CH616771A5

CH616771A5 -

Info

Publication number: CH616771A5
Application number: CH224077A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Dr Simon; Klaus-Dieter Werner; Bernd Pontani
Original assignee: Kraftwerk Union Ag
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1980-04-15
Also published as: FR2348547A1; JPS52127587A; FR2348547B1; SE7702711L; ATA40077A; SE425329B; DE2616831C2; DE2616831B1; AT356768B; US4202731A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kondensationsrohr für Abblasseeinrichtungen, welche zur Überdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwer-ken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen einer ein Gaspolster aufweisenden, eine Wasservorlage bildenden Kondensationskammer mit seinem unteren Abströmende eintauchend angeordnet und mit seinem oberen, aus der Wasservorlage ragenden Zuströmende an eine Quelle für zu kondensierenden Dampf oder für ein Dampf-Luft-Gemisch angeschlossen ist, wobei ferner das Abströmende des Kondensationsrohres zur Beruhigung der Kondensation mit einem

Mündungsbodenteil zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme verbunden ist und seitliche Austrittsöffnungen begrenzt, welche die Dampfströmung und die im Wasservolumen erzeugten Blasen unterteilen.

5 Ein solches Kondensationsrohr ist bekannt (DT-AS 2 212 761). Es hat besondere Bedeutung für das sogenannte Druckabbausystem, das bei einem Unfall den ausströmenden Wasserdampf kondensiert und damit den Sicherheitsbehälter entlastet. Bei diesem System befinden sich das Reaktordruckge-1(1 fäss und die Kühlmittelumlaufschleifen in einer relativ kleinen Druckkammer aus Stahl oder Spannbeton, die druckfest und technisch gasdicht ist. Aus dieser Druckkammer führen die Kondensationsrohre in eine Kondensationskammer und tauchen dort in ständig gefüllte Wasserbecken (Wasservorlage) ein. 15 Druckkammer und Kondensationskammer werden vom Sicherheitsbehälter umschlossen. Das Druckabbausystem befindet sich in einem Reaktorgebäude, das ständig auf leichtem Unterdruck gehalten wird. Wird nun bei einem eventuellen Bruch eines Anlageteils in der Druckkammer Wasserdampf freige-2(1 setzt, so fängt die Druckkammer den Druckstoss auf ; der Wasserdampf strömt in die Kondensationskammer und wird dort niedergeschlagen. Das Druckabbausystem hat jedoch nicht nur die Funktion der Kondensation des Dampfes bei einem Kühl-mittelverlust-Störfall, sondern es dient auch als Hilfskondensa-25 tor bei gewissen Reaktortransienten. Hierbei handelt es sich insbesondere um das Abblasen von Dampf aus Abblaseleitungen der Druckentlastungs- und Sicherheitsventile und den Abdampf der Notkondensations- und Noteinspeiseturbinen.

Für den Kondensationsvorgang ist von Bedeutung, dass ein 30 sehr breites Spektrum von möglichen Dampfstromdichten vorhanden ist. So liegen im Falle des Abblasens der Entlastungsventile in den entsprechenden Kondensationsrohren hohe Dampfstromdichten vor, desgleichen bei Beginn eines Kühlmittelverlust-Störfalles. In den Abdampfleitungen und den ent-35 sprechenden Kondensationsrohren der Notkondensation- und der Noteinspeiseturbinen sowie im Verlaufe eines Kühlmittel-verlust-Störfalles sind demgegenüber die Dampfstromdichten geringer. Noch niedrigere Dampfstromdichten können auch in den mit den Abblaseleitungen der Entlastungsventile verbunde-40 nen Kondensationsrohren auftreten, und zwar dann, wenn ein Entlastungsventil ein Leck bekommt und eine Dampf-Schleichströmung sich einstellt. Die auftretenden Dampfstromdichten reichen so von ca 1000 kg/m2 sec bein Abblasen der Entlastungsventile bis herunter zu 2 bis 10 kg/m2 sec bei Dampf-45 Schleichströmungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, dass Kondensationsrohr der eingangs näher definierten Art so zu verbessern und weiter auszubilden, dass einerseits so eine ruhige Kondensation über das gesamte Spektrum der Dampfmengenströme gewährleistet ist, anderseits dies mit einer einfachen Anordnung erzielt werden kann, die sich fertigungstechnisch mit wenig Aufwand realisieren lässt. Dabei ist insbesondere das Zurückströmen des Wassers in das Rohr, das bei 55 kleineren Dampfstromdichten auftritt, zu dämpfen und so der Kondensationsvorgang zu beruhigen.

Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe bei einem Kondensationsrohr der eingangs näher definierten Art dadurch gelöst, dass der Mündungsbodenteil als kegelförmiger Einsatz-60 körper ausgebildet ist, der im Mündungsrandbereich befestigt ist und dessen Spitze in die Rohrmündung hineinweist, und dass die seitlichen Austrittsöffnungen zumindest im rohraxialen Bereich des Einsatzkörpers angeordnet sind. Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, ss dass sich über das gesamte Spektrum der in Frage kommenden Dampfmengenströme ein ruhiger Kondensationsvorgang ergibt und das die Austrittsgeometrie auf einfache Weise hergestellt bzw. befestigt werden kann. Der Einsatzkörper bewirkt eine

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weitgehend stossfreie Überleitung der in axialer Richtung orientierten Dampfströme in die radiale Austrittsrichtung der Lochreihen. Bei der Kondensation mit kleinerer Dampfstromdichte vermindert der kegelförmige Einsatz das Zurückströmen des Wassers in das Rohrinnere und gestaltet dadurch die Kon- 5 densation bei diesen Dampfstromdichten ruhiger.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Einsatzkörper in mindestens zwei Kegelabschnitte unterschiedlichen Basiswinkels unterteilt ist, wobei der Kegelabschnitt mit der steilsten Mantelfläche am Rohrende 10 liegt. Abhängig von der Dampfgeschwindigkeit und der Grösse des Mengenstromes kommen damit der erste Kegelabschnitt mit den zugehörigen Lochreihen oder aber beide Kegelabschnitte mit den gesamten Lochreihen zur Wirkung, wobei sich durch die starke Kammerverengung in Höhe des steileren Kegelabschnit- 15 tes eine wirkungsvolle Verminderung der Wasserrückströmung bei kleinen Dampfströmen ergibt. Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Einsatzkörper-Kegel einen stumpfen Scheitelwinkel auf und ist seine Mantelfläche mit von der Kegelachse radial auswärts verlaufenden Leitstegen 211 versehen, durch welche in die seitlichen Austrittsöffnungen mündende Austrittskanäle gebildet sind.

Im folgenden wird anhand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung die Erfindung im einzelnen erläutert. Es zeigen: 25

Fig. 1 im Ausschnitt und in einem Axialschnitt das erfin-dungsgemäss ausgebildete Abströmende eines Kondensationsrohres;

Fig. 2 den Schnitt längs der Linie II-II aus Fig. 1 ;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit im Vergleich zum m ersten Beispiel flacherem Einsatzkörper-Kegel und nur einer Lochreihe.

Das dargestellte Kondensationsrohr 1 dient für Abblaseeinrichtungen der eingangs näher geschilderten Aufbauform. Sein Abströmende la taucht in die Wasservorlage W einer Konden- 35 sationskammer ein. Oberhalb der Wasservorlage W befindet sich das Gas- bzw. Luftpolster G der nicht näher dargestellten Kondensationskammer. Zur Beruhigung der Kondensation der durch Pfeile 2 angedeuteten Dampf- bzw. Dampf-Luft-Gemisch-Mengenströme 2 ist das Abströmende la mit einem 40 Mündungsbodenteil 3 zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme und mit seitlichen Austrittsöffnungen 4 versehen, welch letztere in Form von Lochreihen in Umfangsrich-tung und axial über das Mündungsende la verteilt angeordnet sind. Hierdurch werden die Dampfströmung 2 und die im 45

Wasservolumen W erzeugten Blasen unterteilt. Der Mündungsbodenteil 3 ist nun als kegelförmiger Einsatzkörper ausgebildet, dessen Basis 3a im Mündungsrandbereich 1.1 befestigt ist (umlaufende Schweissnaht 5) und dessen Spitze 3b in die Rohrmündung hineinweist. Die seitlichen Austrittsöffnungen 4 bzw. so Lochreihen r sind im rohraxialen Bereich 3c des Einsatzkörpers 3 angeordnet. Im dargestellten Fall sind zwölf axial aufeinanderfolgende Lochreihen r zu je acht Bohrungen vorgesehen,

durch welche der vom Einsatzkörper 3 umgelenkte Dampf unter inniger Vermischung mit dem Wasserbad feinverteilt axial-radial nach aussen tritt. Hier erfolgt die Kondensation der Dampfteilströme bzw. Kondensationsblasen. An seiner Spitze 3 b ist der Einsatzkörper 3 mit einem strömungsgünstigen Abrundungsradius 3d versehen. Wie ersichtlich, ist er in zwei Kegelabschnitte 3.1 und 3.2 mit den Basiswinkeln a und ß unterteilt, wobei der Kegelabschnitt 3.2 mit der steileren Mantelfläche (Basiswinkel ß grösser als a) am Rohrende liegt. Bei grösserer Länge des rohraxialen Bereichs des Einsatzkörpers könnte dieser auch mit mehr als zwei Kegelabschnitten steigender Steilheit versehen sein. Auch könnte die Steilheit des Ein-satzkörper-Kegels beginnend bei seiner Spitze 3b bis zu seiner Basis stetig zunehmen.

Wie ersichtlich, ist der Einsatzkörper 3 als Hohlkörper ausgeführt (Hohlraum 6). Im dargestellten Beispiel ist er stufenförmig hohlgebohrt; er könnte auch als Gusshohlkörper, vorzugsweise im Druckgussverfahren, hergestellt sein oder aus einem Rohkörper im hydraulischen Tiefzieh verfahren.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der Einsatzkörper-Kegel 3' einen stumpfen Scheitelwinkel y auf, und seine Mantelfläche 3e ist mit von der Kegelachse a radial auswärts verlaufenden Leitstegen 7 versehen. Durch diese Leitstege 7 sind in die seitlichen Austrittsöffnungen 4' mündenden Austrittskanäle 8 begrenzt.

Wie ersichtlich, ist der Durchmesser Dk der Basisfläche des Kegels 3' grösser als der Rohrinnendurchmesser Dr, so dass die Austrittsöffnungen 4' gleichfalls auf einem vergrösserten Durchmesser liegen und bei gegebenem Rohrinnendurchmesser Dr eine grössere Anzahl von Austrittsöffnungen 4' vorgesehen werden kann. Der Einsatzkörper 3' ist mit seinen Stegen 7 in einem erweiterten Rohrwand-Abschnitt lb gehalten, und dieser Rohrwandabschnitt ist mit dem Einsatzkörper 3 ' und den Leitsteg 7 als gesondertes Bauteil mit einem Halsstück lc, das die gleichen Abmessungen wie das eigentliche Kondensationsrohr 1 aufweist, an letzteres angeschweisst (umlaufende Schweissnaht

9).

Die Stege 7 sind mit der erweiterten Rohrwand lb, der Mantelfläche 3e des Einsatzkörpers 3' und einem zentralen Zapfen 10 mittels der Schweissnähte 7a verschweisst. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine feine Aufteilung und Unterteilung der Dampfmengenströme und der Kondensationsblasen erreicht.

Der Gegenstand der Erfindung umfasst auch eine Ausführungsform, bei der Einsatzkörper und die zugehörigen Partien der Rohrmündung nach Fig. 1 als gesondertes Bauteil ausgeführt sind mit einem Innendurchmesser, welcher dem Aussen-durchmesser des Kondensationsrohres 1 entspricht, so dass dieser Bauteil gesondert hergestellt werden kann und nachträglich auf das Kondensationsrohr 1 aufgeschoben und mit diesem verschweisst werden kann. Die erwähnte Befestigungsmöglichkeit gilt auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

616 771 PATENTANSPRÜCHE

1. Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Überdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen einer ein Gaspolster aufweisenden, eine Wasservorlage bildenden Kondensationskammer mit seinem unteren Abströmende eintauchend angeordnet und mit seinem oberen, aus der Wasservorlage ragenden Zuströmende an eine Quelle für zu kondensierenden Dampf oder für ein Dampf-Luft-Gemisch angeschlossen ist, wobei ferner das Abströmende des Kondensationsrohres zur Beruhigung der Kondensation mit einem Mündungsbodenteil zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme verbunden ist und seitliche Austrittsöffnungen begrenzt, welch letztere die Dampfströmung und die im Wasservolumen erzeugten Blasen unterteilen, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbodenteil (3) als kegelförmiger Einsatzkörper ausgebildet ist, der im Mündungsbereich (1.1) befestigt ist und dessen Spitze (3b) in die Rohrmündung hineinweist, und dass die seitlichen Austrittsöffnungen (4) zumindest im rohraxialen Bereich (3c) des Einsatzkörpers (3) angeordnet sind.

2. Kondensationsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper in mindestens zwei Kegelabschnitte (3.1,3.2) unterschiedlichen Basiswinkels unterteilt ist, wobei der Kegelabschnitt (3.2) mit der steilsten Mantelfläche am Rohrende liegt.

3. Kondensationsrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steilheit des Einsatzkörper-Kegels (3) beginnend bei seiner Spitze (3b) bis zu seiner Basis (3a) stetig zunimmt.

4. Kondensationsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (3) ein Hohlkörper ist.

5. Kondensationsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (3a) des Einsatzkörpers (3) im Randbereich der Rohrmündung mit dem Kondensationsrohr verschweisst ist.

6. Kondensationsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper-Kegel (3') einen stumpfen Scheitelwinkel (7) aufweist und seine Mantelfläche (3e) mit von der Kegelachse (a) radial aufwärts verlaufenden Leitstegen (7) versehen ist, durch welche in die seitlichen Austrittsöffnungen (4') mündende Austrittskanäle (8) begrenzt sind.

7. Kondensationsrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (Dk) der Basisfläche des Kegels (3') grösser als der Rohrinnendurchmesser (Dr) ist und dass der Einsatzkörper mit seinen Stegen (7) in einem erweiterten Rohr-wand-Abschnitt (lb) gehalten ist.

8. Kondensationsrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Rohrwandabschnitt (lb) mit Einsatzkörpern (3') und Leitstegen (7) einen gesonderten Ansatz bildet, der mit einem Halsstück (lc) an das Kondensationsrohr (1) angeschweisst ist.