DE2303261A1 - Kondensationsrohr, insbesondere fuer druckabbausysteme - Google Patents

Kondensationsrohr, insbesondere fuer druckabbausysteme

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DE2303261A1
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condensation
steam
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condensation pipe
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Franz Josef Peter
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B3/00Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium
    • F28B3/06Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium by injecting the steam or vapour into the cooling liquid
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/004Pressure suppression
    • G21C9/012Pressure suppression by thermal accumulation or by steam condensation, e.g. ice condensers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

  • Kondensationsrohr, insbesondere für Druckabbausysteme Leichtwasserreaktoren,insbesondere Siedewasserreaktoren besitzen heute üblicherweise ein Druckabbausystem, das innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordnet ist. Der Hauptzweck eines Druckabbausystems ist es, im Falle eines üh'liaittelverlustes durch rasche Kondensation des Dampf-Wasser-Gemisches den Druck wirksam abzubauen. Dazu sind imlDruckabbausystem eine Vielzahl von Kondensationsrohren vorgesehen, welche von einer Druckkammer in die Wasservorlage einer Eondensationskammer führen.
  • Die Anlagen des Druckabbausystems werden'jedoch auch noch für weitere Zwecke mit Vorteil benutzt. Der Dampf der Druck entlastungs- und der Sicherheitsventile wird ebenfalls über entsprechende Eondensationsrohre in die Wasservorlage der Eondensationskammer geleitet. Auch der Abdampf der Notkondensations- und der Noteinspeiseturbinen wird in die Kondensationskanner geleitet, da angenommen wird, daß bei einen Einsatz dieser Turbinen der Hauptkondensator nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Für den Kondensationsvorgang ist nun von Bedeutung, daß ein 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 einem Ethlmittelverlust. In den Wbdampfleitungen und den entsprechenden Eondensationsrohren der Notkondensations- und der Noteinspeiseturbinen sind demgegenüber die Dampfstromdichten sehr gering. Noch niedrigere Dampfstromdichten können auch in den mit den Abblaseleitungen der Entlastungsventile verbundenen Xondensationsrohren auftreten und zwar dann, wenn ein Entlastungsventil ein Leck bekommt und eine Dampf-Schleichströmlzng auftritt. Die auftretenden Dampfstromdichten reichen so van ca. 1000 - 2000 kg/m² beim Abblasen der Entlastungsventile, bis herunter zu ca. 10 - 50 kg/m2s bei den Abdampfrohren der Notturbinen und 2 - 10 kg/m2s bei Dampf-Schleichströmungen.
  • Als weiterer bestimmender Parameter für den Eondensationsvorgang, tritt die Wassertemperatur in Erscheinung, die sich durch den uebergang der Kondensationswärme an das Wasser beim Abblasen größerer Mengen Dampf rasch erhöht.
  • Der Abblas- und Kondensationsvorgang kann, abhängig von der Damçfstromdichte, in mehrere Phasen unterteilt werden. Abgesehen von kleinsten Dampfstromdichten, bei denen der Dampf noch im Xondensationsrohr niedergeschlagen wird, müssen bei größeren Dampfstromdichten die Kondensationsrohre zunächst freigeblasen werden. In dieser Freiblasphase wird das im Kondensationsrohr zwischen aus strömendem Dampf und Wasserpfropfen befindliche Luftpolster stark komrimiert und beginnt beim Austreten aus dem Rohr schlagartig zu expandieren, wird hierauf durch den Druck der darüberliegenden Wassernasse wieder komprimiert usw., wodurch ein Schwingungsvorgang beginnt.
  • Anschließend an diese Freiblasphase bildet sich bei großen Daspfstromdichten, ein Dampfzopf aus, und die Kondensation verläuft ruhig und vollständig bis zu hohen Wassertemperaturen.
  • Im Bereich mittlerer und kleiner Dampfstromichten wird die Kondensation jedoch zunehmend unruhiger, und es treten schließlich Kondensationsschläge auf, welche unangenehme mechanische Belastungen der Rohranordnung und der Kondensationskammer hervorrufen. Diese Kondensationsschläge lassen sich dadurch erklären, daß mit dem Durchbrechen des Dampfes durch die Rohröffnung die Beruhrungsfläche zwischen Dampf und Wasser plotzlich vervielfacht wird, wo durch eine schlagartige Kondensation eintritt. Diese Kondensation verursacht einen Unterdruck, wodurch Wasser in das Rohr hineingezogen wird und mit erheblicher Geschwindigkeit gegen die Rohrwand oder ggf. gegen Rohrkrümmer schlägt. Daran anschließend wird das Wasser, infolge des Dampfüberdruckes wieder aus dem Kondensationsrohr herausgedrückt.
  • Diese Kondensationsschläge werden von starken Vibrationen begleitet. Sie treten insbesondere bei den Kondensationsrohren auf, durch die der Dampf der Druckentlastungs- und Sicherheitsventile, sowie der Abdampf der Notkondensations- und Noteinspeiseturbinen geleitet wird. Letztere fuhren im allgemeinden einen mittleren Dampfstrom, während die Dampfstrondichte in den Kondensationsrohren der Druckentlastungs- und Sicherheitsventile, bei geschlossenen Ventilen, verursacht durch Ieckage-Dampfströmung, , noch geringer ist. Andererseits muß das Rohr, welches den Dampf der Abblaseleitungen der Druckentlástungs- und Sicherheitsventile führt auch die hohe Dampfströme einwandfrei kondensieren können, die beim Öffnen der Ventile auftreten.
  • Um diesen Anforderungen der Beherrschung eines breiten Spektrums von- Dampfstromdichten in einem Kondensationsrohr gerecht zu werden, waren konstruktive Maßnahmen erforderlich, die zu einer Abwandlung der ehemals einfachen Konaensationsrohre führten.
  • So wurden bereits Blenden am Rohraustritt vorgeschlagen. Eine Beseitigung der Kondensationsschläge wurden mit Hilfe dieser Blenden j jedoch erst erreicht, nachdem das Rohr unten mraktisch ganz verschlossen war, was es für große Dampfstromdichten ungeeignet machte.
  • tleiterhin wurden in der deutschen Patentanmeldung P 22 12 761.3 Kondensationsrohre vorgeschlagen, bei denen der Zyllndermantel an Austrittsende mit einer Vielzahl kleiner Bohrungen versenken und das Rohrende, äe nach den Verhältnissen, teilweise oder ganz geschlossen ist.
  • Ss hat sich jedoch herausgestellt, daß auch diese Variante die Dampfströmung bei hohen Dampfstromdichten zu stark behindert. In derselben Anmeldung ist auch die Anordnung von Schn;-ffelventilen an Kondensationsrohren vorgeschlagen worden. Ein derartiges Schnüffelventil ist im Prinzip eine einfache Rück schlagklappe, welche bei Überdruck im Rohr stets geschlossen ist und nur unterhalb eines bestimmten Unterdruckes öffnet und Luft einströmen läßt. Die Wirksamkeit der Schnüffelventile gegen Kondensationsschläge sind durch zwei Faktoren gegeben: Die eindringende Luft wirkt dem Druckabfall sowonl als Stütz -medium" entgegen als auch durch ihre starke Verschlechterung der Kondensation. Derartige Anordnungen sind jedoch wie sich gezeigt hat anfällig und lassen eine Verwendung in den Abdampfleitungen der Notturbinen nicht zu, da beachtliche Schwankungen des DurbinengegendrucRes s' damit verbunden sind.
  • In der deutschen Patentanmeldung P 22 07 664.8 ist überdies ein Strahlrohr zur Dampfkondensation vorgeschlagen worden, bei dem das Rohrende durch überlappendes tneinanderschieben eines oder mehrerer Rohrstücke jeweils kleineren Durchmessers stufenartig und unter Bildung eines oder mehrerer Ringspalte n n ausgebildet ist, wobei die Ringspalte die gleiche Funktionen haben wie die Bohrungen der zuvor beschriebenen Kondensationsrohre. Bei diesem Strahlrohr treten im unteren Bereich keine Kondensationsschläge auf. Erst bei Durchsätzen zwischen 5 - 10 t/h zeigten sind KondensationsschlSge infolge Durchbrechens des Dampfes durch das Rohrende.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Kondensationsrohre so zu verbessern, daß diese sowohl zur Kondensation geri-nger als auch zur Kondensation großer Dampfströme geeignet sind, ohne daß es bei geringen Dampfstromdichten zu einem Rückströmen von größeren Mengen Wasser in das Rohr- und den damit verbundenen Kondensationsschlägen kommt, welche das Druckabbausysten starken mechanischen Beanspruchungen aussetzen und ohne bei großen Dampfstromdichten die Dampfströmung nachteilig zu beeinflussen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem in das Wasser hineinragenden Ende des Kondensationsrohres eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche ein Einströmen größerer Wassermengen entgegen der Dampfausstromrichtung zuverlässig verhindert, ohne dabei den Abblasevorgang zu behindern.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen in dem sicheren Verhinderq von Kondensationsschlägen, wodurch eine mechanische Beanspruchung des Druckabbausystems aus dem Kondesationsvorgang weitgehend vermieden wird und ihrer Verwendbarkeit für ein breites Spektrum von Dampfstromdichten.
  • Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
  • Die Figur zeigt das Ende eines in die Kondensationskammer, von welcher hier nur der Boden 1 und ein Teil der Wandung 2 dargestellt ist, hineinragenden Kondensationsrohres 3, an dem die Halterung 4, welche zur Aufnahme des Ventiltellers 8 dient, angebracht ist. Die Halterung 4 besitzt, über den Umfang verteilt, strömungsgünstig ausgebildete Durchbrüche 5, durch welche der Dampf abströmen und gleichzeitig geführt werden kann. In der Mitte der Halterung befindet sich der Führungsbolzen 6, auf welchen der strömungsgünstig ausgebildete und gegenüber der Halterung 4 durch Federn 7 abgestützte Ventilteller 8 gleiten kann.
  • Außer dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung; sind selbstverständlich auch andere Absperrmöglichkeiten wie z. B. Klappen verwendbar.

Claims (3)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kondensationrohr, insbesondere für Druckabbausysteme in Leichtwasserreaktoren, bei denen die Kondensationsrohre in zum Teil mit Wasser gefüllte Kondensationskammern hineinragen und die bei stark unterschiedlichen Dampf stromdichten betrieben werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß an dem in das Wasser hineinragende Ende des Kondensationsrohres (3) eine Vorrichtung (4-8) vorgesehen ist, welche ein Einströmen größerer Wasserengen entgegen der Dampfausströmrichtung zuverlässig verhindert, ohne dabei den Abblasvorgang zu behindern.
2. Kondensationsrohr nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Vorrichtung zur Verhinderung des Rückströmens von Wasser in das Kondensationsrohr als Rückschlagventil ausgebildet sit, wobei das Ende des Kondensationsrohres (3) den Ventilsitz bildet und in einer am Kondensationsrohr befestigten Halterung (4) auf einem Führungsbolzen (6) verschiebbar und gegenüber der Halterung (4) durch Federn (7) abgestützt, ein strs=ungsgünstig ausgebildeter Ventilteller (8) gelagert ist.
3. Kondensationsrohr nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Halterung (4) seitlich Öffnungen (5) vorgesehen sind, durch die der zu kondensierende Dampf, abgelenkt durch die Formgebung des Ventiltellers (8), ausströmt.
DE2303261A 1973-01-24 1973-01-24 Kondensationsrohr, insbesondere fuer druckabbausysteme Pending DE2303261A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2348546A1 (fr) * 1976-04-15 1977-11-10 Kraftwerk Union Ag Tube de condensation pour dispositifs d'echappement de vapeur destines a limiter les surpressions dans les centrales nucleaires, notamment dans les centrales nucleaires a eau bouillante
FR2348547A1 (fr) * 1976-04-15 1977-11-10 Kraftwerk Union Ag Tube de condensation pour dispositifs de decharge servant a limiter la surpression dans les centrales nucleaires, en particulier les centrales a eau bouillante
EP1429343A1 (de) * 2002-12-12 2004-06-16 Framatome ANP GmbH Sicherheitsbehälter einer Kernkraftanlage

Cited By (4)

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US7606344B2 (en) 2002-12-12 2009-10-20 Areva Np Gmbh Containment of a nuclear power plant

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