DE2302347A1

DE2302347A1 - Steam condensing system - with reduced pressure loading on the condensing vessel walls

Info

Publication number: DE2302347A1
Application number: DE2302347A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr Koch; Deh-Tschi Schue; Ulrich Dr Simon
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1973-01-18
Publication date: 1974-08-01
Also published as: DE2302347B2; DE2302347C3

Abstract

In an appts. for condensing vapour media, esp. steam from a light water nuclear reactor, in which >=1 condensing pipe projects into a condensing chamber partly filled with water, the condensing pipe is connected by >=1 pipe to a buffer vessel, the magnitude of this cross section of the connecting pipe and position at which it opens into condensation pipe relative to the normal water level being adjusted according to desired periodic course of the pressure break down in the condensation pipe during the ejection of the air-water column present in this pipe at the start of the condensation.

Description

Einrichtung zur Kondenstion dampfförmigen Medien Die Erfidnung betrifft eine Einrichtung zur Kondensation dampfförmiger Medien, bei der zumindest ein Kondensationsrohr in eine zum Teil (Normalwasserstand) mit Wasser-gefüllte Kondensationskammer hineinragt. Device for the condensation of vaporous media The invention concerns a device for the condensation of vaporous media, in which at least one condensation pipe protrudes into a partially (normal water level) with water-filled condensation chamber.

Eine solche Einrichtung wird beispielsweise bei Leichtwasserreaktoren, insbesondere Siedewasserreaktoren angewendet. Diese Reaktoren besitzen heute üblicherweise ein Druckabbausysten, das im allgemeinen innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordnet ist. Dieses Druckabbausystem hat die Hauptaufgabe, im Falle eines Unfalles, bei dem Dampf oder ein Dampf-Wassergemisch aus dem Reaktor oder einer Xühlkreisleitung entströmt, durch rasche Kondensation des Dampfes den Druck wirksam ab zu bauen. Dazu sind in dem Druckabbausystem eine Vielzahl von Kondensationsrohren vorgesehen, welche von der Druckkammer aus in die Wasservorlage der Kondensationskammer führen.Such a device is used, for example, in light water reactors, especially used boiling water reactors. These Own reactors today usually a pressure reduction system, which is generally within the containment is arranged. This pressure reduction system has the main task, in the event of an accident, in the case of the steam or a steam-water mixture from the reactor or a cooling circuit line escapes to effectively reduce the pressure through rapid condensation of the steam. For this purpose, a large number of condensation pipes are provided in the pressure reduction system, which lead from the pressure chamber into the water seal of the condensation chamber.

Die Anlagen des Druckabbausystems werden in Verbindung mit Leichtwasserreaktoren jedoch auch noch für weitere Zwecke mit Vorteil benutzt: So werden z. B. die Abbiaseleitungen der Druckentlastungs-und Sicherheitsventile ebenfalls über entsprechende lbblaserohre in das Wasser der Kondenstaionskammer geleitet. Da es sich hierbei um Frimärdampf handelt, bietet dies den großen Vorteil, da dieser aktive Dampf innerhalb des Sicherheitsbehälters niedergeschlagen wird und damit die Aktivitätsspuren innerhalb der Reaktorkreisläufe verarbeitet werden können.The plants of the pressure reduction system are in connection with light water reactors however, it is also used to advantage for other purposes: B. the Abbias lines the pressure relief and safety valves also have appropriate pebbles led into the water of the condensation chamber. Since this is Frimärdampf acts, this offers the great advantage that this active vapor is inside the containment is precipitated and with it the traces of activity within the reactor circuits can be processed.

Einrichtungen zur Kondensation von Dampf sind bereits bekannt.Devices for condensing steam are already known.

So ist beispielsweise in der DT-OS 1 802 940 und der G3-PS 936 626-ein Strahlrohr zur Dampfkondensation beschrieben' welches senkrecht in eine Flüssigkeitsvorlage mit dem freien unteren Ende eingetaucht ist. Bei diesem Dampfstrahlkondensator wird ein einfaches' glattes, durchgehendes Rohr, welches am Sintauchende offen ist, zum Abblasen in die Flüssigkeitsvorlage verwendet.For example, DT-OS 1 802 940 and G3-PS 936 626-ein Jet pipe for vapor condensation described 'which perpendicular to a liquid reservoir is immersed with the free lower end. This steam jet condenser is a simple 'smooth, continuous pipe, which is open at the end of the plunge, to Blow off used in the liquid reservoir.

Derartige Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Wände der Kondensationskammer bei Beginn des Abblasvorgangs durch Druckdifferenzen stark beansprucht werden.Such devices have the disadvantage that the walls of the condensation chamber are heavily stressed by pressure differences at the start of the blow-off process.

Zu Beginn des Abblasvorgangs befindet sich im Kondensationsrohr bzw. im Abblaserohr eine Wassersäule entsprechend dem Füllstand der Kondensationskammer und darüber Luft von atmosphärischem Druck. Durch den einströmenden Dampf bzw. das 3anpf-Luft-Gemisch (Massenstrom t) wird die ruft verdichtet, und infolge des Überdrucks im Rohr wird die Wassersäule ausgetrieben. Wenn die Wassersäule aus dem Rohr ausgetrieben ist, strömt die komprimierte Luft nach; die Luft expandiert, wenn sie die Wasservorlage unterhalb des Rohres erreicht, auf den dort herrschenden Umgebungsdruck.- Diese Expansion erfolgt sehr rasch und führt zu einer Druckerhöhung im Wasser, die sich bis an die Begrenzungswände der Kondensationskammer fortsetzt (vergl. dazu das Buch von R.H. Cole: "Underwater Explosion"). Die Wände der Kondensationskammer werden durch diese Druckdifferenz an beanspricht. Die Beanspruchung ist umso höher, je höher der Druckaufbau im Rohr ist, desto schneller also die Wassersäule ausgetrieben wird. Besonders hoch ist die Beanspruchung bei den großen Dmpfstromdichten beim Abblasen der Druckentlastungs- und Sicherheltsventile.At the beginning of the blow-off process there is a a water column in the blow-off pipe corresponding to the fill level of the condensation chamber and above it air of atmospheric pressure. Due to the incoming steam or the 3anpf-air mixture (mass flow t) the calls are compressed, and as a result of the overpressure the water column is driven out in the pipe. When the column of water expelled from the pipe is, the compressed air flows after; the air expands when it has the water reserve reached below the pipe, to the ambient pressure there Expansion takes place very quickly and leads to an increase in pressure in the water continues up to the boundary walls of the condensation chamber (see the book by R.H. Cole: "Underwater Explosion"). The walls of the condensation chamber will be responds to this pressure difference. The stress is higher, the The higher the pressure build-up in the pipe, the faster the water column is expelled will. The stress is particularly high in the case of the large steam flow densities Blowing off the pressure relief and safety valves.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem bekannten eingangs genannten Kondensationseinrichtungen, diese so zu verbessern, daß die Balastung der Wände der Kondensationskammer bei der Einleitung des Eondensationsvorgangs herabgesetzt wird.The object of the invention is based on the known at the outset called condensation devices to improve them so that the load of the walls of the condensation chamber when the condensation process is initiated will.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Kondensationsrohr über zumindest eine Verbindungsleitung mit einem Pufferbehälter verbunden ist, wobei sich die Größe des Pufferbehälters, die Querschnittsgröße der Verbindungsleitung und die Lage der Verbindungsleitung relativ zum Normalwasserstand nach dem gewünschten zeitlichen Verlauf des Druckaufbaues im Kondensationsrohr während des es Ausstoßens der zu Beginn des Eondensationsvorgang Eondensationsrohr befindlichen Luft-Wassersäule richtet Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Druckaufbau im Rohr während des Ausstoßens der Wassersäule herabgesetzt und der Ausstoßvorgang verlangsamt wird, wodurch die Belastung der Wände der gondensationskammer herabgesetzt werden.This object is achieved according to the invention in that the condensation tube is connected to a buffer tank via at least one connecting line, wherein the size of the buffer tank, the cross-sectional size of the connecting line and the position of the connecting line relative to the normal water level according to the desired Temporal progression of the pressure build-up in the condensation pipe during the discharge the air-water column at the beginning of the condensation tube The advantages of the invention are that the pressure build-up in the pipe during the ejection of the water column is reduced and the ejection process is slowed down, whereby the load on the walls of the condensation chamber are reduced.

Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert.Examples of the invention are shown in the drawing and will be explained below.

Es zeigen: Fig. 1 Kondensationsrohr mit Sufferbehälter; Sinnundung der Verbindungsleitung zum Speicherbehälter oberhalb des Normalwasserspiegels, Fig. 2 Kondensationsrohr mit Pufferbehälter, Einmündung der Verbindungsleitung zum Speicherbehälter unterhalb des DJormalwasserspiegels' Fig. 3 Kondensationsrohr mit Pufferbehälter mit zwei Verbindungsleitungen zum Speicherbehälter.The figures show: FIG. 1 condensation pipe with buffer tank; FIG. Sense of purpose the connection line to the storage tank above the normal water level, Fig. 2 Condensation pipe with buffer tank, junction of the connection line to the storage tank below the normal water level 'Fig. 3 Condensation pipe with buffer tank with two connecting lines to the storage tank.

In allen Ausführungsbeispielen ist das Kondensationsrohr 1 mit einen, hier torusförmig gezeichnete, Pufferbehälter 3 versehen. Die Form dieses Pufferbehälters 3 kann verschieden sein und richtet sich nach den jeweiligen räumlichen Verhältnissen in der Kondensationskammer. Der Pufferbehälter 3 ist durch Verbindungsleitungen 4 mit dem Eondensationsrohr verbunden. Außerdem ist am Pufferbehälter eine Entwässerungsleitung 5 vorgesehen, die in die Wasservorlage (Normalstand 2) mündet.In all exemplary embodiments, the condensation pipe 1 is provided with a Buffer container 3, drawn here in a toroidal shape, is provided. The shape of this buffer container 3 can be different and depends on the respective spatial conditions in the condensation chamber. The buffer tank 3 is connected by connecting lines 4 connected to the condensation tube. There is also a drainage line on the buffer tank 5 provided, which opens into the water seal (normal level 2).

Steigt der Druck im Kondensationsrohr 1 pR durch Einströmen von Dampf über den Druck im Pufferbehälter Span, so wird ein Teil der im Xondensationsrohr 1 befindlichen luft aus diesem in den Pufferbehälter 3 verdrängt.If the pressure in the condensation pipe 1 pR increases due to the influx of steam Span over the pressure in the buffer tank, so becomes part of the in the xondensation tube 1 displaced air from this into the buffer tank 3.

Durch die aus dem Rohr abgezweigte und in den Puffer einströmende Luftmenge wird der Druckaufbau im Rohr reduziert und das Ausstoßen der Wassersäule verlangsamt. Dadurch werden die Druckbelastungen auf die Wände der Xondensationskammer beim Breiblasen des Rohrs und der anschließenden Expansion der nachströmenden Luft verringert. Durch die Wahl der Größe des Puffervolumens, der Größe des Querschnittes der Verbindungsleitungen 4 und des Ortes der Einmündung der Verbindungsleitungen 4 in das Kondensationsrohr 1 kann der zeitliche Verlauf des Druckaufbaues im gesamten System beeinflußt werden Wenn die Verbindungsleitung 4 oberhalb des ursprünglichen Wasserspiegels in das Rohr einmündet (Fig. 1) ist die Luftmenge, die in den Pufferbehälter 3 einströmt, proportional dem Verbindungsquerschnitt, und solange das Druckverhältnis pi psp kleiner ist als das kritische Druckverhältnis, vom Gegendruck im Pufferbehälter abhängig.Through the branched off from the pipe and flowing into the buffer Air volume, the pressure build-up in the pipe is reduced and the expulsion of the water column is reduced slowed down. This puts the pressure loads on the walls of the xondensation chamber when blowing the pipe and the subsequent expansion of the incoming air decreased. By choosing the size of the buffer volume, the size of the cross-section of the connecting lines 4 and the location of the confluence of the connecting lines 4 in the condensation pipe 1, the time course of the pressure build-up in the entire System will be affected If the connecting line 4 is above the original The water level flows into the pipe (Fig. 1) is the amount of air that enters the buffer tank 3 flows in, proportional to the connection cross-section, and as long as the pressure ratio pi psp is smaller than the critical pressure ratio, from the back pressure in the buffer tank dependent.

Der Gegendruck im Puffer baut sich entsprechend der einströmenden Gasmenge (Luft oder ruft-Dampf-Gemisch) auf. Je gröber das Puffervolumen V ist, desto geringer ist der Gegendruck und desto größer ist die aus dem Rohr abgezweigte Gasmenge.The counterpressure in the buffer builds up according to the inflowing Amount of gas (air or call-steam mixture). The coarser the buffer volume V is, the lower the back pressure and the greater the pressure branched off from the pipe Amount of gas.

Wenn die Verbindungsleitung unterhalb des ursprJnliche Wasserpiegels in das Rohr einmündet (Fig. 2) beginnt der Überströmvorgang in den Puffer erst, wenn die Verbidnungsleitung vom Wasser freigeblasen ist.If the connection pipe is below the original water level opens into the pipe (Fig. 2), the overflow process into the buffer only begins when when the connection line is blown free from water.

Auch eine Kombination von Verbindungsleitungen, die ob erhalb und unterhalb des ursprünglichen Wasserspiegels in das Rohr einmünden, ist möglich (Fig. 3).Also a combination of connecting lines, whether or not open into the pipe below the original water level is possible (Fig. 3).

Diese Kombination läßt sich bei großen Eintauchtiefen mit Vorteil anwenden.This combination can be used to advantage in the case of great immersion depths use.

Claims

Patent claim

Device for the condensation of vaporous media, in which at least a condensation pipe into a condensation chamber that is partially (normal water level) filled with water protrudes, stating that the condensation pipe (1) connected to a buffer tank (3) via at least one connecting line (4) is, where the size of the buffer tank (3), the cross-sectional size of the connecting line (4) and the xage of the confluence of the connecting line <* 'in the condensation pipe (1) Relative to normal water level according to the desired course of the pressure build-up over time in the condensation pipe (1) during the ejection at the beginning of the condensation process directs the air-water column located in the condensation pipe; L e e r e i t e