal
Da die Heizwickllmgen gemeinsam die
11~sse
des
88 Volt ausgelegt.
Bestr~hlungseinsatzes
als Rückleitung benutzen, ist als Kurzschlußsicherung ein Transformator
zur galvanischen Trennung der Regelanlage vom Netz vorgesehen.
Sämtliche Teile der Anlage sind in 2 Bedienungsschränken untergebracht;
Schrank I enthält 8, Schrank 11 9 ReGelkreise, Der Reservekreis kann
jeden einzelnen der 16 Regelkreise ersetzen. Die
gesamt~
Temperatur-
regelanlage ist elektrisch abgesichert. Hit der beschriebenen Regelanlage wird die Prüflincstemperatur in den Grenzen ± lOe konstant gehalten.
l.els~u.!!g.§.d§t~n_
max. Leistungsbedarf eines ~rüflings (3,25 A, 77 v) 250 Uatt
max. Ausgangsleistung eines Transduktors
max. Leistungsbedarf für die ganze Regelanlage
300 Vatt
ca •
15 KVA
.Eeß:elv..Q.rß:a~g_
Als Istwert dient die
E}~
eines der 3 Thermoelemente jedes Prüflings.
Dieser Thermospannung wird die Spannung einer Sollwertgebereinheit entgegengeschaltet. Die Differenzspannung wird über einen O-Verstärker
de;'l ~.·I])-Regler zugeführt. Der Regler steuert einen Transduktor, "eIcher
über einen Trenn-und Anpassungstransformator den lieizstrom für den
Prüfling liefert. Die den Regelvorgang auslösenden Störsrößen
-12-
-12sind der zeitlich veränderliche y-Fluß und Anclertillc;en der Wirr.leabfuhrbedinGUUsen im Gasspalt durch Dehnung oder Durchbiegung der
Prüflinge. Hetzspalmungssclnmnkungen innerhalb
± 10 %he.ben
keinen
Einfluß, ueil der ReGelkreis eine solche jU1üerunG in l~i.irzester
Zeit
n~chregelt.
!e~p~r~t~rBe~s~
Alle
TeL1~)eraturnessungen uel~cLen
'vobei für jeden der beiden
auf
Hehrf2.c~:::lUn~:tdrucl:ellm registriert,
Best~J11unbseinsätze Getrennte
te vorGesehen sind. Die
The~noelemente,
\Terc~en,
Entl~op~',lun::;sverstärkerrli t
sine. über einen
Punktdrucl~er
Instrwnen-
uelche zur RegelunG benutzt
deM entsprechenden
verbu:1a.en. Dieser Vel'stärl:e:c' h2.·;; eine hohe Eingangsiml)e-
danz und verhinQert eine Beeinflußune des Reselvorganges durch den
Punktdrucker iLl Lugenblick c"les AbGleichens. Die lIessungen' der Thermoelemente, welche nur zur Registrierung da sind, werden zusammen und
::;etrennt von den lIessungen
c~e~ The:~moele:.1ente,
",elche auch zur Rege-
lun.::; dienen, 2.uf einen eigenen Punktc:"rucl:er aufgezeichnet. Die Temperatur jedes PrüflinGS kann
außerde;~
über d8.8 Regel therr.1oelel1ent
r.li t eünCI::1 direl:t c,nzeigencl.ea Gel'2.t GeDessen Herden. :Cs dient hauptsächlich zur IContrO'lle del'
?rüflinGsteI:1~)eratur bein
Anfahren und
zur Kontrolle c"les Reglers.
5..
Handhabung des
B~<J.hlun~s~i~satzes
Bestrc.hlu"1Gs~:c.psel
Der :einbau C.8r
nu:c~
den leeren, d. h.
ni t
~Jasser
in den Reaktor
crfoli~;t
von oben in
,:;efi5..11 ten K2.nal. Die Kapsel hänGt dabei
an einen AusHechselrohr, d2..s ("'..en 1(;::',l)Seloberteil llJ:1schließt tmd mi t dem
55 Inn starken
~li ttel teil
über einen Spezie.l verschluß verbunden mst.
Der Durchfi..ür\m;:;szapfen a'.1 un tel~en :=:nc1e des Einsatzes steckt in einer
Hülse .:it einen Außendurcrmesser von 69,2 üm, die nit den Kapselunterteil verschraubt, üi t einen O-Ring e.b::;ec1ich tet und l1i t einer Stiftschrc.ube gegen Verdrehen ,::;esichert ist. Diese Hülse hat unten ein
Sackloch ni t
"inde~apfen
Flansches an
Tr2.pezGeuim~e,
des
Ve~schluDstopfens
c'.el~
Herden, bis die
in das beim N)sen1:e11 der Kapsel der GeeinGreift. Nc.ch Dntfernen des losen
Te.nl:c"lurchfül1rung l:2..11n (.ie Kapsel "ei ter abgesenkt
Vel~binc.un~;::;stelle
DichtunGshülse-Kapselunterteil die
stopfbuchse verl2.ssen h2.t, ohne daß \lasser
-13-
13 aus dem Rea1:to1'{;'efiiß in den sub ,ile 1'oom austri tt. Danach iferclen
Verschlußstopfen und
Dichtun~shülse
von cler ICapsel Getrennt und eiese
r1i t einer.l losen 71ansoh befes tiG't. Der Einsatz 1Iirel ni t einG1'
L:esich(n~ten Ubervmrfl:mttor ui t e',.eü :Flansch verschraubt. Zuletzt uer<len
die Druckanschl1+ßl::ul)plun,::;en eingeschr2.ubt und c.er Ge.::.;enstecl:er ni t ci.en
elel::trischen AnschluBleitun.:;en 8-n cleu Durchführun..;sz.::_)fen bofes·cict.
Die DichtllCi t der Drucl::2.nschlü::;se une'.. (,es Val::uUT:J.a:1Sc:llusses '\lirel nach
beenüeten I;inbau folgenC.erüaLcn
.=;e~:l'L·,ft ~
IT2.chcinander Uer(:'e11 säntliclle
~.li t
l"rüflinGe bis zu e'..er,l j evTeils naxL12.1en Bctl'iebselrucl::
Gefü1l t- Unc.L e'..ie clazuGehu:dG'e Einschr<:l:ubku))lunG"
ab:;escl1l1.üfielt. Die
Der Ausbau eines
;,ü t
IIe1iUfa
einer Lecl:soncle
zuL~ssibe Lecl:rc.te bot1'~:ct 10-5 To1'1' • I/sec.
Bestr2,~lluncsoinsatzes
erfolc;t fn.:llestens 24 Stune.en
nach Abschal teu cles Rec.l:·cors, und. Z1I2.1' erst nac1: einer
~;1'ünülicllCn
ReiniGung eler :L)l'l,f1in::;e une cler ICa)se1 von Tritium.. D.::.s Reini::;unG"sverfahre:1 \firel im Abschni tt 8.2.2 beschrie ben. Die Reihonfol,::;e aer
oinzelnen ;.rbci tsso~lrit'(;e bein Ausbau "ire':. e'oO:1S0 \fie f'"r elen :'::;inoau
1.
~o..s
Brennc1enent clos bc·crcfiGJ.1C:.en K2.n2.18 "il'el 2,us.:.;ob8.1.:t.
2. Jas AUSITCcllS01 uer1:;:;ou(;'
\lil~(
in den I=2.nc1
abGesel1~~t
uncl di t deD
Bestrc.llllm~seinsc,tz -.:,'e~:u})e1 t.
3. Dor DU1'chfüllnmC;Sza1)fen
und
s~Dt1iche
unteren :L:nc1e e.. er ==apse1 vird abGesclnaubt
D.D
Leitun.:.;en durchGetrennt.
4. Die Diclltun:::;shülse \lire\. auf,::;escln'c_ubt une':. ui t Ginor stiftscllraube
cesichert.
5. Der Versclllußstopfen vü'c':. ,1it der Diclltun.::;shülse Vor 1)t.UleLen.
6. -u bermu'ül1.1 t tel', Si cllerun.::;spla tte UTlcl ;Scllrau'Jen an rl2.nschC.ecl::el
uerc:ten ,::,,'elöst.
7. :Der
Stal1c2.rd-F1o..J.1schclec~:el
uird an Versclllußsto}fen befcsti.::;t.
8. Der :DcstrallhcnGseinsc'_tz \Tire.. . 1anC'sa:.J <.:urch die
Stopi~)ucl1Se
-:,;'ezo.:::en,
bis der Vel'ccll.1uDsto)fen in seinol' J.lol'j.l2,lon ?osition ist.
9. :Der
l:'12.nsc~.l""ec~:e1
sto)fen von
10. Der
e~as
l1ird
.:\",1
T2.;11:bo(en
bofesti~ t
un( der VGrscll1uß-
~insatz ~elöst.
Bestr2.hlunGseins~tz ,drd
aus deu Kallel
hCl'cus~Gzo~on
und in
AbsetzbecLen trc..nsporticrt. (Abschirmung beachten).
-14-
-145.3 Ouerationen in der Heißen Zelle
Nach der Bestrahlung bleibt jeder Einsatz mindestens 10 Tage im
Absetzbeckenj in dieser Zeit
klin~en
die kurzlebigen Aktivitäten
ab. Die ZerlegunG erfolgt danach in der Heißen Zelle, wobei folgende
Operationen auszuführen sind:
1. Der BestrahlunGseinsatz wird auf einer Trennvorrichtung
P9sitioniert und das Oberteil abgetrennt.
2. Die Hüllrohrzentrierung an Oberteil wird abgetrennt.
3. Das Oberteil Hird zwischen dem 4. und 5. Prüfling halbiert.
4. Die beiden je 320 mm langen Teile werden in eine spezielle
Transportkapsel eingebracht.
5. Die Kapsel wird in den Transportbehälter eingesetzt und
dieser uit einen Stopfen verschlossen.
6. Transportfragen
6.1 Transport der Bestrahlungseinsätze von Karlsruhe nach Mol
Die Bestrahlungseinsätze 'verden in fertig mmntiertem Zustand und in
Spezialkisten verpackt per LK\'! von Karlsruhe nach Nol transportiert.
Sie sind innerhalb der Kisten mehrfach unterstützt und so fixiert,
daß sie sich
we~er
verbiegen noch in der
~erpackung
bewegen können.
6.2 Transport der bestrahlten Proben von 1101 nach Karlsruhe
Nach der BestrahlunG werden die Oberteile der Bestrahlungseinsätze
mit den PrüflinGen von einer Speditionsfirma per LmJ zur Auswertung
von Hol nach Karlsruhe geschafft.
Zu diesem Zwec.ke iverden die beiden Teilstücke eines Einsatzes in eine
Aluminiumkapsel gesteckt, die bereits unter Punkt 5• 3ervTähnt wurde und
genau in den Abschirnbehälter paßt. Der Behälter ist in einer separaten Notiz, TA 2 - Notiz Nr. 64/20, eingehend beschrieben.
7. Vorversuche und Erprobungen
Die bexeits durchgeführten Vorversuche dienten hauptsächlich
der Prüfung wichtiger Einzelkomponenten der Bestrahlungseinrichtung, insbesondere des Einsatzes auf Druckfestigkeit, Dichtheit,
erreichbare Genauigkeit usw. Im folgenden werden einige wichtige
Vorversuche
l~urz
beschrieben:
Bestrahlun~seinsätze und Prüflinge
-----------------
Es vrnrde ein vereinfachter Einsatz hergestellt, der fast alle wesentlichen Komponenten des endgültigen enthält. An diesem "Prototyp" wurden folgende Versuche durchgeführt:
-15-
-15.1. Druckproben und Dichtheitsprüfungen, besonders an den Einschraub-
kupplungen (Ermittlung der erforderlichen Flächenpressung an den
J'ln.cJ1uic>. tuncren ).
2. Erreichbares Vakuum im Einsatz.
3. Optimale Ausbildung der illhermoelement-Schileißstelle ( erreichbare
Genauigkeit und Reproduzierbarkeit).
4. Bestimmung der axialen und tangentialen Temperaturverteilung im
Prüfling.
5. Untersuchung des Einflusses von Herstellungstoleranzen und Verformung der Prüflinge auf die TeTIperaturverteilung.
6. BestiTImung der Zeitkonstanten der Prüflinge hinsichtlich ihres
Tempereturverhaltens.
7. Bestimmung der maximalen Temperatur, bei welcher die Heizwicklung
eines Prüflinges durchbrennt.
8. Ermittlung der wahren
Oberfl~chentemperatur eines
Prüflings.
9. UntersuchunG über die AmrendungsIJöglichkei teines Dehnungskontaktes für die Prüflinge.
iliO. Berstversuche an verschiedenen Prüflingen.
11. Berstversuch am Kapselrohr 17,4
~.
Hinsichtlich der Ergebnisse der einzelnen Versuche wird für interessierte Stellen auf folgende separate Notizen verwiesen:
TA2- Notiz Nr. 64/27 v. 14.10.64,
mit Nachtrag v. 17.2.65 und 22.6.65,
TA2- Notiz Nr. 65/51 v. 17.2.65,
TA2- Notiz Nr. 65/61 v. 3.5.65,
IRE2-Notiz Nr. 65/68 v. 26.7.65,
IRE2-Notiz Nr. 65/69 v.
2.7.65,
~r~rQb~n~ ~e~ ~oEPle!t~n_~l~g~
Ein vollständiger out of pile-Test der gesamten Bestrahlungseinrichtung uird in Karlsruhe stattfinden, so daß sich die Prüfungen vor der
InbetriebnahIJe in lIol auf verschiedene erforderliche Funl:tionstests beschränken können. Beim out of pile-Test sollen insbesondere auch die
Betriebsvorgänge wie Anfahren, Temperaturkorrektur, Druckeinspeisung
und Gasspülung gefahren und erprobt werden.
Diese Versuche sollen elle für den späteren Betrieb erforderlichen
Heßwerte und Erfahrungen bringen.:
-16...
-16Für die Bedienung der Bestrahlungseinrichtung in Hol wird auf die
separate Betriebsanweisung verwiesen.
8. Sicherheitsbetrachtungen
8.l.Reaktivitätsbeitrag
Da kein spaltbares lIaterial zur Bestrahlunc kommt, kann der Bestrahlungseinsatz
nur einen negativen Reaktivitätsbeitrag haben. Sein Beitrag
ist wegen der geringen 11asse des im Core befindlichen Teiles uhd wegen der relativ niedrigen Absorptiönsquerschnitte der verwendeten Materialien, die sämtlich unter 4 barn liegen, gering. Er wird sicher
kleiner sein als 0,7 Dollar.
8.2. Aktivitäten
Während der Bestrahlungen entstehen in dem Bestrahlungseinsatz mit
Ausnahme des Tritiums nur feste Radiosotopa der Legierungselemente.
Diese Aktivitäten müssen hinsichtlich einer evtl. Strahlengefährdung
während des Transportes untersucht werden, wobei wegen des "remote
handling" nur die I-Strahler zu berücksichtigen sind. Beim Tritium
besteht die Gefahr der Incorporation, \Teil das Heliumvolumen innerhalb
des Bestrahlungseinsatzes über die Einspeiserohre und die Vakuumleitung mit den Reaktorbetriebaräumen in Verbindung steht.
8.2.1. Feste Aktivitäten
Es soll eine Abschätzung der größt möglichen Gesamtaktivität desjenigen
Einsatzteiles angegeben werden, welcher nach der Bestrahlung zusammen mit den @rüflingen von Mol nach Karlsruhe transportiert werden muß.
Bei der Aktivierungsrechnung ist von folcenden Annahmen ausgegangen
worden, welche auf dem Bestrahlungsprogramm, Kapitel 3 dieses Berichtes,
basieren:
1. Bestrahlungszeiten: 2,4 und 8 Zyklen mit 20 Tagen pro Zyklus
2. maximaler thermischer Neutronenfluß = 4,3 • 1014 n/cm 2 sec, max.
totaler Neutronenfluß
a,o .
10 15 n/cm 2 sec.
3. Länge des interessierenden Einsatzoberteiles = 640 mm, von ca.
- 373 bis + 267.
4. Bei den Legierungsanteilen der einzelnen Prüflinge sind jeweils
diejenigen Komponenten berücksichtigt wmrden, welche die höheren
Aktivitätsbeträge ergeben. Es ist also sicherheitshalber mit einem
theoretischen Bestrahlungseinsatz gerechnet worden, welcher ein etwas
größeres Gewicht als in 1Tirklichkeit aufweist.
Die unter diesen Voraussetzungen errechneten maximalen Aktivitäten sind
als Funktion der Abklingzeit in Abb. 5 dargestellt.
-17-
··1 'i" .•
Die
~ec:,bellc
2 im Anbc:lg er-c'Jiil t t)ine ::bernicht "titer die Gewichts-
anteile d8x' einzelnel: Lcgie:::'t:ng1::leler.1€n-ta" Die Tabelle 3 zeigt die
spektrale
Vcrteilu~
de~' ~t~2hlung
nach 160 Tagen Bestrahlungs-
dausr, ";';:.che hin:",' cht':Lic''l lcJ:' :1.ot"eneligGl1 Abnchirnung aufschlußreichel' :c.ls di(' Anga:.e
'T:1'l
ben. De·:::,
t haJ.re:'
;l)llstc;,~ldigkG::'
C'J.rie'i<".:-tC-J::-.
:i.:t"
1:1 einer 'Wei t::rim T.:::.belle 4
Si~J.('n f'~~r dO:l
T::-ansportbe::'äl te~' die
Dosisleistungen, "Telche boi der c:ntez- dc"l ebigen Voraussetzungen berechneten maximalen Aktivität und nit 3crücksjchtigung des y-Spektrums
auftreten, noch an["eg3ben. :;-'3i einer Bestrahlungszei t von 160 Tagen
ergf'ben sich folgenc.c DOE~810:.::;tu'-1gen in :,~e:::J./~1
z·...llässig nach
Strahlenschutzverordnung
10 Tage
30 Tage
35
32
200
3
10
1,5
10
an der Oberfläche des
Behälters
in 1m Abstand vom
Behälter
in 50m Abstand vom
. 1,65
Behälter
Der für den Transport und die Lagerung vorgesehene
Beh:~~er
(vergI.
Abschnitt 6,2) ist damit ausreichend.
8.2.2 ~r~~i~
Als Druckgas für die Prüflinge und zum Spülen der Bestrahlungseinsätz3 vlird hochreines cID9rikanisches Helium mit einem He 3-Isotopenanteil VOll 1,37 • 10- 6 verwendete
Bei der Sicherheitsbetrachtung "erelen zunächst folgende ungünstigen
Annahmen gemacht:
1. Die gesamte Heliummenge im Corbereich ist einem
~luß
thermisch~n
-1-2
von 6 .10 14 sec'
cm
aup-gesetzt.
2. Das entstehende Tr:.tium verteilt sich durch Diffusion gleichmäßig i)meThalb der Kapsel und der Leitungen b::'s zu den Einspeiseventilen.
3. Die H~3.-Konzentration in Einsatz nim::lt vTährend der Bestrahlung
nicht ab.
-18-
-18Ohne die unter 2. vorausgesetzte Vermischung der Gasvolumina in
pile und out of pi1ewäre die He 3-Konzentration bereits nach 60 stunden Bestrahlungszeit auf die Hälfte abgesunken und nach etwa 10 Tagen
wärenpraktisch alle ursprimglich vorhandenen He 3-Atome in Tritium uogewandelt. Die spezifische Aktivität betrüge dann 1,34 • 10GraL1m Helium.
Bei einem Druck von 400 ata und einer Temperatur von 500
2
Curie prc
°c befindet
sich eine Heliummenge von 0,27 gr in den acht Proben, weitere 0,03 gr
sind in den Ringspalten und zwischen den einzelnen Proben, so daß
insgesamt 0,3 gr Helium der Bestrahlung ausgesetzt sind.
Unter den Voraussetzungen 1. 2. u.3. beträgt die Tritium-Erzeugungs11
rate im Bestrahlungseinsatz 8,9.10
Atome/sec gr. Insgesammt werden
also in einer Sekunde 2,67 • 10
11
Tritiumatome erzeugt. Die Gesamt-
aktivität steigt unter den getroffenen Annahmen linear mit der Be2
strahlungszeit an und beträgt nach 20 Tagen 2,25 • 10- Curie.
Die längste vorgesehene Bestrahlungsdauer für einen Einsatz beträgt 8 Reaktorzyklen a 20 Tage. Es ist beabsichtigt, das Drucksystem nach jedem Zyklus zu entlasten, zu spülen und mit frischem
He zu beaufschlagen. Wenn jedoch die He-Füllung im Einsatz und in den
Proben nicht erneuert imrde, betrüge die Tritium-Aktivität nach 8
Zyklen 0,18 Ci.
Damit liegt man hinsichtlich der größtoöglichen erzeugten Tritiummenge auf der sicheren Seite. Die Kenntnis der maximalen Gesamtaktivität ist wichtig bei dem - allerdings sehr unwahrscheinlichen
~
Unfall, daß die gesamte aktivierte He-Henge plötzlich aus dem Drucksystem austritt. Bei einer Toleranzkonzentration in ~temluft von
Kontrollbereichen von 2.10- 6 Curie/m 3 väre eine Verdünnung der 0,18
Curie Tritiuoaktivität auf 90 000 m3 Luft erforderlich.Um diesen Unfall und die Gefähruung von Personal durch egentuelle Leckagen von
vorneherein praktisch auszuschließen, sind alle Bauteile des Drucksystems, die während
de~
Versuchsbetriebs Tritium enthalten können,
in einem Schrank untergebracht, der unter einem niedrigeren Druck ald
das BR 2- Betriebsgebäude steht und an das Abgassystem des BR 2 angeschlossen ist.
Die Verschraubungen der einzelnen Rohrleitungen mit dem Bestrahlungseinsatz sind bei ci er IIontagc auf eine Dichtheit derart überprüft
worden, daß die
Leckrate~0-5 Torr • I/sec beträgt. vJenn bei zwei
Einsätzen mit insgesamt 24 Verbindungsstellen gerechnet wird, ergibt
eine größt mögliche Leckrate von 2,4 • 10- 4 Torr I/sec.
-19-
sic~
-19Für die Berechnung der in den subpile room
tiummenge muß
~
austretenden Tri-
im Gegensatz zu den Annahmen 2. und 3. davon
ausgehen, daß gar kein
Aust~usch
der Gasvoluoina in pile und out
of pile stattfindet. In den Prüflingen und im Kapseloberteil sind
dann sämtliche He 3-Atome aktiviert, d.h. die Tritiu~~onzentration
beträgt 1,34' 10-
2
Curie/gr oder 2,3 • 10-6Curie pro Normal-Kubikzentimeter. Bei einer Gesamtleckrate von 2,4 • 10- 4 Torr I/sec
treten dann 3,16 • 10- 4 Ncm 3/sec Helium und damit 7,3 • 10-10
6
Curie /sec oder 2,63 • 10- Curie/h in den Sub Pile Room aus. Es
würde etwa 75 stunden dauern, um dawit einen unbelüfteten Raum von
100 m3 Inhalt auf Toleranzkonzentration für Atemluft zu bringen.
Um die Tritium-9.ktivität des Helium in den Bestrahlungseinsätzen
und Prüflingen in
besti~lten
Grenzen zu halten, werden die ein-
zelnen Rohrleitungen währänd der Abschßltperioden des Reaktors vom
Gasdruck entlastet und mit Frischgas beaufschlagt.
Vor den Ausbau des Bestrahlungseinsatzes muß das Drucksystem soweit
von Tritium gereinigt sein, daß die Druckanschlüsse am Kapselunterteil~efahrlos
von Hand gelöst werden köhnen. Nach Abschalten des Re-
aktors steht für die Reinigung ein ganzer Tag zur Verfügung; dabei
wird
1.
yerfahren:
Das gesaute Drucksystem uird über die Leitung für radidaktive
2.
Gase entlastet.
Das System wird mehrere Stunden lang evakuiert, während die
~olgendermaßen
Prüflinge geheizt werden, um eine ev. Oberflächenbeladung
3.
mit Tritium zu reduzieren.
Sämtliche Prüflinge werden mit frischem Heliym von ca. 100 atü
beaufschlagt und nach ca. 1 Stunde wieder entlastet. Die Kapsel
selbst wird mit Helium von 9 atü gefüllt, das nach einiGen Hinuten in die Abgasleitung abgelassen wird. Dieser Vorgang wird
so oft wiederholt, bis die Toleranzkonzentration für Atemluft
4.
erreicht worden ist.
Das System wird nochmals bei beheizten Proben evakuiert und
schließlichnit Helium von I ata gefüllt.
Eine Abschätzung ergibt, daß spätestens nach dreimaligem \liederholen des Vorganges Nr. 3 in den Proben nnd nach 5-maligem Wiederholen in der Kapsel
die Toleranzkonzentration für Atemluft herrscht.
Der Schritt Nr. 4 dient lediglich der Erhöhung der Sicherheit.
-20-
-20-
8.3 Mechanische Festigkeit der Bestrahlungskapsel
Eine mechanische Beanspruchung des Einsatzes entsteht durch äußeren
Überdruck im Reaktorgefäß und unter Umständen bei plötzlich auftretenden Lecks an einem oder mehreren Prüflingen durch
Überdruck. Da die Kapsel
festig~eitsm~ßig mehrfach
inne~en
überdimensioniert
ist, kann man den Fall einer Beschädigung der äußeren Hülle eIs 88hr
unwahrscheinlich betrachten. Sollte trotzdem durch eine nicht vorhersehbare Ursache ein größeres Leck an dem Teil der Kapsel auftreten,
der sich innerhalb des Druckgefäßes befindet, so ist damit dieser Versuch beendet. In diesem Fall wäre der Ausbau der teilweise oder ganz
mit vlasser gefüllten ICapsel zwar mit einigen Komplikationen
verbu~den,
eine Störung des Reaktorbetriebes ist jedoch nicht zu ervarten.
In Abschnitt 4.3 ist bereits darauf hingewiesen worden, daß im Falle
des Eindringens von Reaktorwasser in den Bestrghlungseinsatz dieser
als Stopfen des Reaktors angesehen werden muß. Die dadurch entstehende
Beanspruchung der Kapsel bedeutet keine Gefahr für die Sicherheit des
Reaktors.
8.3.1. Äußerer Überdruck
Der Vasserdruck von 12,5 atü erzeugt in der 1 mm starken lfand des
2
Kapseloberteiles eine Tangentialspannung von 1,125 kg/mm , so daß
gegen Einbeulen Genügend Sicherheit vorhanden ist, zumal die Kapselwand durch die Probenträger von innen abgestützt ist. Die
Drucks~an­
nungen in dem Kapselmittelteil ( 55 mm ~, 5 mm \landdicke) und mn dem
Unterteil (69,2 mm ~, 6 mm 1randdicke) betragen, 0,69 kg/mm
2
bzw.
0,73 kg/~.
8.3.2. Innerer Überdruck
Wenn ein Prüfling durch die gleichzeitige Druck-und Temperaturbeanspruchung zerstört wird, so ist es sehr unwahrscheinlich, daß
schlagartig das unter einem Druck von maximal 450 atü stehende Helium
freigesetzt wird. Unter der ungünstigen Voraussetzung, daß sich die
Heliumfüllung der Probe in diesem Fall zunächst nur auf den Ringspalt
zwischen Probe und Probenträger und die Gasräume zwischen di4ser und
den beiden benachbarten Proben verteilt, \mrde bei adiabatischer EntspannunG momentan ein innerer Überdruck von 35 atü entstehen. Der
Berstdruck des äußeren Mantelrohres liegt höher als 700 atü, so daß
auch dann noch genügend Sicherheit gegen Zerstörung der Kapsel vorhanden mst, \lenn sämtliche Prüflinge im gleichen Bruchteil einer Bekunde platzen sollten. Ein weiterer Druckaufbau durch nachströmendes
Helium ist unmöglich, weil dem hydraulischen \/iderstand der Kapillarrohre mit einem Innendurchmesser von 0,6 mm ein 1!eit
ge~ingerer
- 21 -
-21Ausströmwiderstand in die unteren Teile der Kapsel und in das Abgassystem gegenübersteht. Eine Gefährdung der Kapselwand duroh
Druok~lellen
beim Aufplatzen einer Probe ist auszuschließen, weil
der Ringspalt von 1 mn Breite nioht zur Ausbildung einer Druokwelle
ausreicht; außerden lrurde der Aluminium-Probenträger als Schockabsorber
~lirken.
8.3.3. Beanspruohung beim Ein-und Ausbau
Beim Ein-und Ausbau des Einsatzes
~lird
der Kapseloberteil nicht durch
Zug-oder Biegekräfte belastet, weil das Ausweohselwerkzeug an dem
55 mm
starken Kapselmittelteil angreift.
8.4. Elastische Durohbiegung der Kapsel beim Einbau
Durch die Neigung des Bestrahlungskanals gegen die Senkrechte und dadurch, daß der untere Teil des Einsatzes beim Absenken unterhalb des
"grid" nioht mehr in einem Rohr geführt wird, ergibt sioh eine elastisohe Durohbi egung; außerdem bel'lirkt das Spiel zwischen den Zen trierrippen an ilittelteil des Einsatzes und dem Führungsrohr eine Abweichung der Kapselaohse von der Achse des Bestrahlungskanals. Die elastische Durohbiegung und die Achsabweichung dürfen zusammen einen
I'lert von 8 mn nicht
Deckelstop~en
übersc~lreiten,
damit der Gel'1indekopf am unteren
noch in das Gewinde der Dichtungshülse am unteren Ende
der Kapsel einGreifen kann. Die Einbausituation im Augenblick vor dem
Gewindeeingriff ist in Abb. 6a skizziert. Der Einsatz ruht in diesem
Zeitpunkt auf den Stützen A und B, und nach den Einziehen in den unteren
Kesselboden auf den Stützen Bund C. Für die Bereohnung der Durchbiegung wurde der Belastuncsfall nach Abb. 6b angenommen. Die gesamte Abweichung setzt sich zusammen aus,
der elastisohen Durchbiegung (fl) auf Grund der Streckenlasten ql
1.
und q2 (Eigengewicht Trägerrohr, Abschirmstopfen und sonstige
Einbauteile),
der elastischen DurchbieG~g (f2) durch die Punktlast F (Durch-
2.
führungszapfen und IIontagehülse),
3.
der Abweichung f3, die aus dem Spiel zwischen den Führungsrohr
und den federnden Zentrierungen A und B resultiert.
Je nachden, ob durch die Lage der Einsätze die federnde Zentrierrippe
bei A oder bei B eingedrücl:t wird, ergibt sich eine andere Abueiohung
f
3.
-22-
-22Ergebnis:
f
3A
=
f
= 2,0 mm
l
f 2 =0,34 mm
3,6 mm (Feder bei A) f
f ges = 5,94mm
3B
=
5,2 mm (Feder bei B)
f ges = 7,54mm
Dami t liegt im ungünstigsten Falle die IIi ttenabweichung immer noch
innerhalb der zugelassenen Toleranz. Der Sicherheit halber sollte
beim Beladen. des Einsatzes so
vorgeg~ngen
werden, daß der Einsatz
in einer solchen Lage eingeführt wird, daß keine federnde Zentrierrippe belastet wird.
8.5. Sicherheit gegen Sieden an der Kapseloberfläche
Die infolge der y-Aufheizung und der elektrischen Heizung im Bestrahlungseinsatz erzeugte Ilärmemenge muß durch das Kühlwasser des
Reaktors abgeführt werden. Im Zusamtlenhang mit der IIärmeübertragung
zwischen Kapseloberfläche und Reaktorwasser soll nachgewiesen werden,
daß das Kühlwasser des Reaktors in der Umgebung der Kapsel nicht zum
Sieden gelangt.
Die maximale y-Aufheizung im Co re beträgt bei einer Reaktorleistung
von 50 InT thermisch 16 V/go Für den Bestrahlungseinsatz gilt im Bereich der Prüflinge eine Gewichtsverteilung von ca. 9 g/ cm. D~mit
wird die \1ärmeleisilung des Einsatzes infolge der y-Aufheizung
Sl = 144 Il/cm
Die elektrische Heizleistung pro cm Prüfling ist maximal
S2 = 52,2 U/cm
Die gesamte \lärmeleistung ergibt sich dann zu
S
=
Sl + S2 = 196
u/
cm
Unter Zugrundlegung eines stationären lTärmeflusses wird für den
vlärmeübergang zwischen Kapseloberfläche und \'lasser nach VDI-\'lärmeatlas die Beziehung
Nu = e . Rem • Prn • (L/d) S
angesetzt, welche für Längsströmungen allgemein gilt. Dabei ist für
turbulente
Läneo1J~r~g..
C . (L/d) S
0,024; m = 0,8; n
0,335.
Hit den Gleichungen
Nu
wird
=
a: • dh/A
Re
c· y • d
Pr
3600):· c
h
p
/1 .
g
=
C •
dh/V
• y/A
- 23 -
-23-
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h
p
Für die Wasserbedingungen im Reaktor mit einem Druck von ca. 10 ata
und einer Temperatur von Sa4 50 oe sind nachstehende Stoffwerte aus
a • d
VDI-Wärmeatlas entnommen:
.,
;;
.
988 kg/m'
==
c
p
>..
Für den
. 10- 6 r}/s
0,553
I, ~
==
0,997 kcal/kg oe
==
0,551 kcal/m hOC
Kühlk~nal
zwischen Bestrahlungskapsel und BE-Zentraklrohr
mit den Abmessungen da
Durchmesser
==
4 p/u
d h ==
20,9 und Qi
==
3,5 mm
==
==
17,4 mn ist der hydraulische
3,5 • 10- 3 m
Die Geschwindigkei t des h:ühhlassers '\lird mit c
9 m/s angenommen.
Mit obigen lkrten ergibt sich eine Reynolds-Zahl von
Re
56900
==
und eine Prandtl-Zahl von
Pr == 3,55
Die llärmeübergangszahl a bestimDt. sich dann zu
37000kcal/m2 h oe
a
Dieser thecrretisch ermittelte 1Jert erscheint unrealistisch; es wird
deshalb im folgenden sicherheitshalber mit
a
==
20 000 kcal/m
2
h oe
gerechnet.
Für die abzuführende Uärmetlenge gilt
S
es ist I kcal
a • F (t w - tfl)
1,163 Uh und dar.'lit
==
(Rcal/h)
S = 1,163 • a • F ( \, - tfl)
wobei t
(lI/em)
die Oberflächentemperatur der Kapsel und t f1 die \:asser-
w
temperatur bedeutet.
Die Austauschf1Qehe F wird auf einen em Kapsel6
länge bezogen und beträgt dann 546 • 10- ~2
Bei einer oi ttleren \lassertempera tur von 50 oe und S
bestimmt sich die Temperatur der
Ka~seloborfläche
==
196 Ulern
zu
15,4 + 50 = 65,4 oe
Damit ist der Nachweis erbracht, daß die durch den Bestrahlungeinsatz
t
w
==
anfallende \Järmemenge von Kühlwasser des Reaktors abgeführt werden kann,
ohne daß das llasser an der Kapseloberfläche zum Sieden gelangt.
- 24 -
-249. Kurze Störfallanalyse
Die bei evtl.auftretenden Störfällen an der Bestrahlungseinrichtung erforderlichen Ilaßnahmen
sind der Übersicht halber
tabellarisch zusammengestellt. (Siehe Tabelle 5 im Anhang).
Für nähere Einzelheiten \Vird auf die Betriebsanweisung verwiesen.
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I
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;;
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=1305 mm
1, =215' mm
6d =
0,25mm
b
.-r-o---- 1,
I
= 265'mm
= 1175 mm
q,w =0,9'1 kp/m
qiw=0.8
========lJ't--r3
!===Ad
l
kp/m
Fw =O,2öJkp
b} Belastungs!all
Abb. 6: 0urchbiegung des BestrahJungseinsatzes
beim Einbau
B
A
Versuchagruppe
Hersteller
Charge
Fe
Cr
Rest
0,04
Rest
Rest
22,0
Inconel Superior
7310 E 18,0 19,0
Tube
718
Inconel Superior HX
Tube
832 AV 3,0
625
0,85
Nb
Ti
Al
10,0 20,0
Metall1V-20Ti- gesell10Nb
schaft
0,8
20,0
5,2
4,0
0,6
0,007
0,85 2,50 0,8
Metallgeaellschaft
0,04
0,05
Incoloy Mannes800
mann
972554 Rest 21,05 31,78 Q,014
AG
V-20Ti
B
Si
P
S
1,22 0,018 0,007
Mn
Co
N2
Zr
3,0 0,2
9,0 0,3
I 0,68
0,3
0,007
0,2
0,15
0,007
0,007
1,37 0,012 0,006
0,7
0,67 0,71 0,015 0,008 0,015 0,023 0,02
1,3 0,4
Mo
Analyse (Gew-%)
Mannesmann
SL1918 Rest 19,92 24,68 0,017 0,00°3 0,01 0,01 0,01
AG
Inconel Sup..ior 4362 X
6,75 15,0
Tube
X750
20/25
CrNi
C
13,61 0,07
Ni
Richtanalysen der Legierungen
16/13 MannesCl'NiMo mann
SL 733 Rest 17,1
AG
VNb
ru g
Le~ie-
Tabelle 1:
Rest
Rest
0,7
V
0,1
0,1
°P3
0,05
Cu
4 PrU!'l1~Sr6hrchen
ZusfUlVnensetzung des Bestrahlungee1nsatzes fur die
Aktiv1 tat5berechnung
17.6
8,6
9,0
:66.0
V-20 Ti
V-20 Tl-'ONb
24.0
'2,6
12,3
1573,,
I
'2.4
'2,0
24,4
572,
I
EInsatz Beladunll: rv
1
'neon" 6 25
Inconel 718
I
'neon,' X:1"f,J
Incoloy &xl
I
2. Zwlschensurnme rv
4
4 PrUfl1~gsrdhrChe[}
EInsatz BeladunR III
2. ZwischensulMI& III
4
4 PrUfll~ßBrohrchen
2. Zwischensurnme 11
Einsatz Beladun~ II
•
'2,0
",9
23,9
I
1572,3
20/25 CrtH
, '6/'3 CrtUNb
0.46
548,4
0,04
28
7.3
0,45
5.7
0.46
200
260
46
r
1
454'
Ji57'
AIMg 3
Inconel
QJ.romel
Alumel
Nickel
HeizLLeg.
Al u.Co
Fe
Pes.Gew.
ZwiachensU1lllle I
Einsatz Beladun;t;
2
4
-4 Prtlfl1llfsrohrchen
1. Zwlschensumme
Kapsel '7,4 llll1l t;i
PrUrl.-Deck-el u Kapillare
Probentrliger
Mantel
Thermoelem. Chrome I
Alumel
Mantel
HeiZleiter
Lei ter
Detektoren f. them.Neutr.Fl.
Detektoren f.epltherm.Neutr.Fl
Werkstoff
g
18,0
3.0
46, '
0,45
53.8
66. '
'00
0,4
0.8
0.017
0, '
0. 15
0,2
0,1
0. I
~
224,0
?09,9
212 0
2,60
2,22
0.38
2' .0
5.5'
0,°5
O,Q4
0,06
5,5) 0,0<,
?';»,7
14,32
6.45
7,87
209,9
0.46
0. 11
0,57
29,9
0.4
'0
'78
Fe
65.0
68,3
~
g
"
SI
'5
'
0"
0.4
0.36
0. '7
o
0,005
0.006
0002
0
0,002
o. '7
0,0
0.3
0.2
0,3 1
2,0
4.3
4, '4
7.0
6.68
6.7?
4.20
0,02
0,02
° on
677
0,09
6,94
026
0,17
0,09
6.68
0,009
0,098
0,04
0.2
0.15
0.78
0,7'
'.39
0,35
0.057
0.4
0.6
0.9
0.29
0,0 15
0,01
99,5
95. 15
190,0
190,0
'90,0
O,O'{
0,07
o '4
1
22.0
1'],0
0,11 15,1
0.035 20,25
o 003
190.0
,
80
'7
'0
0.002 • 1,5
0,001 '9,92
190,0
0,04
'90
'8
Cr
17 .5
0.15
~
5.2
g
0,92
Al
2,0
2,0
0.2
',0
~
g
Mn
~
0,06
0,04
0,0:2
00'7
4 '8
0,037
0"
4.""
O,oS
0.07
0,0 1
0,002
0,005
0,042
.1,0
0.029
2.6
0,46
g
4,14
0,55
0,67
o.
',0
'.0
, ,0
0.5
0.5
~
0.36
0.042
0,0
0,046
0.26
C
'0
67,2
6?0
67 '2
5. 11
2.34
2,77
4 ,3'"
2.43
,87
66,48
4.47
2.08
2.39
62.0'
5,84
0.97
0,046
0.3
NI
'
0,41
0,43
3.8
').'1.86
60,9
'0,0
80,0
65.6
7",8
14,18
7,6(
6,5 1
".8
79.
Bo,7f
70,1
3,53
1,56
2,97
65.6
27.7
',46
4.
26
5.5
g
Mo
9,0
3,0
2,3
~
2.3
1,04
2 2'
',17
1, '3
0,04
.0
1,04
1.04
',04
g
<'0,0
20,0
o,~
2.15
0,37
0.0 1
0.5
0,5
0.2
~
5.5
5,45
'.80
3.52
'. r2
2 0
O. '0
0,10
0,384
0,044
0.34
1,93
0,001
0,00'
1,93
0.4
0,23
'.3
g
P
0,0 15
0.045
0,045
~
Qewichtstabelle der Materialien 1m
3 ' ,7
1),1
24,68
95
99
20
90
72
11,5
46.8
8,05
~
g
Tabelle 2'
0,002
0,14
0,14
0,14
0, ,.
0,14
0.002
0. '
0,09
0,09
0,09
0,09
0.09
0,078
0,014
0.03
0,03
0.1'7
0,021
0,14
g
~
g
3
O. '
0,07
0,06
0,07
0.04
0,3
0,21
0.22
0,0 12
0,0 12
0.22
0.008
0,008
0.22
0,015
0,007
0.008
0,21
0,1
g
0,05
Cu
0.7
~
Mg
6,0
6,06
6,06
6.06
6.06
J6.00
~
C<lreberelch von -373 llIll bis +267 mm
4,0
5.2
1
Nb
1,04
0,0 1
10,0
1
I
, .2
0.'lO
0.90
0.00
, '4
" '4
0,64
O,"f,J
0,12
0,1;:'5
0,03
0.'
0,'
0,63
0,6 12
Cl 612
0,0 1 6
O,b2ö
0,004
0.012
0, 6261
0,014
10,)06
0,0116
1°·26
T.
0.'
0, ,
0,33
O. "'"
0.,06
0,024
0,33
0,012
0,0 1 2
JO.'3
0.024
0 '° 12
I 0,'
0, \ 10,012
1 0 •61 21
o.
'24 '0.'
0,001
0,0 15 0.0':
0,002
1°,000
1°,5
0.092
I
10.52 10"
Co
I
1°·2
0,2
I
I
0.6
0.08
0076
0,076
0,076
,.,
V
6.88
6.Xl
n_,S
1),2
-~
80.0
70.0
I
r-Spektrum der festen Mctivitäten des Bestrahlungseinsatzes im
Corebereich von -273 bis + 267 n~ch einer BestrGh1ungszeit von
160 TaGen
j
I'~
j
E-Gruppe
E-Bereich
tUe VJ
I
E
IIe V,
Abklingzeit 10 Tage. Abl:1ingzei t 30 TesL
·y-Quanten/sec. '
y-Quanten/sec.
0,4
0,8
2,63
2
0,1- 0,4
0,4- 0,9
3
0,9- 1,35
1,3
1,91
4
1.35-1,8
1,8- 2,2
1,7
2,2
4,72
2,96
2,2- 2,6
2,5
2,6
2,8
1
5
6
7
-P-
9,55
4,2
·
·
·
·
1013
10 13
13
10
11
10
10 7
. 10
7
I
I
I
1,82
7,88
1,77
3,89
7,4
·
10 13
13
10
1013
·
10
·
10
11
6
!}.'abeJ.::.e
4
Verteilung der Aktivitäten auf die einzelnen Isotope des Bestrahlungseinsatzes im Corebereich von - 373 bis + 267 nach einer
Bestrahlungszeit von 160 Tagen.
I
:Isotop
,i
Ca 45
\
, Ca 47
Cr 51
C0 57
58
C0
60
C0
Cu 64
54
l1n
,I 110 93
,
Abklingzei t 10 Tage
I
I
0,0037
:
0,000005
4721,
0,00059
2570
151,5
0,00024
27,8
I
I
i
I
i
I
\
I
!
i
0,044
1,50
0,0012
0,00002
Il0 99
Na 24
\
Ni 57
Ni 59
Hi 63
I
I
i
597,0
74,9
Sc 47
sc 48
182
Ta
Tc 99
1;[181
\[ ID8 5
\/ 18 7
l
y8
9
y9 0
89
Zr
Summe
I
\
,
I
-
I
I
26,5
II
I
0,°43
0.011
-
-
0,115
13,16
490,0
56,0
0,01
0,°4
0,0015
,
,
0,0015
0,003 2
0,0048
24,7
I
I
0,00065
9,37
0,00038
0,a58
0,135
0,41
0,35
I
0,0041
ii
0,0024
0,000073
0,000001
p33
s35
Sc 46
0,0034
0,000002
287°,
0,00056
1980
150,5
i
13,16
I
Fe 59
Nb 92
Nb 95
p3 2
I
0,115
!
Fe 55
Nb 94
Aktivität Curie
Abklingzeit 30 Tage
~
I
\
140,8
124,8
1,65
0,0116
0,021
0,0193
1,28
1,11
:
0,0289
:
0,0001 27
0,000386
0,0001 27
0,000 000 3
0,000 002
0,000 002
0,000 002
I
I
I
I
I
I
:
8226,05
5722,13
I
l
fall, 51
stllrmIB
1. Leok in ein.,. :a.strahlunga.1naat.
2. Undich herdan oder
Beraten ein••
PriU'linpa.
~.
Leclc in dem Ein• peisesyst.1I ZU
einem PrUflillG
Ma.!laqhm bei
SjöF!Ulß!B
Ilögl.\lir~
Anze1Be
.Alarm duroh ßaßf'ühl.er
I oder Bll 11.
Alana durch KontaktlIW.D_ter 1n!'olge
Druck_aU.p
neaktorvaaa.r d.a PrillIärkreislaufes dringt
in den Einsatz .ia.
Abschalten d.r .1.B.izung und Druokentle.stuug all.r Prüf11nge. Auabau dea :einsatz•• naoh Zyklus.nde.
e) Druckanzeige sinkt
Druokaneti.g i,. Einaatz
Schli.Ban des betr.
Vsntils PA•• 2. Absohal ten der .1. Beizung des betr. Prütlinges. ~l. Druokentlastung d.a Einaatz.s auf Sollv.rt.
lItr
ab.
b) Grenzvartuelder
spricht an.
a) Druokanzeige nioht
atabil.
B.liune.ustritt in den
Druckschrank od.r ins
Ventil. PA••• 2. Ab-
b) Druckane t1 eg 1tl Ein-
BR2-Gebilnd., od.r in
den sub pile rooll, od.r
in den Einsatz.
sohalten d.r sl. llsizUAg des betr. Prärlinu"'s,
Beliucuustritt in den
Dr..l.1::kaohrallk oder ins
Bn2-Gebiiude oder in den
sub pile roOIll.
Abaohalten der el.
Heizung für alle
Prüflinge d.e betr.
Einaatzes. Leokauche
aatz (IWnolll8tu
llli I 1, lllt I 2
~
BI XI 1 und BK XI 2)
4.
Leck 111 Ga• ..,.a teil
der BestrahlUAgaainsätze.
I-
Druokanzeige sinkt ab.
herstell.n.
Ausfall eiDer
Druokan"e1ge ainkt,
Druokmeaa1.nrich-
Alarmgabe.
Dia ForU'1lhrlmg der
BestrahlUAg riohtet
eich nach der Anzahl
d.r bere1 t. defekten
Prün1J>g••
Schli.Ben d.s betr•
und Dichtheit wied.r
5.
Be...
Sohli.Ben d.s betr.
Von~ PA ••• 2
Falle Lec}: itl sub
pile rooo, ist eine
naparatur erst vtlhrend d.r nc.ohsten Abaohal tper10de DÖC'lioh.
Evtl. Ersatz_likr.is anaoh11eB_
tung.
6. Ausfall einee
HeiE:I.i t.n
~.1ge,
AbsohaJ. 'ten d.s b"tr.
Regelkrei_,
Alarmgabe.
Druoken tlas tung
Abfall in der TenperB-
Di. Fortführung der
Be.trahlUDg riobtet
a1ch Dach d.1I ADzahl d.r defekten
7·
AIlafall dee Thermo. l.....t . . rur di.
R.gelung
8. Ausfall ein•• 'reillperatur-R.gelkr.iHe.
Regelth.rmo.l.ment
gegen ein RegiBtrier-
l.brall du Tampera turanze1s-,
Alarmt:abe •
therao.l.llUIJlt suet:1.UBCbaD..
Absohalten .ret,veaD
bs1d. BegiatriertherIBO.I.ment. auob e1agefallen eiad.
R.gler überprüfen.
Temperatur zu niedriß
odsr zu hooh.
ETtl. gegen Ersatzregelkreis austau-
schen.
9. Plützliohe Absohal tung des R.aktore.
AlBrlllI
Reaktor Trip.
lle1zleistung steigt,
um die Term1nd.rte
l'-Ilsizung suszugle1oben.
AbBchalten pr
el. llcizungen.
Di. Drüolce 1n d.n
Priltl1ngen eind nur
~i regll1ären AllBchaltperiod.n zu
entlaeten.