ES2198562T3 - Dispositivo y procedimiento para la deteccion de fugas. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION ESTA RELACIONADA CON UN DISPOSITIVO Y UN PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCION DE FUGAS Y LA LOCALIZACION DE FUGAS EN UNA PLANTA DE TECNICA NUCLEAR CON UNA TUBERIA COLECTIVA (2) QUE ES PERMEABLE PARA UNA SUSTANCIA A DETECTAR Y QUE SE UNE A UNA BOMBA (3) Y A UN SENSOR (5) PARA LA SUSTANCIA. ESTA PREVISTO QUE EL SENSOR (5) COMPRENDA UN DETECTOR PARA EL REGISTRO DE LA RADIOACTIVIDAD DE LA SUSTANCIA O QUE, ANTES DEL SENSOR (5), DERIVE UN RAMAL (12) EN DIRECCION DE CORRIENTE QUE SE UNA A UN DETECTOR (7) PARA EL REGISTRO DE LA RADIOACTIVIDAD. CUANDO LA SUSTANCIA RADIOACTIVA LLEGA A LA TUBERIA COLECTIVA (2) Y PENETRA EN ESTA, SE PUEDEN SACAR CONCLUSIONES ACERCA DEL LUGAR DE FUGA DEL MOMENTO EN EL QUE LA SUSTANCIA RADIOACTIVA ALCANZA EL DETECTOR (7).

Description

Dispositivo y procedimiento para la detección de fugas.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la detección y localización de fugas en una instalación nuclear, especialmente en una tubería de una instalación nuclear, con un tubo colector, que es permeable a la sustancia a detectar y que está unido con una bomba y con un sensor para la sustancia, no siendo adecuado el sensor para la detección de la radioactividad de la sustancia.

La presente invención se refiere también a un procedimiento para la detección y localización de fugas en una instalación nuclear, especialmente en una tubería de una instalación nuclear, en la que se mide la concentración de la sustancia, que penetra desde la instalación a un conducto.

Por el documento DE A 24 31 907 se conoce un dispositivo para la detección y localización de fugas (LEOS). Este dispositivo contiene un conducto colector, que es permeable a la substancia a detectar. Con el conducto colector se ha unido una bomba, con la cual se transportan los volúmenes de un medio de transporte, que es, por ejemplo, aire, a través del conducto colector. Al final del conducto colector se ha dispuesto por lo menos un sensor, que reconoce la sustancia que ha penetrado en el conducto colector.

Por el documento EP 0 175 219 B se conoce una estructura especial de un conducto colector de esta clase. Éste presenta puntos permeables separados, formados de metal sinterizado. Entre estos lugares permeables el conducto es impermeable.

En la patente US 5,301,538 se describe otro dispositivo para la detección y localización de fugas, que por lo menos presenta dos conductos colectores permeables para las substancias a detectar. Los conductos colectores desembocan en un sensor de gas común, que puede ser especialmente un sensor para radiaciones radioactivas. Pueden existir especialmente también dos sensores de gas.

Por el documento JP A 59 166 886 se conoce un dispositivo para el control de un conducto, por el que se conducen substancias radioactivas. Este conducto está rodeado de un conducto colector de un diámetro mayor, que está unido con un detector de radioactividad.

La presente invención tiene por objeto configurar los dispositivos conocidos para la detección y localización de fugas, de tal manera que sea posible una segunda verificación de fugas. De este modo se debe garantizar una detección de fugas y una localización de fugas todavía más segura. Se debe indicar también un procedimiento correspondiente.

El objeto, proponer un dispositivo adecuado, se consigue según la invención gracias a que el conducto colector está unido con un detector para captar la radioactividad de la sustancia.

Este detector puede ser un detector gama. Con ello no sólo se determina la máxima concentración de una sustancia que ha penetrado, sino también el máximo de actividad de la sustancia que ha penetrado, y se toma para la detección y localización de la fuga. De este modo resultan dos dispositivos redundantes para la localización de la fuga.

Las configuraciones ventajosas del dispositivo según la invención se citan en las subreivindicaciones.

Según un equipamiento especial, se divide en la dirección de la corriente, antes del sensor, una derivación, que está unida con el detector.

Por ejemplo, en el conducto colector se han dispuesto orificios separados, en los que se han dispuesto válvulas antirretorno. Estas válvulas antirretorno se han diseñado de tal manera que éstas, al no llegar a una presión predeterminada, abren y de lo contrario están cerradas.

Si el conducto del sensor a su entrada cierra mediante una válvula y conecta una bomba de aspiración, que está conectada antes del detector para la radioactividad, se abren estas válvulas antirretorno después de no llegar a la presión predeterminada. Desde el lapso de tiempo, que transcurre entre la abertura de la válvula antirretorno y la reacción del detector para la captación de la radioactividad, se puede determinar entonces, con la velocidad de flujo conocida, el lugar de fugas, en el conducto colector.

Se tienen preferentemente dos posibilidades para la localización de fugas, de tal manera que se garantizan resultados fiables.

El objeto de indicar un procedimiento adecuado para la detección y localización de las fugas en una instalación nuclear, se consigue según la invención gracias a que se mide la radioactividad de la sustancia.

El lugar de fugas se determina, por ejemplo, con la velocidad de flujo conocida en el conducto colector, a partir del lapso de tiempo, que transcurre entre un golpe de ariete en el conducto colector y la reacción del detector para la captación de la radioactividad. El golpe de ariete se puede provocar especialmente por la abertura de por lo menos una válvula antirretorno.

Ejemplos de realización de la invención y del procedimiento para la detección y localización de fugas según la invención se explicarán con mayor detalle mediante los dibujos:

La figura 1 muestra una variante del dispositivo sin válvula antirretorno.

La figura 2 muestra una variante con válvulas antirretorno.

La figura 1 muestra, por ejemplo, una tubería R que lleva agua primaria radioactiva, en la que se han instalado a lo largo de un conducto colector 2 un dispositivo para la detección y localización (LEOS). El conducto colector 2 mostrado contiene lugares porosos de metal sinterizado 1, que son permeables a un gas, y están formados, en el resto de metal impermeable al gas.

La presente invención para la detección y localización de fugas, que es conocida como tal, comprende una bomba 3 dispuesta a la entrada del conducto colector 2 para la alimentación de un gas de transporte y a la salida del conducto colector 2 un sensor 5 para la sustancia a detectar, que puede penetrar en el conducto colector 2. Esta sustancia puede ser, por ejemplo, también humedad (agua), si el sensor es un medidor de humedad.

En el dispositivo de flujo se deriva desde el sensor 5 un conducto de derivación 12, que está unido con el detector 7 para la captación de radioactividad.

Éste detector 7 es, por ejemplo, un detector gama. Para la generación de una depresión mayor en el conducto colector 2 se puede integrar en el conducto de derivación 12 una bomba de aspiración 8, para que se pueda intercalar una válvula V2. Otra válvula V1 se puede disponer en la dirección de flujo, detrás de la bomba 3, para el cierre del conducto colector en su inicio.

En el inicio del conducto colector 2 se puede disponer un módulo de calibrado 4, con el cual se alimenta un gas de prueba de forma definida en el conducto colector 2 para el calibrado del sensor 5 y del detector 7. Con el conducto colector 2, se puede también unir un módulo del regulador 6 para el ajuste de la velocidad de flujo al conducto colector 2.

El detector 7 para la captación de la radioactividad, se ha dispuesto en un depósito 11, que, por ejemplo, tiene un volumen comprendido entre un litro y diez litros. El conducto de derivación 12 desemboca en este depósito 11. Desde el depósito 11 sale un conducto que puede contener una válvula de la sobrepresión no representada y eventualmente lleva, a través de un conducto antirretorno, al Containment de una central nuclear.

La figura 2 muestra una variante del dispositivo para la detección y localización de fugas según la figura 1, que contiene todos los componentes de la variante según la figura 1 y, además, presenta válvulas antirretorno 9 adicionales, que están integradas en distancias equidistantes, por ejemplo, cada dos metros en el conducto colector 2. Estas válvulas antirretorno 9 abren, al no llegar a una presión mínima, y a través de los puntos de aspiración controlados, por ejemplo, a través de aberturas circulares con una sección transversal de 1 mm^{2}, proporcionan una unión suficiente entre el conducto colector 2 y la zona de la cámara que se encuentra debajo del conducto colector 2. La variante según la figura 2 tiene también un aislamiento térmico 10, que rodea la tubería R y el conducto colector 2, sobresaliendo las válvulas antirretorno 9 del aislamiento 10.

El procedimiento conocido para la detección y localización de fugas se complementa según la invención de forma ventajosa de la manera siguiente:

El conducto colector 2 se cierra en su inicio, visto en el sentido del flujo, con la válvula V1. A continuación se inicia la bomba de aspiración 8. El aire aspirado, con la bomba de aspiración 8, se conduce a través del depósito 11, en el que se lleva a cabo la medición de actividad con el detector 7. En el caso de que en lugar de una fuga desde la tubería R, salga un líquido radioactivo, por ejemplo, agua primaria, aumenta el contenido de vapor en el espacio por debajo de la tubería R, especialmente por debajo del aislamiento 10 y de este modo aumenta fuertemente el aire aspirado. La actividad es, por ejemplo, debido a la reacción N16 en los reactores 5,2*10^{12} desintegraciones por seg para el detector 7 y un tiempo de medición de 10 seg, entonces baja la actividad según el tiempo medio del isótopo (por ejemplo a 1*10^{11} Bq para N16), pero todavía es completamente suficiente para una detección de fugas, presuponiendo que se aspire una cantidad suficiente de vapor de agua en el aire de medición. Hasta ahora los lugares usuales de metal sinterizado 1 en el conducto colector 2, que sólo estaban diseñados para la existencia del sensor 5, tenían sólo una reducida magnitud de poros, por ejemplo, de 0,5 \mum. Una optimización del tamaño de poros, por ejemplo a 1 \mum hace posible una captación de radioactividad con un detector 7, sin que para ello se perjudique la captación usual de sustancia o de humedad en el sensor 5. Sin embargo, para la medición con el sensor 5 se debe reducir eventualmente la velocidad de flujo en el conducto colector 2, para evitar una depresión demasiado fuerte y con ello un flujo de aspiración demasiado fuerte, que podría perjudicar la localización de fugas.

Se pueden evitar problemas con las aberturas de aspiración demasiado reducidas en el conducto colector 2 mediante el empleo de las válvulas antirretorno 9 citadas.

Siempre que, por ejemplo, la localización de fugas trabajen mediante un sensor de humedad 5, con una depresión reducida en el conducto colector 2, con relación al entorno, no se conectan las válvulas antirretorno 9. Esto significa que la medición y localización de los valores medidos, que tiene lugar mediante los valores medidos por el sensor 5, no se perturban.

Si la bomba de aspiración 8 se queda y la válvula V1 se cierra, entonces baja la depresión en el conducto colector 2 más rápidamente por debajo del nivel de reacción de la válvula antirretorno 9. Ésta abre entonces y garantiza una elevada corriente de aire suficiente para el detector 7, de tal manera que es posible una medición de actividad. Puesto que las fugas están limitadas localmente, se conduce con ello siempre una corriente suma desde todas las válvulas 9 como mezcla aire - vapor al detector 7. El flujo de aire se conduce para ello en el depósito 11 suficientemente dimensionado.

Allí se capta integralmente la actividad de todo el volumen del detector 7.

Desde el momento de la abertura de las válvulas antirretorno 9, que se pueden reconocer en un golpe de ariete en el conducto colector 2, hasta el momento en que el vapor activado alcanza el detector 7, discurre un tiempo de transporte T definido. Para la detección del golpe de ariete puede haber un sensor adecuado. El tiempo de transporte T depende esencialmente de la distancia x entre el lugar contiguo de fugas al conducto colector 2 por una parte, y el detector 7 por otra. Con un calibrado correspondiente, se puede determinar también a partir del tiempo T la distancia x. Esto es de la manera más simple con un flujo de masa aproximadamente constante a lo largo del conducto colector 2, pero es también con una relación lineal no constante T (x).

Después de realizada la detección y localización se puede repetir periódicamente el proceso de medición, si anteriormente el conducto colector 2 se ha lavado con ayuda de la bomba 3.

En el caso de que la válvula antirretorno 9, con las aberturas traseras integradas en el conducto colector 2, puede ser ventajoso variar el tamaño de las aberturas a lo largo del conducto colector 2 de tal manera que circulen un flujo de masa uniforme por unidad de tiempo. Esto no será automáticamente con una sección de abertura igual, ya que en la proximidad de la bomba de aspiración 8 existe una depresión mayor que en la válvula antirretorno más alejada 9. Esto significa que los puntos de aspiración situados en la proximidad de la bomba de aspiración 8 deberían tener una abertura menor y la abertura se deberían elegir con una separación creciente cada vez un poco mayor.

En el caso de que no se emplee ninguna válvula antirretorno 9, se puede acelerar eventualmente la velocidad de transporte del vapor introducido en el conducto colector 2 por la abertura durante breve tiempo de la válvula V1 en el conducto colector 2, para alcanzar el tiempo de transporte necesario. De ello se deduce, en conjunto, el siguiente procedimiento: después de cerrar la válvula V1 en el conducto colector 2 y la abertura de la válvula V2 en el conducto de derivación 12 se inicia en la bomba de aspiración 8 y se controla la depresión en el conducto colector 2 hasta que se alcanza un valor final deseado. Entonces se abre la válvula V1 en el conducto colector 2, hasta que una cantidad suficiente de sustancia, especialmente vapor, llegué en el tiempo de transporte más corto posible al depósito 11. Allí se mide con el detector 7 la actividad continua como función del tiempo, por ejemplo, por la captación por unidad de tiempo del número de impulsos sumados.

Con el procedimiento descrito, se puede aspirar una cantidad suficiente de sustancia, por ejemplo, vapor de agua para una verificación de fugas. Si, por ejemplo, transcurren 40 segundos entre la generación del isótopo N16 y de su entrada en el detector 7, entonces allí se encuentra una actividad de 1*10^{11} Bq por m^{3} de agua primaria. Esto significa que con un rendimiento del detector 7 de 0,1 (se detecta cada décima desintegración) y un tiempo de medición de 10 seg (30 a 40 seg después de la generación del isótopo), que

1*10^{-9} m^{3} = 1 mg agua primaria

lleva a una indicación de 100 impulsos. Esto sería una indicación suficientemente elevada.

Con una depresión de 0,8 bar en el conducto colector 2 se consigue un caudal de 1,4 cm^{3}/seg con una velocidad media de 5 cm/seg y un diámetro interior del conducto colector 2 de 0,3 cm, si hay 9 lugares metálicos sinterizados 1. En caso de que en una fuga participen 2 lugares metálicos sinterizados 1, que están dispuestos a la distancia de 0,5 m, resulta un caudal de 0,3 cm^{3}/seg y con ello con un tiempo de medición de 10 seg, un volumen de medición de 3 cm^{3}. Si se supone que con el caso de fugas, por ejemplo, se presentan 100 kg/h, el vapor del circuito primario que contiene N16 alcanza por debajo del aislamiento 10 una concentración de saturación de 50%, contiene 1 cm^{3} aire en el conducto colector 2 aproximadamente 0,5 mg de vapor de agua. En el volumen de medición citada anteriormente están contenidos, por consiguiente, más de 1 mg de vapor de agua, siendo posible una verificación.

Si el tamaño de poro de los lugares metálicos sinterizados 1 se incrementa de 0,5 \mum a 1 \mum, entonces se aumenta el caudal con el factor 3. Esto es suficiente para verificar también concentraciones de vapor todavía más pequeñas.

Claims (10)

1. Dispositivo para la detección y localización de fugas en una instalación nuclear, especialmente en una tubería (R) de una instalación nuclear, con un tubo colector (2), que es permeable a la sustancia a detectar y está unido con una bomba (3) y con un sensor (5) para la sustancia, no siendo apropiado el sensor para la captación de la radioactividad de la sustancia, caracterizado porque el conducto colector (2) está unido con un detector (7) para la captación de la radioactividad de la sustancia.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque antes del sensor (5) se deriva un conducto de derivación (12), que está unido con el detector (7).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al detector (7) corresponden una bomba de aspiración (8).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el detector (7) está dispuesto en un depósito (11).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la dirección del flujo antes del conducto colector (2) se ha dispuesto una válvula (V1).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el conducto colector (2) se ha dispuesto en aberturas separadas, cuya válvula antirretorno (9) se abre al superar una depresión predeterminada.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el sensor es un sensor para la determinación de concentración de la sustancia.

8. Procedimiento para la detección y localización de fugas en una instalación de la técnica nuclear, especialmente en una tubería (R) de una instalación nuclear, en la que la concentración de la sustancia, que penetra desde la instalación a un conducto (2) se mide, caracterizado porque se mide la radioactividad de la sustancia.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque a partir del lapso de tiempo entre un golpe de ariete en el conducto colector (2) y la reacción de un detector (5, 7), para la captación de radioactividad con una velocidad del flujo conocida en el conducto colector (2), se determina el lugar de fugas.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el golpe de ariete en un conducto colector (2) se provoca por la abertura de por lo menos una válvula antirretorno (9).