DE2616831C2

DE2616831C2 - Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Überdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen

Info

Publication number: DE2616831C2
Application number: DE2616831A
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: 1978-04-06
Also published as: SE425329B; US4202731A; SE7702711L; JPS52127587A; ATA40077A; CH616771A5; DE2616831B1; AT356768B; FR2348547A1; FR2348547B1

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 ferner das Abströmende des Kondensationsrohres zur Beruhigung der Kondensation mit einem Mündungsbodenteil zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme und mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen ist, welche die Dampfströmung und die im Wasservolumen erzeugten Blasen unterteilen.

Ein solches Kondensationsrohr ist bekannt (DT-AS 2212761). Es hat besondere Bedeutung für das

■5 sogenannte Druckabbausystem, das bei einem Unfall den ausströmenden Wasserdampf kondensiert und damit den Sicherheitsbehälter entlastet Bei diesem System befinden sich das Reaktordruckgefäß 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. Druckkammer und Kondensationskammer werden vom Sicherheitsbehälter umschlossen. Das Dmckabbausystem befindet sich in einem Reaktorgebäude, das ständig auf leichtem Unterdruck gehalten wird. Wird nun bei einem eventuellen Bruch eines Aniageteils in der Druckkammer Wasserdampf freigesetzt, so fängt die Druckkammer den Druckstoß auf; der Wasserdampf strömt in die Kondensationskammer und wird dort niedergeschlagen. Das Dmckabbausystem hat jedoch nicht nur die Funktion der Kondensation des Dampfes bei einem Kühlmittelverlust-Störfall, sondern es dient auch als Hilfskondensator bei gewissen Reaktortransicnten. Hierbei handelt es sich insbesondere um das Abblasen von Dampf aus Abblaseleitungen d& 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 entsprechenden 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 Abblaseleitungen 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 etwa 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 gewähr-

leistet ist, andererseits 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 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 Einsatzkörper ausgebildet ist, dessen Basis 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, daß sich über das gesamte Spektrum der in Frage kommenden Dampfmengenströme ein ruhiger Kondensationsvorgang ergibt und daß die Austrittsgeometrie auf einfache Weise hergestellt bzw. befestigt werden kann. Der kegelförmige Einsatzkörper bewirkt eine weitgehend stoßfreie Überleitung der in axialer Richtung orientierten Dampfströme in die radiale Austritisrichtung der Lochreihen. Bei der Kondensation mit kleinerer Dampfstromdichte vermindert -ier kegelförmige Einsatz das Zurückströmen des Wassers in das Rohrinnere und gestaltet dadurch die Kondensation 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 steileren (steilsten) Mantelfläche am Rohrende liegt. Abhängig von der Dampfgeschwindigkeit und der Größe des Mengenstromes kommen damit der erste Kegelabschnitt mit den zugehörigen Lochreihen oder aber beide Kegeiabschnitte mit den gesamten Lochreihen zur Wirkung, wobei sich durch die starke Kammerverengung in Höhe des steileren Kegelabschnittes eine wirkungsvolle Verminderung der Wasserrückströmung bei kleinen Dampfströmen ergibt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Einsatzkörper-Kegel "inen stumpfen Scheitelwinkel auf und ist seine Mantelfläche mit von der Kegelachse radial auswärts verlaufenden Leitstegen versehen, durch welche in die seitlichen Austrittsöffnungen mündende Austrittskanäle gebildet sind.

Im folgenden wird anhand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung iie Erfindung im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 im Ausschnitt und in einem Axialschnitt das erfindungsgemäß ausgebildete Abströmende eines Kondensationsrohres;

F i g. 2 den Schnitt längs der Linie H-II aus F i g. 1;

Fig.3 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel mit im Vergleich zum 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 Kondensationskammer ein. Oberhalb der Wasservorlage W befindet sich das Gasbzw. Luftpolster C 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 Mündungsbodenteil 3 zur Begrenzung der rohraxial austretenden Dampfströme und mit seitlichen Austrittsöffnungen 4 versehen, welch letztere in Form von !lochreihen in Umfangsrichtung und axial über das Mündungsende \a verteilt angeordnet sind. Hierdurch werden die Dampfströmung 2 und die im Wnsservelumen W erzeugten Blasen unterteilt Der Mündungsbodenteil 3 ist nun als kegelförmiger Einsatzkörper ausgebildet, dessen Basis 3a im Mündungsrandbereich 1.1 befestigt ist (umlaufende

S Schweißnaht 5) und dessen Spitze 3b in die Rohrmündung hineinweist. Die seitlichen Austrittsöffnungen 4 bzw. Lochreihen r sind nur im rohraxialen Bereich 3c des Einsatzkörpers 3 angeordnet Im dargestellten Fall sind zwölf axial aufeinanderfolgende Lochreihen r zu je

ίο 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

ij Spitze 3b ist der Einsatzkörper 3 mit einem strömungsgünstigen Abrundungsradius 3d versehen. Wie ersichtlich, ist er in zwei Kegelabschnitte 3.1 und 3JZ mit den Basiswinkeln a. und β unterteilt, wobei der Kegelabschnitt 3.2 mit der steileren Mantelfläche (Basiswinkel β größer als öl) am Rohrende liegt Bei größerer Länge des rohraxialen Bereiches des Einsatzkörper s könnte dieser auch mit mehr als zwei Kegelabschnitten steigender Steilheit versehen sein. Auch könnte die Steilheit des Einsatzkörper-Kegels beginnend bei seiner Spitze 3b

2s 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 Tiefziehverfahren.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 weist der Einsatzkörper-Kegel 3' einen stumpfen Scheitelwinkel γ 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 gebildet.

Wie ersichtlich, ist der Durchmesser D* der Basisflä-

ehe des Kegels 3' größer als der Rohrinnendurchmesser D_n so daß die Austrittsöffnungen 4' gleichfalls auf einem vergrößerten Durchmesser liegen und bei gegebenem Rohrinnendurchmesser D_r eine größere Anzahl von Austrittsöffnungen 4' vorgesehen we^rden kann. Der Einsatzkörper 3' ist mit seinen Stegen 7 in einem erweiterten Rohrwand-Abschnitt \b gehalten, und dieser Rohrwandabschnitt ist mit dem Einsatzkörper 3' und den Leitstegen 7 als gesondertes Bauteil mit einem Halsstück Ic, das die gleichen Abmessungen wie das

so eigentliche Kondensationsrohr 1 aufweist an letzteres angeschweißt (umlaufende Schweißnaht 9).

Die Stege 7 sind mit der erweiterten Rohrwand \b, der iviantelfläche 3e des Einsatzkörpers 3' und einem zentralen Zapfen 10 mittels der Schweißnähte 7a

SS 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 F i g. 1 als gesondertes Bauteil ausgeführt sind mit einem Innendurchmesser, welcher dem Außendurchmesser 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

PatentansprOche;

1. Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Oberdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedev. asser-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, welche die Dampfströmung und die im Wasservolumen erzeugten Blasen unterteilen, dadurch gekenn ze ichnet, daß der Mündungsbodenteil (3) als kegelförmiger Einsatzkörper ausgebildet ist, dessen Basis (3a) im Mündungsrandbereich (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 steileren (steilsten) Mantelfläche am Rohrende liegt

3. Kondensationsrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilheit des Einsatzkörper-Kegels (3) beginnend bei seine) Spitze {3b) bis zu seiner Basis (3ajstetig 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 (γ) 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) gebildet sind.

7. Kondensationsrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser (Di) der Basisfläche des Kegels (3') größer als der Rohrinnendurchmesser (Dr) ist und daß der Einsatzkörper mit seinen Stegen (7) in einem erweiterten Rohrwand-Abschnitt (!/^gehalten ist

8. Kondensationsrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Rohrwandabschnitt (ib) mit Einsatzkörpern (3') und Leitstegen (7) einen gesonderten Ansatz bildet, der mit einem Halsstück (ic) an das Kondensationsrohr (1) angeschweißt ist