Leitfähigkeitssensoren für die Bestimmung von Parametern einer Zweiphasenströmung

Im Institut für Sicherheitsforschung des FZR werden verschiedene Meßverfahren für Zweiphasenströmungen entwickelt. Die Arbeiten sind in der Abteilung Störfallanalyse angesiedelt. Der Ausgangspunkt war die Notwendigkeit von lokalen Dampfgehaltsmessungen bei thermohydraulischen Experimenten zur Kernreaktorsicherheit. Deshalb sind alle Aktivitäten bisher auf die Untersuchung von Flüssigkeits-Gas- bzw. Flüssigkeits-Dampfgemische gerichtet gewesen. Das erste, speziell für den Einsatz bei Störfallsimulationen an sog. integralen Primärkreismodellen von Kernreaktoren mit Druckwasserreaktor entwickelte Meßverfahren waren nadelförmige Leitfähigkeitssonden. Mittlerweile hat sich das Profil hinsichtlich der Zweiphasenmeßtechnik deutlich erweitert. Zu den seit einigen Jahren erfolgreich bei verschiedensten sicherheitstechnischen Experimenten eingesetzten Leitfähigkeitssonden kamen Verfahren, die auf Ultraschall, Positronenemittern und Video-Bildverarbeitungsmethoden beruhen. Was die Leitfähigkeitsmessung betrifft, so wurde in der letzten Zeit ein Gittersensor entwickelt, der eine zeitlich hochauflösende Visualisierung der Strömung in Rohrleitungen ermöglicht. Mit dem Sensors wurde die Kavitation hinter einer Schnellschlußklappe visualisiert, die sich am Anfang einer ca. 200 m langen Rohrleitung befindet. Die Tests fanden an einer Versuchsanlage des Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) in Oberhausen statt. Über die Methoden hinaus, zu denen eigene Entwicklungsarbeit betrieben wird, werden auch die Kapazitätstomographie (Process Tomography Ltd. Manchester), die Laser-Doppler-Anemometrie, gekoppelt mit einem Laser-Doppler-Partikel-Analysator (LDA/LDPA, Polytech, Aero-metrics) und natürlich die hydrostatische Dichtemessung für Zweiphasenmessungen angewendet.