DE3046560A1

DE3046560A1 - Hydrogen detector esp. for nuclear plant containment - has conductors embedded in silicone rubber resistant to heat and radiation

Info

Publication number: DE3046560A1
Application number: DE19803046560
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Schaller
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1980-12-10
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1982-07-15

Abstract

A probe for detecting combustible gases, esp. hydrogen in a nuclear power plant, comprises two detector coils, connected into a bridge circuit and mounted in a housing; a connecting cable leads into this housing and is cast in plastics. The cable leads into the housing (2) through a conventional plug connecter (one component 15 is shown), the embedding plastics (27) is a silicone rubber, and the components (15) of the conventional plug is fixed to a metal plate (23) acting as closure for the housing. Pref. this metal plate (23) is screwed onto the basic housing (2) typically of stainless steel, through which a bore (3) passes; the space inside this bore between the coils (4,5) and the metal cover plate (23) is filled with the silicone rubber (27). Used esp. for detecting the presence of hydrogen in the containment building of a nuclear reactor in a fault case.

Description

Sonde zur Feststellung von brennbaren GasenProbe for the detection of flammable gases

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur Feststellung von brennbaren Gasen, insbesondere Wasserstoff, mit zwei Detektorwendeln, die einer Brückenschaltung zugeordnet und in einem Gehäuse angeordnet sind, in das ein Anschlußkabel führt, das in dem Gehäuse mit einem Kunststoff vergossen ist.The invention relates to a probe for the detection of combustible Gases, especially hydrogen, with two detector coils that form a bridge circuit assigned and arranged in a housing into which a connecting cable leads, which is encapsulated in the housing with a plastic.

Die Feststellung von Wasserstoff hat sich bei dem bekannten Störfall in dem amerikanischen Kernkraftwerk "Three Mile Island" als außerordentlich wichtig herausgestellt. Die bisher übliche Probenentnahme aus der Gasatmosphäre eines den Kernreaktor einschließenden Containments und die danach folgende Analyse in einem Labor ist jedenfalls für diesen Zweck nicht ausreichend.The determination of hydrogen has become in the known accident in the American nuclear power plant "Three Mile Island" as extremely important exposed. The usual sampling from the gas atmosphere of a den Nuclear reactor enclosing containments and the subsequent analysis in one In any case, the laboratory is not sufficient for this purpose.

Andererseits sind auch bekannte Meßgerte,-selbst dann, wenn sie einen explosionsgeschützten Meßkopf aufweisen, für den Einsatz in Kernkraftwerke nicht geeignet, weil die besonderen Umstände in einem sogenannten GAU-Fall, nämlich hohe Strahlungsintensität, hohe Temperaturen und große Feuchtigkeit (Dampf), das sichere Arbeiten beeinträchtigen können. Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Sonden der eingangs genannten Art zu verbessern, damit sie ohne großen Aufwand den besonderen Anforderungen in Kernkraftwerken genügen.On the other hand, there are also known measuring devices, even if they have one Have explosion-proof measuring head, not for use in nuclear power plants suitable because the special circumstances in a so-called GAU case, namely high Radiation intensity, high temperatures and high humidity (steam), the safe Can affect work. The invention is therefore based on the object To improve probes of the type mentioned, so that they can easily be the meet special requirements in nuclear power plants.

Die als Lösung der Aufgabe dienende Sonde ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Siliconkautschuk ist und daß das Kabel über einen an sich bekannten Steckanschluß mit Metallgehäuse und strahlungsresistenten Isolierstoff geführt ist, dessen einer Steckerteil auf einer das Gehäuse abschließenden Metallplatte befestigt ist.The probe serving as the solution to the task is characterized by that the plastic is a silicone rubber and that the cable has a per se known plug connection with metal housing and radiation-resistant Insulating material is performed, one of which is a plug part on a metal plate closing the housing is attached.

Da der Siliconkautschuk erstaunlicherweise auch den größten zu erwartenden Strahlenbelastungen und Temperaturen sowie den durch diese verursachten Wärmedehnungen gewachsen ist, bleibt im Gegensatz zu den bisher auch aus Gründen der mechanischen Festigkeit verwendeten Gießharzen auf ohlenstoffbasis ein elastischer, aber gasdichter und damit explosionsfester Abschluß der Sonde erhalten. Der mechanische Halt für das Kabel und die Anschlußdrähte der Wendel wird durch die Metallplatte geschaffen, die außerdem einen mechanisch stabilen äußeren Abschluß der Sonde darstellt. Mit dem Steckanschluß ist die für Kernkraftwerke wegen der Strahlenbelastung des Personals wichtige schnelle Prüf-und Auswechselbarkeit gegeben.As the silicone rubber is surprisingly also the largest to be expected Radiation exposure and temperatures as well as the thermal expansion caused by them has grown, remains in contrast to the previous also for reasons of mechanical Casting resins based on carbon materials used an elastic, but gas-tight strength and thus obtain an explosion-proof closure of the probe. The mechanical hold for the cable and the connecting wires of the coil are created through the metal plate, which also represents a mechanically stable outer closure of the probe. With the plug connection is the one for nuclear power plants because of the radiation exposure of the personnel important quick test and interchangeability given.

Der Zusammenbau ist mit Hilfe des Steckanschlusses in der Weise möglich, daß nach der elektrischen Verbndung der Anschlußdrähte mit den Steckerstiften der Siliconkautschuk mit Uberschuß in das Sondengehäuse eingegossen wird. Beim Aufsetzen der Metallplatte ist damit eine vollständige FUllung der im Gehäuse bestehenden Hohlräume gesichert, die auf der dem Stecker zugekehrten Seite für einen explosionsdichten Abschluß sorgt.The assembly is possible with the help of the plug connection in such a way that that after the electrical connection of the connecting wires with the connector pins of the Silicone rubber is poured into the probe housing with excess. When putting on the metal plate is thus a complete filling of the existing in the housing Cavities secured on the side facing the plug for an explosion-proof Conclusion ensures.

Die Platte ist vorzugsweise auf einem Gehäusegrundkörper mit einer einfach herzustellenden Durchgangsbohrung aufgeschraubt. In diesem können dann die Wendeln von der einen Seite eingebracht werden, während der verbleibende Hohlraum auf der anderen Seite vergossen wird, wie oben beschrieben wurde. Mit dem Aufschrauben der Platte auf dem Gehäusegrundkörper erhält dann die Sonde ihre fertige Gestalt. Sie ist nach dem etwa eine Stunde dauernden Aushärten des Siliconkautschuks arbeitsbereit.The plate is preferably on a housing body with a easy-to-make through hole screwed on. In this, the Spirals are introduced from one side, while the remaining cavity on the other side is potted as described above. With the unscrewing the plate on the housing body then receives the probe their finished shape. It is after the silicone rubber has cured for about an hour ready to work.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in Fig. 1 in einem Langsschnitt durch eine Sonde dargestellt ist. Die Fig. 2 zeigt die Sonde schematisch mit der für das Arbeiten erforderlichen elektrischen Leitungsführung.For a more detailed explanation of the invention is based on the enclosed Drawing an embodiment described in Fig. 1 in a longitudinal section is represented by a probe. Fig. 2 shows the probe schematically with the electrical wiring required for the work.

Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Sonde ist für die schnelle und sichere Erfassung von Wasserstoff (Hp) in der Sicherheitshülle eines nicht weiter dargestellten Kernkraftwerkes vorgesehen. Sie umfaßt als wesentlichen Teil des Gehäuses einen Gehäusegruntwörper 2, der zum Beispiel aus Edelstahl besteht. Der Gehäusegrundkörper hat eine im wesentlichen würfelförmige Gestalt mit der eingezeichneten Kantenlänge von etwa 52 mm, in dem ein durchgehender zylindrischer Hohlraum 3 mit etwa 26 mm Durchmesser zentrisch angeordnet ist. Die in radialer Richtung abschirmende Wandstärke beträgt damit mindestens 13 mm.The probe designated as a whole with 1 is for fast and safe Detection of hydrogen (Hp) in the safety envelope of a not shown Nuclear power plant provided. It comprises an essential part of the housing Housing body 2, which consists for example of stainless steel. The housing body has an essentially cube-shaped shape with the edge length shown of about 52 mm, in which a continuous cylindrical cavity 3 with about 26 mm Diameter is arranged centrally. The wall thickness shielding in the radial direction is at least 13 mm.

In dem Hohlraum 3 sitzen zwei benachbart angeordnete wendelförmige Drahtelektroden 4 und 5 mittig in ebenfalls zylindrischen Ausnehmungen 6 und 7 einer in den Hohlraum 3 eingeschobenen, außen zylindrischen Scheibe 8 aus Edelstahl, Die Ausnehmungen 6, 7 haben Durchmesser von etwa 8 mm. Ihre Achsen verlaufen parallel und mit gleichem Abstand zur Achse der Scheibe 8, die auf einer Sintermetallplatte 10 aufsitzt. Diese liegt an einem Bund 11 des Gehäusegrundkörpers 2 an und gestattet auf Grund ihrer Porosität den Durchtritt der zu überwachenden Gasatmosphäre des Kernkraftwerkes zu den Wendeln 4, 5.In the cavity 3 sit two adjacently arranged helical ones Wire electrodes 4 and 5 centered in recesses 6 and 7, which are likewise cylindrical into the cavity 3 inserted, externally cylindrical disc 8 made of stainless steel, the Recesses 6, 7 have a diameter of about 8 mm. Their axes are parallel and at the same distance from the axis of the disc 8, which is on a sintered metal plate 10 sits up. This rests on a collar 11 of the housing base body 2 and allows Due to their porosity, the gas atmosphere to be monitored can pass through Nuclear power plant to the coils 4, 5.

Die Wendel 4, 5 sind mit Anschlußdrähten 12 versehen, die paarweise.durch zwei in die Ausnehmungen 6, 7 passende gleiche Keramikscheiben 13 geführt sind. Damit sind auch die Wendel 4, 5 gehaltert, wobei die Keramikscheiben 13 in den Ausnehmungen 6, 7 mit einer Metallscheibe 14 festgeklemmt werden können.The helix 4, 5 are provided with connecting wires 12, the Paarweise.durch two identical ceramic disks 13 that fit into the recesses 6, 7 are guided. This also holds the helix 4, 5, with the ceramic disks 13 in the recesses 6, 7 can be clamped with a metal disk 14.

Auf der den Wendeln 4, 5 abgekehrten Seite der Metallscheibe 14 sind die benachbarten Anschlußdrähte 12 für einen gemeinsamen Steckkontakt zusammengefaßt, während die einander abgekehrten Anschlußdrähte zu besonderen Steckern in einen metallischen Steckergehäuse 15 geführt sind. Der Stecker 15 umschließt mindestens drei metallische Steckkontakte 16, 17 und 18, die auf der im Gehausegrundkörper 2 liegenden Seite mit Quetschverbindungen 20 an die Anschlußdrähte 12 angeschlossen sind. Die Steckerstifte 16, 17 und 18 sind mit einem strahlungsfesten Isoliermaterial, zum Beispiel mit.On the side of the metal disk 14 facing away from the coils 4, 5 the adjacent connecting wires 12 combined for a common plug contact, while the connecting wires turned away from one another lead to special plugs in one metallic connector housing 15 are performed. The plug 15 encloses at least three metallic plug contacts 16, 17 and 18, which are on the in the housing body 2 lying side connected to the connecting wires 12 with crimp connections 20 are. The connector pins 16, 17 and 18 are covered with a radiation-resistant insulating material, for example with.

Siliconkautschuk, in dem MetallgehEuse des Steckerteils 15 festgelegt.Silicone rubber, set in the metal housing of the plug part 15.

Der Steckerteil 15 ist mit einem Flansch 22 auf eine Metallplatte 23 aufgeschraubt. Alternativ könnte der Steckerteil 15 mit einem Gewinde in einer nicht weiter dargestellten Bohrung der Platte 23 eingeschraubt sein.The plug part 15 is with a flange 22 on a metal plate 23 screwed on. Alternatively, the plug part 15 with a thread in a be screwed in the hole of the plate 23 not shown.

Die Platte 23 besteht aus Edelstahl. Sie hat bei einer Dicke von 2,5 mm den gleichen Querschnitt wie der Gehäusegrundkörper 2. An diesem ist sie mit Schrauben 25 befestigt. Dies geschieht jedoch, nachdem der Hohlraum 3 vollständig mit Siliconkautschuk 27 ausgegossen wurde, so daß eine strahlungsfeste ADdichtungXg,egeDen ist, die auch explosionsiest und thermisch stabil ist.The plate 23 is made of stainless steel. It has a thickness of 2.5 mm has the same cross-section as the housing body 2. It is with this Screws 25 attached. However, this happens after the cavity 3 is completely was poured out with silicone rubber 27, so that a radiation-resistant ADdichtungXg, egeDen which is also explosive and thermally stable.

In Fig. 2 ist zu sehen, daß die Sonde 1 einen aktiven oder Meßwendel 4 und einen Kompensationswendel 5 umfaßt.In Fig. 2 it can be seen that the probe 1 is an active one or Measuring coil 4 and a compensation coil 5 includes.

Der Meßwendel 4 ändert seinen ohmschen Widerstand, wie durch den Pfeil angedeutet ist, wenn Wasserstoff in die die Sonde 1 umgebende Atmosphäre des Kernkraftwerkes vorhanden ist.The measuring coil 4 changes its ohmic resistance, as indicated by the arrow it is indicated when hydrogen enters the atmosphere of the nuclear power plant surrounding the probe 1 is available.

Die Anschlußdrähte 12 führen durch den Steckerteil 15 und über den anderen Steckerteil 28 des Steckanschlusses 29 zu einer Brückenstromversorgung 30, die zu einer außerhalb der Sicherheitshülle gelegenen Meßeinrichtung gehört.The connecting wires 12 lead through the plug part 15 and over the other plug part 28 of the plug connection 29 to a bridge power supply 30, belonging to a measuring device located outside the safety envelope.

Die Brückenschaltung umfaßt außer den als Brückenwiderstände wirkenden Wendeln 4 und 5 Abgleichwiderstände 31 und 32 sowie ein Potentiometer 33, mit dem das Signal für einen Verstärker 34 eingestellt werden kann. Die Abgleichwiderstände 31, 32 und das Potentiometer 33 gehören ebenfalls zu der schon genannten Meßeinrichtung.The bridge circuit also includes those acting as bridge resistors Coils 4 and 5 balancing resistors 31 and 32 and a potentiometer 33 with which the signal for an amplifier 34 can be adjusted. The balancing resistors 31, 32 and the potentiometer 33 also belong to the measuring device already mentioned.

Das Ausgangssignal des Verstärkers führt über eine Leitung 35 zu einem nicht weiter dargestellten Meßgerät, zum Beispiel in einer Warte, das auch mit einer Alarmanlage verbunden sein kann.The output signal of the amplifier leads via a line 35 to a measuring device not shown, for example in a control room that also has a Alarm system can be connected.

Wie man aus Fig. 2 sieht, ist die Sonde 1 in der beschriebenen Form auch gegen Belastungen geschützt, die sonst von dem die Meßleitungen 37, 38 und 39 bildenden Kabel 40 ausgehen können, wenn dieses unmSttelbar in die Sonde eingelassen wird.As can be seen from Fig. 2, the probe 1 is in the form described also protected against loads that would otherwise be caused by the measuring lines 37, 38 and 39 forming the cable 40 can go out if this immeasurably embedded in the probe will.

2 Patentansprüche 2 Figuren2 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Probe for the detection of flammable gases, in particular Hydrogen in nuclear power plants, with two detector coils that form a bridge circuit assigned and arranged in a housing in which a connecting cable leads, which is encapsulated in the housing with a plastic, d u r c h e k e n n n -z e i c h n e t that the plastic is a silicone rubber (27) and that the cable (40) over a known plug connection (29) with metal housing and radiation-resistant Insulating material is performed, one of which is a plug part (15) on a closing the housing Metal plate (23) is attached.

2. Probe according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the metal plate (23) is screwed onto a housing body (2), which has a through hole (3), and that the space between the Coils (4, 5) and the metal plate (23) filled with the silicone rubber (27) is.