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Dokumentenidentifikation DE69500786T2 30.04.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0677852
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Konzentration, Trennung und Messung von Krypton und Xenon
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder Snyder, Dane Thomas, Byron, California 94514, US;
Armstrong, Raymond Leslie, San Jose, California 95119, US
Vertreter Sieb, R., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 69514 Laudenbach
DE-Aktenzeichen 69500786
Vertragsstaaten CH, DE, ES, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 03.04.1995
EP-Aktenzeichen 953022191
EP-Offenlegungsdatum 18.10.1995
EP date of grant 01.10.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse G21C 17/07

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zum Identifizieren fehlerhafter Brennelemente brauchbar sind, die im Kern eines wasser-moderierten Kernreaktors eingesetzt sind, und sie bezieht sich im besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Analysieren der Zusammensetzung des Spaltgases.

Der Kern eines Kernreaktors umfaßt eine Vielzahl von Kern-Brennelementen, wobei jedes Brennelement aus einer Vielzahl von Kernbrennstäben besteht. Jeder Brennstab umfaßt ein kreisförmiges, zylindrisches Gehäuse, d.h. eine Hülle, die an beiden Enden durch entsprechende Endstopfen abgedichtet ist. Eine Vielzahl von Kernbrennstoff-Pellets ist in einer vertikalen Säule innerhalb der Hülle bis zu einer Höhe von weniger als der Länge der Hülle aufgestapelt, wodurch ein Raum oberhalb der Brennstoffsäule freigelassen wird. Eine Kompressionsfeder ist innerhalb dieses Raumes angeordnet, um die Brennstoffpellets gegen den Endstopfen am Boden des Brennstabes vorzuspannen. Ein Getter zur Entfernung von Verunreinigungen aus der inneren Atmosphäre ist konventionellerweise in diesem Raum installiert.

Die Hülle dient zwei Hauptzwecken: erstens verhindert die Hülle den Kontakt und die chemische Reaktion zwischen dem Kernbrennstoff und dem Kühlmittel/Moderator und zweitens verhindert die Hülle das Freisetzen radioaktiver Spaltprodukte, von denen einige Gase sind, aus dem Brennstab in das/den Kühlmittel/Moderator. Ein Versagen der Hülle aufgrund des Aufbaues des Gasdruckes oder aus irgendeinem anderen Grunde könnte zu einer Verunreinigung des Kühlmittels/Moderators und der dazugehörigen Systeme durch radioaktive, langlebige Produkte zu einem Grade führen, der den Betrieb der Anlage beeinträchtigen würde.

Eine konventionelle Technik zum Identifizieren fehlerhafter Brennelemente in wassermoderierten Kernreaktoren ist als "Brennstoff-Nippen" bekannt. Diese Technik identifiziert leckende Brennstäbe durch Aufnahme und Messung von Spaltgasen, die aus fehlerhaften Brennstäben austreten. Ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung zum Ausführen des Brennstoff- Nippens ist in der US-PS 4,034,599, die auf die vorliegende Anmelderin übertragen ist und deren Offenbarung durch Bezugnahme hier aufgenommen wird, offenbart. Gemäß dieser konventionellen Technik wird das Brennstoff-Nippen durch Isolieren eines Brennelementes in einer Testkammer mit gereinigtem Wasser bewerkstelligt. Die Testkammer kann entweder im Reaktorkessel oder am Boden des Brennstoff-Beckens angeordnet sein. Die Testkammer enthält eine Austrittsleitung nahe dem Oberteil und einen Gassprüher am Boden. Luft wird durch den Gassprüher in die Testkammer eingeführt und ersetzt einen Teil des Wassers oberhalb des Brennelementes. Dies dient der Bildung einer Lufttasche oberhalb des Brennelementes, verringert den Druck in der Testkammer und spült gleichzeitig das Wasser, das das Brennelement umgibt, frei von Spaltgasen, die aus fehlerhaften Brennelementen ausgetreten sind. Die Aktivität der in der Luft mitgenommenen Spaltgase wird dann durch Hindurchführen der Luft durch einen geeigneten Strahlungs-Monitor gemessen. In einer zweiten Stufe des Verfahrens wird der Druck in der Testkammer weiter bis zu einem Vakuum verringert, um die Abgabe von Spaltgasen zu erhöhen. In einer dritten Stufe des Verfahrens wird der Druck in der Testkammer bei einem Vakuum gehalten, und aus der Lufttasche oberhalb des Brennelementes abgezogenes Gas wird zurückgeführt, um kontinuierlich abgegebene Spaltgase aus dem Wasser, das das Brennelement umgibt, herauszuspülen. In dieser Weise werden Spülluft und Spaltgas in der Lufttasche im Oberteil der Testkammer festgehalten und zum Überwachen über eine Probenleitung entfernt. Der Strahlungs-Monitor gemäß der US-PS 4,034,599 ist ein Brutto-β- Detektor. Dieser Detektor spricht gleichzeitig sowohl auf Kr-85 als auch Xe-133 an, die der Hauptteil der Spaltgase sind.

Die Messung von Spaltgasen ist ein Schlüsselelement des Verfahrens zum Brennstoff-Nippen wegen der leicht erzielten Trennung von Gas und Wasser. Das Xe-133-Isotop ist jedoch ein Zerfallsprodukt von I-133, das ein wasserlösliches Ion ist. Dies führt zu einem Hintergrund-Problem, das durch Einsatz von entmineralisiertem Ergänzungswasser minimiert wird. Entmineralisiertes Kondensat kann nicht benutzt werden, weil es häufig aufgrund der Freisetzung von Xe-133 aufgrund des Zerfalls von I-133, das in den Dampf übertragen und auf den Kondensat-Entmineralisatoren ausgetauscht worden ist, Probleme verursacht. Becken-Wasser enthält große Mengen von I-133, das gleichmäßig darin verteilt ist. Die Konzentration von I-133 wird stark erhöht, wenn Brennstoffpellet-Material durch einen Fehler in der Hülle des Brennstabes entweicht. Diese Hintergrund-Probleme müssen in Betracht gezogen werden, wenn ein "langsamer Ansteiger" beobachtet wird. In diesem Falle wird eine geringe Zunahme im Spaltgas während der Gas-Rückführung eines Brennstoff-Nippens angezeigt. Diese Zunahme könnte einem sehr kleinen Fehler im Stab, in die Testkammer eintretendem Becken-Wasser oder der Desorption von Gas aus dem Oxidfilm, der auch I-133 (chemisch gebunden) enthält, zuzuschreiben sein. Dies ist ein Problem, weil es zu falschen Identifikationen eines leckenden Brennstabes führen kann.

Das Kr-85-Isotop sollte nicht diese Art von Hintergrund-Problem verursachen, weil es keine wasserlöslichen, ionischen Materialien in diesem Zerfallsschema gibt. Nachdem irgendein Material von der Innenseite zur Außenseite des Brennstabes gewandert ist, wird es abgetrennt und weggespült. Es ist zu bemerken, daß Kr-85 nicht so viel vorhanden ist wie Xe-133. Die einzige Technik, die zum Bestimmen der Menge von Kr-85 in Gegenwart von Xe-133 benutzt wird, besteht in wiederholten Messungen zur Bestimmung der Zerfalls-Charakteristika der Mischung und im Errechnen der jeweiligen Mengen von Kr-85 und Xe-133 auf der Grundlage der Zerfalls-Halbwertzeiten. Dieses Meßverfahren erfordert zur vollständigen Durchführung Monate. Die rasche Messung von Kr-85 (ausschließlich) würde eine falsche, positive Reaktion beim Verfahren zum Brennstoff-Nippen verringern oder beseitigen.

Das Dokument US-A-3,617,709 offenbart eine Vorrichtung zum Nachweisen von Fehlern in Kernbrennelementen. Die Messung von Krypton und Xenon als gasförmigen Kernspaltungs-Produkten wird erzielt durch Abtrennen dieser radioaktiven Elemente von anderen vorhandenen, radioaktiven Elementen und Messen der β-Strahlen, die von dem so abgetrennten Krypton und Xenon emittiert werden, mit einer hohen Zähleffizienz. Die Abtrennung erfolgt durch Hindurchleiten der kombinierten Gase durch eine Trennsäule, die mit Molekularsieb-Materialien oder Aktivkohle gefüllt ist, in Kombination mit einem Träger Q-Gas, wie es in einem Gasströmungs-Zähler benutzt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum raschen Konzentrieren, Abtrennen und Messen von Kr-85 und Xe-133. Durch Messen der Menge des Kr-85-Radioisotops, das vorhanden ist, können falsche, positive Signale für das Vakuum-Nippverfahren beseitigt werden. Die Erfindung kann die Chromatographie benutzen, um, z.B., die Radioisotope abzutrennen, um die Auflösung der Spektralanalyse mit gering auflösenden Detektoren zu verbessern.

Das allgemeine Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes: (1) Die Spaltgase werden durch Hindurchleiten des umgewälzten Gasstromes durch ein absorbierendes Medium festgehalten. Während dieses Verfahrens wird eine bekannte Mischung nicht radioaktiven Kryptons und Xenons zu dem Gasstrom hinzugegeben, der in einen Detektor für die Wärmeleitfähigkeit (TC) eintritt, um diesen Detektor zu kalibrieren. (2) Die festgehaltenen Gase werden desorbiert und in den Einlaß einer Trennsäule eingeleitet. Aus der Säule strömen die Gase in den DC- Detektor aus. (3) Das aus dem TC-Detektor ausströmende Gas wird zum Zählen während der Zeit, zu der Krypton durch den DC-Detektor nachgewiesen wird, zu einer evakuierten β-Detektorkammer umgeleitet. Eine winzige Menge von Kr-85 wird frei von Xe-133 in der Kammer festgehalten. Alternativ wird das aus dem TC-Detektor ausströmende Gas zum Zählen während der Zeit, während der Xenon durch den TC-Detektor nachgewiesen wird, zu einer anderen evakuierten β-Detektorkammer umgeleitet. Es wird eine winzige Menge von Xe-133 frei von Kr-85 in der Kammer festgehalten.

Die Menge von Kr-85 ist die erste Messung, weil sie von einem fehlerhaften Stab innerhalb des Test-Brennelementes gemäß dem Zerfalls-Schema der Spaltgas-Bestandteile kommen muß. Das Bestimmen des Verhältnisses von Kr-85 zu Xe-133 verringert die Abhängigkeit von der Menge und beseitigt dadurch den Einfluß des Beckenwassers. Dieses Verfahren kann daher das Testen unter Benutzung von Beckenwasser gestatten.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der

Figur 1 ein Blockdiagramm ist, das die analytische Vorrichtung zum Konzentrieren, Abtrennen und Messen von Krypton und Xenon gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind grundsätzlich wie in den Ansprüchen 1 bzw. 7 beansprucht.

Das analytische System der Erfindung kann mit irgendeiner konventionellen Probenkammer benutzt werden, die in einem Brennstoff-Becken oder in einem Reaktorkessel angeordnet ist. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird das analytische System unter Bezugnahme auf eine Probenkammer beschrieben, die in Wasser eingetaucht ist, das in einem Brennstoff-Becken 20 (wie in Figur 1 gezeigt) enthalten ist. Die konventionelle Probenkammer umfaßt eine Nippkanne 1 und einen darauf montierten Nippkannen-Kopf 2. Die Nippkanne 1 schließt eine (nicht gezeigte) Gas- Sprühvorrichtung ein, die auf deren Boden angeordnet ist. Die Gas-Sprüheinrichtung dient zum Verteilen von Spülluft als eine Masse von Blasen. Eine Rückführleitung 18 führt Luft zu der Gas- Sprühvorrichtung. Der Nippkannen-Kopf 2 ist mit einer Probenleitung 3 verbunden. Spülluft und Spaltgas werden innerhalb einer Lufttasche des Nippkannen-Kopfes 2 festgehalten und zum Überwachen durch die Probenleitung 3 entfernt. Das analytische System der Erfindung ist oberhalb des Brennstoff-Beckens oder Reaktorkessels angeordnet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert eine Faltenbalg-Pumpe 4 das Probengas zu der Öffnung E eines sechs Öffnungen aufweisenden Schalt-Ventils 5. Die Öffnung D des Schalt-Ventils 5 ist mit dem Einlaß einer Konzentrierungs-Vorrichtung 6 über ein erstes (nicht gezeigtes) Isolator-Ventil verbunden.

Die Konzentrierungs-Vorrichtung 6 umfaßt eine Gaschromatographie-Säule, die ein Medium enthält, das in einem Zustand bei einer ersten Temperatur unterschiedliche Gase mit unterschiedlichen Raten adsorbiert und die adsorbierten Gase festhält. Die festgehaltenen Gase werden aufgrund einer Änderung vom Zustand bei der ersten Temperatur zu einem Zustand bei einer zweiten Temperatur desorbiert. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist das Medium ein gebranntes Harz, das eine sehr hohe Adsorption von Krypton- und Xenon-Gasen in dem Zustand bei der ersten Temperatur (z.B. -30ºC) hat und diese gleichen Gase in dem Zustand bei der zweiten Temperatur (z.B. 200ºC) desorbiert.

Die Konzentrierungs-Vorrichtung 6 ist thermisch mit einer Heizvorrichtung/Kühlvorrichtung 7 gekoppelt. Die Heizvorrichtung und die Kühlvorrichtung werden alternativ betätigt. Die Kühlvorrichtung kann zum raschen Abkühlen der Konzentrierungs-Vorrichtung auf -30ºC durch Expansion von Kohlendioxid aktiviert werden. Die Heizvorrichtung erhitzt die gekühlte Konzentrierungs-Vorrichtung rasch elektrisch auf 200ºC.

Der Ausgang der Konzentrierungs-Vorrichtung 6 ist mit der Öffnung A des Schalt-Ventils 5 über ein zweites (nicht gezeigtes) Isolatorventil verbunden. Zur Vervollständigung der Verbindungen mit dem Schalt-Ventil 5 wird eine Quelle 8 von Trägergas (vorzugsweise Stickstoff) mit der Öffnung B verbunden; eine Einlaß einer Trennsäule 9 ist mit Öffnung C verbunden, und die Rückführleitung 18 ist mit Öffnung F verbunden.

Die Trennsäule 9 umfaßt ein Molekularsieb, das verschiedene Gase mit verschiedenen Raten adsorbiert, doch hat es weniger Kapazität für das Festhalten von Gasen als die Gaschromatographie-Säule der Konzentrierungs-Vorrichtung 6. Das Ergebnis ist, daß Krypton- und Xenon-Gase durch die Trennsäule mit unterschiedlichen Raten hindurchgehen, d.h., sie verlassen die Trennsäule zu verschiedenen Zeiten. Die Temperatur innerhalb der Trennsäule wird durch den Säulenofen 10 geregelt.

Der Ausgang der Trennsäule 9 ist mit dem Einlaß eines Wärmeleitfähigkeits(TC)-Detektors 11 verbunden. Der TC-Detektor mißt die Wärmeleitfähigkeit des hindurchströmenden, gasförmigen Mediums. Die Wärmeleitfähigkeit des TC-Detektors ändert sich daher während der Zeit als eine Funktion der Gas-Zusammensetzung.

Der Ausgang des TC-Detektors 11 ist mit dem Eingang eines ersten Zweiweg-Ventils 12 verbunden. Das Zweiweg-Ventil 12 wird dazu benutzt, die Probenströmung entweder zu einem ersten β-Detektor 14 oder zum Einlaß eines zweiten Zweiweg-Ventils 13 zu dirigieren. Das Zweiweg-Ventil 13 wird zum Dirigieren der Probenströmung entweder zu einem zweiten β-Detektor 15 oder einer Entlüftung 17 benutzt.

Die Kapazität des β-Detektors 15 ist größer als die des β-Detektors 14. Der β-Detektor 15 soll das Xenon-Radioisotop überwachen, das in einer größeren Menge im Spaltgas vorhanden ist als das Krypton-Radioisotop, wahrend der β-Detektor 14 das Krypton-Radioisotop überwachen soll. Beide β-Detektoren werden vor dem β-Nachweis evakuiert. Jeder β-Detektor mißt die Anzahl der β- Teilchen, die durch das Probenvolumen pro Minute emittiert werden, d.h. Zählungen pro Minute (cpm), und gibt die Daten elektronisch ab. Ein konventionelles Karten-Aufzeichnungsgerät 16 schafft eine geschriebene Aufzeichnung der Aktivitäts-Niveaus, die durch die β-Detektoren 14 und 15 bestimmt werden.

Die Pumpe 4, das Schalt-Ventil 5, die Heizvorrichtung/Kühlvorrichtung 7, die Zweiweg- Ventile 12 und 13 und die Isolations-Ventile am Eingang und Ausgang der Konzentrierungs- Vorrichtung 6 können alle durch eine (nicht gezeigte) elektronische Konsole geregelt werden, die entfernt von der Gas-Behandlungseinheit liegen kann. Das Grundverfahren gemäß dieser Ausführungsform umfaßt einen Beladungs-Modus und einen Injektions-Modus.

Beim Beladungs-Modus wird die Temperatur der Konzentrierungs-Vorrichtung durch Expansion von Kohlendioxid rasch auf -30ºC oder darunter verringert. Dann werden radioaktive Krypton- und Xenon-Gase aus der Lufttasche in dem Nippkannen-Kopf 2 über die Öffnungen D und E des Schalt-Ventils 5 in die Konzentrierungs-Vorrichtung 6 eingeführt. Die radioaktiven Krypton- und Xenon-Gase werden adsorbiert und in der gekühlten Konzentrierungs-Vorrichtung festgehalten. Die nicht adsorbierten Gase werden über die Öffnungen A und F des Schalt-Ventils 5 und über die Rückführleitung 18 zu der Probenkammer zurückgeführt. Während Spaltgas in der Schlaufe zirkuliert, die aus der Probenkammer, der Probenleitung 3, der Konzentrierungs-Vorrichtung 6 und der Rückführleitung 18 besteht, nimmt die Konzentration der Krypton- und Xenon- Gase in der Konzentrierungs-Vorrichtung zu.

Während der gleichen Beladungs-Sequenz wird ein Strom von Trägergas durch eine Quelle 8 zur Trennsäule 9 über die Öffnungen B und C des Schalt-Ventils 5 geführt. Dann werden nicht radioaktive Krypton- und Xenon-Gase in das Trägergas eingeführt und durch das Trägergas zur Trennsäule transportiert. Die stabilen (nicht radioaktiven) Isotope werden dazu benutzt, die Trenn- Charakteristika des Systems zu überprüfen. Die Krypton- und Xenon-Gase werden derart getrennt, daß die Krypton- und Xenon-Gase aus der Trennsäule nicht gleichzeitig austreten. In der Praxis gibt es ein definiertes Zeitintervall zwischen dem Ausströmen von Xenon und dem Ausströmen von Krypton. Die entsprechenden Ausströmungen fließen dann durch den TC-Detektor 11, der die Wärmeleitfähigkeiten des nicht radioaktiven Kryptons bzw. Xenons mißt. Die Wärmeleitfähigkeiten von Krypton und Xenon erscheinen als Peaks zu diskreten Zeiten. Diese gemessenen Werte werden zum Kalibrieren des TC-Detektors benutzt, d.h., die nicht radioaktiven Isotope lassen erkennen, wo die radioaktiven Isotope erscheinen sollten. Danach werden die nicht radioaktiven Gase über die Zweiweg-Ventile 12 und 13 und die Entlüftung 17 abgelassen.

Wird die erwünschte Konzentration radioaktiver Krypton- und Xenon-Gase in der Konzentrierungs-Vorrichtung erreicht, dann wird das Gas-Behandlungssystem vom Beladungs-Modus zum Injektions-Modus umgeschaltet. Im Injektions-Modus sind die Isolations-Ventile am Einlaß und Auslaß der Konzentrierungs-Vorrichtung 6 geschlossen, während die Heizvorrichtung die Temperatur der Konzentrierungs-Vorrichtung durch rasches elektrisches Heizen auf 200ºC oder darüber erhöht. Bei dieser Temperatur werden die radioaktiven Krypton- und Xenon-Gase aus der Gaschromatographie-Säule desorbiert, aber innerhalb der Konzentrierungs-Vorrichtung gehalten, bis die Isolator-Ventile geöffnet werden und die Konzentrierungs-Vorrichtung über die Öffnungen B und A mit Trägergas gespült wird. Das injizierte Trägergas transportiert die radioaktiven Krypton- und Xenon-Gase über die Öffnungen D und C des Schalt-Ventils 5 in die Trennsäule 9.

Als Ergebnis der Trennung in der Trennsäule 9 werden die radioaktiven Krypton- und Xenon-Gase zu unterschiedlichen Zeiten in den TC-Detektor 11 ausgestoßen. Im TC-Detektor dient das Trägergas als Bezugsgas. Wenn die Messung der Wärmeleitfähigkeit die Anwesenheit von Krypton anzeigt, dann wird das radioaktive Kryptongas, das vom TC-Detektor ausgestoßen wird, mittels des Zweiweg-Ventils 12 zum evakuierten β-Detektor 14 umgeleitet. Es wird eine winzige Menge des Kr-85-Radioisotops in der Kammer des β-Detektors 14, frei vom Xe-133-Radioisotop, festgehalten. Zeigt die Messung der Wärmeleitfähigkeit die Anwesenheit von Xenon an, dann wird das radioaktive Xenongas, das aus dem TC-Detektor ausgestoßen wird, mittels der Zweiweg-Ventile 12 und 13 zu dem evakuierten β-Detektor 15 umgeleitet. Dieses Mal wird eine winzige Menge des Xe-133-Radioisotops in der Kammer des β-Detektors 15, frei von Kr-85-Radioisotop, festgehalten. Die entsprechenden Zahlungen pro Minute von Krypton und Xenon werden durch das Karten- Aufzeichnungsgerät 16 aufgezeichnet.

Wenn das gemessene Niveau des Kryptons das Hintergrundniveau übersteigt, dann ist dies ein Anzeichen dafür, daß das getestete Brennelement fehlerhaft sein kann. Durch Messen des Niveaus des Kr-85-Radioisotops können falsche positive Signale für das Vakuum-Verfahren beseitigt werden. Auch kann der Einfluß des Becken-Wassers durch Bestimmen des Verhältnisses von Kr-85 zu Xe-133 eliminiert werden.

Das Verfahren wurde durch Testen verifiziert. Bei diesem Test wurde eine geringe Menge von Xe-133 in Luft verdünnt und untersucht. Das aus dem TC-Detektor Austretende wurde dann in vier Gasproben-Beuteln gesammelt, und der Inhalt der Beutel wurde durch einen β-Detektor gezählt. Der erste Beutel, der genommen wurde, wenn Krypton nachgewiesen wurde, wies 520 Zahlungen pro Minute (cpm) oberhalb des Hintergrundes auf. Die beiden nächsten Beutel, die während der Zeitdauer nach dem Nachweis von Krypton und vor dem Nachweis von Xenon genommen wurden, hatten 8 cpm bzw. 3 cpm. Der vierte Beutel, der während des Xenon-Nachweises genommen wurde, hatte 710.000 cpm.

Das Signal des TC-Detektors und wichtige Parameter des Systems werden automatisch auf einem einzigen Karten-Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet. In 10 Minuten kann diese Analysier- Vorrichtung eine Probe messen und die gleiche Information erhalten, die unter Benutzung des konventionellen Verfahrens normalerweise Wochen erfordert.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird entweder mit dem konventionellen Brennstoff-Nippsystem verbunden oder zum Messen von Zylindern von Probengas benutzt, die von dort weggenommen wurden. In Abhängigkeit vom Gasnipp-Verfahren und der Ausrüstung, die in Verbindung damit benutzt wird, kann das analytische System der Erfindung zum Testen einzelner Brennstäbe oder ausgewählter Brennelemente benutzt werden.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wurde zur Veranschaulichung offenbart. Variationen und Modifikationen der offenbarten Struktur, die das Konzept dieser Erfindung nicht verlassen, werden für den Fachmann auf dem Gebiete der Gasbehandlung ohne weiteres zugänglich sein. Alle solche Variationen und Modifikationen sollen durch die beigefügten Ansprüche umfaßt werden.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Analysieren der Zusammensetzung eines Spaltgases, umfassend eine Einrichtung (9) zum Abtrennen eines Kr-85-Radioisotops von anderen Komponenten des Spaltgases;

eine Einrichtung (11) zum Nachweisen des abgetrennten Kr-85-Radioisotops in einer Gasentladung, die die Trenneinrichtung anregt;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (12) zum Ablenken des abgetrennten Kr-85-Radioisotops zu einem ersten Volumen und

eine Einrichtung (14) zum Messen der Menge des Kr-85-Radioisotops in dem ersten Volumen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit

einer gaschromatographischen Säule (6) zum Adsorbieren von Kr-85-Radioisotop und anderer Komponenten des Spaltgases in einem ersten Zustand und Desorbieren des Kr-85-Radioisotops und der anderen Komponenten des Spaltgases in einem zweiten Zustand;

einer Einrichtung (7) zum Ändern des Zustandes der gaschromatographischen Säule von dem ersten Zustand zu dem zweiten Zustand und

einer Einrichtung (5,8) zum Injizieren des Kr-85-Radioisotops und der anderen Komponenten des Spaltgases in die Trenneinrichtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Trenneinrichtung ein Molekularsieb umfaßt, die Nachweiseinrichtung einen Wärmeleitfähigkeits-Detektor umfaßt und die Meßeinrichtung einen β-Detektor umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die gaschromatographische Säule bei einer ersten Temperatur adsorbiert und bei einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, desorbiert und sie eine Einrichtung zum Kühlen der gaschromatographischen Säule auf die erste Temperatur und eine Einrichtung zum Erhitzen der gaschromatischen Säule auf die zweite Temperatur einschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit

einer Einrichtung (15) zum Messen der Menge von Xe-133-Radioisotop in einem zweiten Volumen und

eine Einrichtung (13) zum Ablenken des abgetrennten Xe-133-Radioisotops zu dem zweiten Volumen,

worin die Trenneinrichtung weiter ein Xe-133-Radioisotop von anderen Komponenten des Spaltgases abtrennt und die Nachweiseinrichtung weiter das abgetrennte Xe-133-Radioisotop in der die Trenneinrichtung anregenden Gasentladung nachweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einer Isolations-Ventileinrichtung mit offenen und geschlossenen Zuständen, wobei die Isolations-Ventileinrichtung in dem geschlossenen Zustand zum Isolieren von Spaltgas-Komponenten dient, die in der gaschromatographischen Säule desorbiert wurden, und die Isolations-Ventileinrichtung in dem offenen Zustand die desorbierten Spaltgas- Komponenten zur Injektion in die Trenneinrichtung freigibt.

7. Verfahren zum Analysieren der Zusammensetzung von Spaltgas mit Spaltgas-Komponenten, gekennzeichnet durch die Stufen:

Konzentrieren des Spaltgases;

Trennen der Spaltgas-Komponenten;

Nachweisen der Wärmeleitfähigkeiten der Spaltgas-Komponenten und

Messen der β-Aktivität einer ersten radioaktiven Gaskomponente mit einer Wärmeleitfähigkeit, die der Wärmeleitfähigkeit eines ersten bekannten, nicht radioaktiven Gaselementes entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die erste radioaktive Gaskomponente das Kr-85- Radioisotop ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 mit den Stufen des Messens der β-Aktivität einer zweiten radioaktiven Gaskomponente it einer Wärmeleitfähigkeit, die der Wärmeleitfähigkeit eines zweiten bekannten, nicht radioaktiven Gaselementes entspricht, und Bestimmen des Verhältnisses der ersten radioaktiven Gaskomponente zu der zweiten radioaktiven Gaskomponente.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die erste radioaktive Gaskomponente das Kr-85- Radioisotop und die zweite radioaktive Gaskomponente das Xe-133-Radioisotop ist.







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