DISPOSITIVO PARA LA MEDICIÓN DEL NIVEL DE LLENADO.

Dispositivo (2) para la medición del nivel de llenado en un recipiente para líquidos,

en particular en una vasija del reactor (4) de una instalación nuclear, con al menos tres tubos de medición (6) oblongos, espaciados unos de otros, en el que cada tubo de medición (6) presenta un número de termopares (HT, UHT) dispuestos distribuidamente en la dirección longitudinal, y en el que a un termopar (HT) dispuesto en un primer tubo de medición (6), calentado por un elemento calefactor (HE) y que actúa como transmisor de señal primaria le está asignado, en el lado de señal, un termopar (UHT) no calentado, que está dispuesto en un tubo de medición (6) diferente del primer tubo de medición (6) y que actúa como transmisor de señal de referencia, caracterizado porque un termopar (UHT) no calentado, dispuesto en un primer tubo de medición (6) actúa como transmisor de señal primaria para al menos dos termopares (HT) calentados, estando dispuestos los al menos dos termopares (HT) calentados en tubos de medición (6) diferentes del primer tubo de medición (6)

La invención se refiere a un dispositivo, que se basa en la utilización de termopares calentados y no calentados como transmisores de señales, para la medición del nivel de llenado en un recipiente para líquidos, en particular en una vasija del reactor de una instalación nuclear.

Dispositivos de medición o sondas de nivel de llenado, en los que mediante la tensión termoeléctrica generada por un termopar calentado se deduce el nivel de llenado en un recipiente para líquidos, se utilizan en particular en centrales nucleares, ya que son comparablemente insensibles frente a la radiación radiactiva respecto a dispositivos de medición que se basan en otros principios de medición, y por ello también pueden trabajar de forma segura en un caso de avería con dado el caso elevados valores de radiación. Dispositivos de medición semejantes se utilizan en particular en vasijas a presión de un reactor de agua a presión, para supervisar allí la altura del nivel del líquido refrigerante que fluye a través del circuito primario de la instalación de la central por encima de los elementos combustibles.

El principio de medición utiliza las diferentes características de transferencia de calor que aparecen en la transferencia del calor de un elemento calefactor en un refrigerante líquido que rodea el elemento calefactor, por un lado, y en un medio gaseoso o en forma de vapor, por otro lado. Mientras que el elemento calefactor está rodeado por refrigerante líquido, el calor generado por él mismo se evacua de forma rápida, de tal manera que en su entorno próximo la temperatura sólo se encuentra ligeramente por encima de aquella temperatura ambiente que se ajustaría en el caso no calentado. Ahora, por ejemplo, si durante el funcionamiento regular del reactor o también en un caso de avería del reactor se produce la situación de que, condicionado por el funcionamiento o debido a una pérdida de presión en el circuito primario cae el nivel del líquido en la vasija a presión del reactor por debajo de la altura del elemento calefactor, y éste está rodeado por consiguiente de refrigerante en forma de vapor, entonces se empeoran las propiedades de la transmisión de calor. Esto tiene como consecuencia que sube la temperatura en el entorno del elemento calefactor, lo que puede comprobarse por un termómetro montado adyacentemente al elemento calefactor o una sonda de temperatura. Debido a su modo de funcionamiento seguro y robusto, como sonda de de temperatura se emplean en general termopares que suministran una tensión termoeléctrica proporcional esencialmente a la temperatura.

Habitualmente está dispuesta una pluralidad de termopares calentados a distancias la mayoría de las veces regulares entre sí en un soporte en forma de barra o tubo o en un tubo de medición oblongo, que se sumerge en el líquido a supervisar respecto a su nivel, y en su interior también están guiadas las líneas de suministro y de señal necesarias para el suministro de corriente a los elementos calefactores y para la transmisión de señales a una unidad externa de valoración. Los sensores dispuestos a diferentes alturas o posiciones de medición permiten por consiguiente una visualización digital, discreta espacialmente de la altura del nivel de llenado en el recipiente, dependiendo la resolución (espacial) del número de los termosensores por sección en altura. Un dispositivo de medición de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento RU 2153712 C1. Además de los termopares calentados que actúan como transmisores de señal primaria, en este caso también está dispuesta una pluralidad de termopares no calentados en el interior del tubo de medición, los cuales suministran una señal de referencia asociada a la señal primaria correspondiente. De esta manera durante la valoración de la información de la temperatura y de la determinación derivada de ello de la altura del nivel de llenado se puede tener en cuenta también una variación temporal de la temperatura del líquido o del entorno. Sin una medida semejante, por ejemplo, un aumento o una bajada de la temperatura del líquido se podría interpretar equivocadamente como variación de la altura de llenado o podría “ocultarse” un cambio real de la altura de llenado por un cambio de temperatura simultáneo del líquido.

En el dispositivo de medición según el documento RU 2153712 C1, los termopares no calentados están dispuestos respectivamente desplazados en altura respecto a los termopares calentados dentro del tubo de medición, de forma que están protegidos al menos hasta cierto punto de la influencia de los elementos calefactores o zonas calefactores que actúan sobre los termopares calentados. Pero así y todo no se excluyen las interacciones térmicas, es decir, un calentamiento indeseado de los termopares no calentados en sí, y eventualmente pueden falsear los resultados de la medición. Por otro lado, los termopares calentados y no calentados, asignados unos a otros se encuentran a diferentes niveles de altura. Esto puede provocar en particular entonces resultados inexactos de la medición e interpretaciones erróneas, si – lo que ocurre frecuentemente en la práctica – existe un gradiente de temperatura que no puede despreciarse respecto a la altura del líquido que rodea el dispositivo de medición. Además, en una configuración semejante del dispositivo de medición, el número de las posibles posiciones de medición y por consiguiente la resolución de la visualización del nivel de llenado está fuertemente limitado debido a las especificaciones geométricas de la carcasa de la sonda o de la carcasa del tubo de medición. Además, para una altura dada sólo se puede realizar una unidad de medición o bien un sensor térmico; no está prevista la redundancia. Finalmente el dispositivo según el documento RU 2153712 C1 presenta todavía la desventaja de que todos los termopares calentados se calientan por un hilo calefactor común con zonas calefactores conectadas en serie. Si el hilo se deteriora y se interrumpe la circulación de la corriente se avería todo el dispositivo de medición.

El documento US4785665 da a conocer un dispositivo para la medición del nivel de llenado con una pluralidad de tubos de medición oblongos, espaciados unos de otros, presentando cada tubo de medición una serie de termopares dispuestos distribuidamente en la dirección longitudinal, y estando asignado a un termopar dispuesto en un primer tubo de medición, calentado por un elemento calefactor y que actúa como transmisor de señal primaria un termopar no calentado, que está dispuesto en un tubo de medición diferente del primer tubo de medición y que actúa como transmisor de señal de referencia.

La invención tiene por ello el objetivo de especificar un dispositivo para la medición del nivel de llenado del tipo mencionado al inicio que permita, con un tipo de construcción sencillo y con una elevada seguridad frente a averías, una medición especialmente precisa y fidedigna del nivel de llenado.

Este objetivo se resuelve según la invención con un dispositivo según la reivindicación 1.

La invención parte de la reflexión de que siempre sería posible obtener una redundancia y seguridad frente a averías mediante la utilización simultánea de varios dispositivos de medición ya conocidos. Pero esto sólo compensaría en parte las desventajas descritas arriba de los dispositivos de medición individuales, en particular lo que concierne a la exactitud de la medición obtenible. En lugar de ello se debería aplicar consecuentemente el conocimiento de que justo en el caso del líquido refrigerante en una vasija a presión del reactor, pero también en otros muchos sistemas, la variación de la temperatura del líquido en general tiene menos importancia en dirección lateral, es decir, horizontal que en dirección vertical geodésicamente. Es decir, los gradientes locales de temperatura dentro del líquido, que están dados o se generan por las condiciones (límite) exteriores y la dinámica del fluido, así como el transporte de calor dentro del líquido, la mayoría de las veces tienen más importancia en la dirección de la extensión en altura que en una dirección perpendicular a ella y por ello deben tenerse más en cuenta en la determinación de la altura del nivel de llenado a partir de los datos de temperatura. Con ello, sin más y sin una pérdida en el contenido de la información o exactitud de la medición es posible separar o distribuir unos de otros los puntos de medición individuales en la dirección lateral, es decir, horizontal y utilizar los grados de libertad obtenidos por ello para la realización de un principio de medición especialmente seguro y... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (2) para la medición del nivel de llenado en un recipiente para líquidos, en particular en una vasija del reactor (4) de una instalación nuclear, con al menos tres tubos de medición (6) oblongos, espaciados unos de otros, en el que cada tubo de medición (6) presenta un número de termopares (HT, UHT) dispuestos distribuidamente en la dirección longitudinal, y en el que a un termopar (HT) dispuesto en un primer tubo de medición (6), calentado por un elemento calefactor (HE) y que actúa como transmisor de señal primaria le está asignado, en el lado de señal, un termopar (UHT) no calentado, que está dispuesto en un tubo de medición (6) diferente del primer tubo de medición (6) y que actúa como transmisor de señal de referencia, caracterizado porque un termopar (UHT) no calentado, dispuesto en un primer tubo de medición (6) actúa como transmisor de señal primaria para al menos dos termopares (HT) calentados, estando dispuestos los al menos dos termopares (HT) calentados en tubos de medición (6) diferentes del primer tubo de medición (6).

2. Dispositivo (2) según la reivindicación 1, con una pluralidad de termopares (HT) calentados y termopares (UHT) no calentados, asignados unos a otros por parejas, en el que a un respectivo termopar (HT) calentado le está asignado, en el lado de señal, un termopar (UHT) no calentado y en el que los dos termopares (HT, UHT) de un par semejante están dispuestos respectivamente en tubos de medición (6) diferentes.

3. Dispositivo (2) según la reivindicación 1 ó 2, en el que los al menos dos termopares (HT) calentados están dispuestos en tubos de medición (6) diferentes uno de otro.

4. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los dos termopares (HT, UHT) de al menos un par de señal primaria / señal de referencia están dispuestos a la misma altura.

5. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los dos respectivos termopares (HT, UHT) de todos los pares de señal primaria / señal de referencia están dispuestos a la misma altura.

6. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que un tubo de medición (6), preferentemente todos los tubos de medición (6), comprende / comprenden sólo termopares (HT) calentados o sólo termopares (UHT) no calentados.

7. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 6, con tres tubos de medición (6), de los que uno presenta sólo termopares (UHT) no calentados y los otros dos presentan sólo termopares (HT) calentados, en el que a un respectivo termopar (UHT) no calentado le está asignado, en el lado de señal, al menos un termopar (HT) calentado, situado a la misma altura.

8. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que a todos los termopares (HT) calentados de un tubo de medición (6) les está asignado un hilo calefactor común.

9. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que a cada uno de los termopares (HT) calentados de un tubo de medición le está asignado un elemento calefactor (HE) propio.

10. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que los tubos de medición (6) están rodeados por una carcasa de protección o tubo de protección (10) común, que presenta una serie de aberturas de paso para la compensación del nivel de líquido con el entorno.

11. Instalación nuclear, en particular reactor de agua a presión, con un dispositivo (2) para la supervisión del nivel de llenado según una de las reivindicaciones 1 a 10.