DE2616830C2

DE2616830C2 - Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Überdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen

Info

Publication number: DE2616830C2
Application number: DE2616830A
Authority: DE
Inventors: Bernd 8755 Alzenau Pontani; Ulrich Dr.-Ing. 6000 Frankfurt Simon; Klaus-Dieter Dipl.-Ing. 6070 Langen Werner
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2616830B1; SE7701936L; FR2348546B1; US4172009A; FR2348546A1; AT358677B; SE423932B; JPS52127586A; ATA81377A; CH616772A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Überdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen einer ein Gaspolster aufweisenden Kondensationskammer (Wasservorlage) 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 ferrer das Abströmende des Kondensationsrohres zur Beruhigung der Kondensation mit einem Mündungsbodenteil zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme und mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen ist, welch letztere die Dampfströmung und die im Wasservolumeri erzeugten Blasen unterteilen.

Ein solches Kondensationsrohr ist bekannt (DT-AS 2212761). 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 Reaktordruckgefäß und die Kühimitteiumlaufschieifen in einer relativ kleinen Druckkammer aus Stahl oder Spannbeton, die druckfest und technisch gasdicht ist Aus dieser Druckkammer führen die Kondensationsrohre in eine Kondensations kammer und tauchen dort in ständig gefüllte Wasser becken (Wasservorlage) ein. Druckkammer und Kondensationskammer werden vom Sicherheitsbehälter umschlossen. Das Druckabbausystem befindet sich in einem Reaktorgebäude, das ständig auf leichtem Unterdruck geha'ten wird. Wird nun bei einem eventuellen Bruch eines Anlageteils in der Druckkammer Wasserdampf freigesetzt, 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 Kühlmittelverlust-Störfall, sondern es dient auch als Hilfskondensator bei gewissen Reaktortransienten. Hierbei handelt es sich insbesondere jm das Abblasen von Dampf aus Abblaseleitungen der Druckentlastungsund Sicherheitsventile und den Abdampf der Notkondensations- und Noteinspeiseturbinen.

Für den Kondensationsvorgang ist 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 Beginn eines Kühlmittelverlust-Störfalles. In den Abdampfleitungen und den entspre-

jo chenden Kondensationsrohren der Notkondensation- und der Noteinspeiseturbinen sowie im Verlaufe eines Kühlmittelverlust-Störfalles sind demgegenüber die Dampfstromdichten geringer. Noch niedrigere Dampfstromdichten können auch in den mit den Abblaseieitun- gen der Entlastungsventile verbundenen 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 see beim Abblasen der Entlastungsventile bis herunter zu 2 bis 10 kg/m² see bei Dampf-Schleichströmungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Kondensationsrohr der eingangs näher definierten Art so zu verbessern und weiter auszubilden, daß einerseits eine ruhige Kondensation über das gesamte Spektrum der Dampfmengenströme gewährleistet ist, andererseits dies mit einer einfachen Anordnung erzielt werden kann, die sich fertigungstech-

nisch mit wenig Aufwand realisieren läßt.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Austrittsöffnungen als sich zum Rohrende erweiternde Schlitze ausgebildet sind, welche über den Umfang des Rohres verteilt sind. Die mit der S Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich derartige Schlitze relativ einfach, z. B. mittels Schneid- oder Trenn-Verfahren, im Mündungsbereich eines Kondensationsrohres anbringen lassen, wobei die zwischen den Schlitzen stehenbleibenden Stege mit ihren Endflächen zugleich als Befestigungsvorsprünge für den Mündungsbodenteil dienen können. Die Schlitze dienen mit ihrer schmalen Zone insbesondere zum Abblasen kleinerer Dampfmengenströme; vergrößert sich der Dampfmengenstrom, so werden automatisch breitere Schlitzzonen zum Abblasen mit herangezogen, wobei in jedem Falle die Aufteilung der Dampfteilströme und der Kondensationsblasen erhalten bleibt.

Bevorzugt haben die Schlitze jeweils die Form eines spitzwinkligen Dreiecks, so daß die Mündupgsgeometrie nach Art einer Zackenkrone ausgebildet ist Hierbei ist die Herstellung besonders einfach. Eine noch verfeinerte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Länge der Schlitze das 0,8 bis 1,5fache des Rohrinnendurchmessers beträgt und daß die Dreieckspitze einen öffnungswinkel vorzugsweise zwischen 10 und 15° einschließt Zweckmäßigerweise sind die zwischen den Schlitzen stehenbleibenden Rohrzungen an ihren an den Mündungsbodenteil stoßenden Enden mit letzteren verschweißt Ein vorteilhafter Abstand der einander benachbarten Schlitze beträgt im Bereich ihrer Dreiecks-Basen (Breite der Rohrzungenenden) mindestens V« Basislänge, vorzugsweise etwa V2 bis 1 Basislänge.

Bei der Anwendung der Schlitzdüse für die Kondensation kleiner Massenstromdichten ist es besonders vorteilhaft, den Boden in einer kegelförmigen oder kegelähnlichen Gestalt auszuführen, wobei die Kegelspitze in das Rohr hineinragt. Die Höhe des Kegels ist vorteilhaft mindestens '/.», vorzugsweise '/2 bis 1 der Schlitzhöhe. Durch diese Form des Bodens wird das Zurückströmen des Wassers bei niedrigen Massenstromdichten wirkungsvoll vermindert

Im folgenden werden anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 im Ausschnitt das Ende eines Kondensationsrohres in einem Axialschnitt, das für Abblaseeinrichtungen der eingangs näher erläuterten Art angewendet wird, mit ebenem Mündungsbodenteil;

F i g. 2 in entsprechender Darstellung etwas vergrößert ein zweites Ausfuhrungsbeispiel mit einem kegelförmigen Einsatzkörper als Mündungsbodenteil.

Das Kondensationsrohr 1 hat gemäß F i g. 1 ein Abströmende la, mit dem es in die Wasservorlage W eintaucht. Oberhalb der Wasservoilage Wbefindet sich das Gas- bzw. Luftpolster G der nicht dargestellten Kondensationskammer. Es ist zur Beruhigung der Kondensation, wenn gemäß Pfeilen 2 der Dampf oder ein Dampf-Luft-Gemisch in das Wasserbad Wabgeblasen wird, mit einem Mündungsbodenteil 3 zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme und mit seitlichen Austrittsöffnungen 4 versehen, welch letztere die Dampfströmung und die im Wasservolumen W erzeugten Blasen unterteilen. Erfindungsgemäß sind nun die Austrittsöffnungen 4 als sich zum Rohrende erweiternde Schlitze ausgebildet, welche über den Umfang des Abströmendes la des Rohres 1 verteilt sind, im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Schlitze 4 jeweils die Form eines spitzwinkligen Dreiecks, wobei acht dreieckförmige Schlitze 4 gleichmäßig über den Umfang des Abströmendes bzw. der Rohrmündung la verteilt sind. Die axiale Länge a der Schlitze 4 beträgt etwa das 0,8 bis l,5fache des Rohrinnendurchmessers r\, und die Dreieckspitzen schließen jeweils einen öffnungswinkel von «=11° ein. Dies ist anhand des Scheitelwinkels λ' verdeutlicht Ein bevorzugter Bereich für den öffnungswinkel liegt zwischen 10 und 15°. Zwischen den dreieckförmigen Schlitzen 4 bleiben trapezförmige Rohrzungen 5 stehen, die an ihren an den Mündungsbodenteil 3 stoßenden Enden mit letzterem verschweißt sind. Der Abstand ein^ader benachbarter Schlitze 4 im Bereich ihrer Dreiecks-Basen 4a (Breite der Rohrzungenenden 5) beträgt mindestens 1/4 der Basislänge, vorzugweise etwa 1/2 bis 1 Basislänge. Die Schweißnähte zwischen Mündungsbodenteil 3 und Rohrzuiigenenden sind mit 6 bezeichnet

F i g. 2 zeigt eine zum Abblasen kleiner Massenströme besonders vorteilhafte Ausführung mit einem als Kegeleinsatz 30 ausgeführten Mündungsbodenteii, dessen Kegelspitze 31 in das Innere des Abströmendes la hineinweist. Die Kegelspitze 31 ist abgerundet, und der Kegelmantel 32 ist nach innen gewölbt (Krümmungsradius R mit Fußpunkt M). Die Befestigung des Kegeleinsatzes 30 ist sinngemäß zu derjenigen des Mündungsbodenteils 3 wobei der Kegeleinsatz 30, d. h. der überstehende Rand 33 seines scheibenförmigen Fußteils 34, mit den Enden der Zungen 5 verschweißt ist (Schweißnähte 6). Im übrigen ist die Anordnung so wie beim ersten Ausführungsbeispiel getroffen, weshalb gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen tragen. Das Zusammenwirken der Schlitze 4 mit den Strömungsleitflächen 31, 32 des Kegeleinsatzes 30 ergibt eine besonders günstige, durch Diffusionswirkung unterstützte Abblasecharakteristik auch bei kleinen Massenstromdichten, derart, daß hierbei das .Zurückströmen des Wassers beim Kondensationsvorgang wirkungsvoll vermindert wird. Diese Wirkung ergibt sich insbesondere bei einer Kegelhöhe h, die mindestens '/4, vorzugsweise V2 bis ¹A der Schlitzhöhe a beträgt, und dem dargestellten konkaven Kegelmantel 32.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Ausführungsform, bei welcher abweichend von der dargeste'lten Form, wo r, < r„ ist (einstückiges Rohr), das MünJungsende la des Kondensationsrohres 1 als gesonderter Rohrabschnitt ausgeführt mit einem Innendurchmesser, welcher dem Außendurchme&ser r_s des Kondensationsrohres 1 entspricht, so daß dieser Rohrabschnitt gesondert hergestellt werden kann und auf das Kondensationsrohr 1 aufgeschoben und an diesem festgeschweißt werden kann. Weiterhin kann der Mündungsbodenteil 3 mittels Bohrungen perforiert sein, so daß auch in axialer Richtung Dampfteiiströme, in feinverteilter Form, austreten können.

Hierzu 1 Blat· Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Oberdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen einer ein Gaspolster aufweisenden Kondensationskammer (Wasservorlage) 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 und mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen ist, welch letztere die Dampfströmung und die im Wasservolumen erzeugten Blasen unterteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen als sich zum Rohrende erweiternde Schlitze (4) ausgebildet sind, welche über den Umfang des Abströmendes (la) des Rohres (1) verteilt sind.

2. Kondensationsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitz.!· (4) jeweils die Form eines spitzwinkligen Dreiecks haben.

3. Kondensationsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schlitze (4) das 0,8 bis 1,5-fache des Rohrinnendurchmessers (r,) beträgt und di3 die Dreiecksitze einen öffnungswinkel (α) vorzugsweise zwischen 10 und 15° einschließt.

4. Kondensationsrohr nach /»ospruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Schlitzen (4) stehenbleibenden Rohrzungen (5) an ihren an den Miindungsbodenteil (3, 30) stoßenden Enden mit letzterem verschweißt sind.

5. Kondensationsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand einander benachbarter Schlitze (4) im Bereich ihrer Dreiecks-Basen (4a) (Breite der Rohrzungenenden 5) mindestens 'Λ Basislänge, vorzugsweise etwa '/2 bis 1 Basislänge beträgt.

6. Kondensatiorsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Kondensation kleiner Massenstromdichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsbodenteil in Form eines Einsatzkörpers (30) mit Kegel- oder kegelähnlicher Kontur ausgeführt ist, wobei die Spitze (31) des Einsatzkörpers (30) in das Abströmende (ta) des Rohres (1) hineinweist und der Einsatzkörper (30) sich mit dan Schlitzen (4) axial überlappt.

7. Kondensationsrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (T)J zwischen der Basis (34) und der Spitze (31) des Einsatzkörpers (30) mindestens 'Λ, vorzugsweise V₂ bis ¹A der Schlitzhöhe ft) beträgt.

8. Kondensationsrohr nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mantelflächen des Einsatzkörpers (30) als nach innen gewölbte Strömungsleitflächen (32) ausgebildet sind.