DE3211830C2 - Kondensationsrohr - Google Patents
KondensationsrohrInfo
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/004—Pressure suppression
- G21C9/012—Pressure suppression by thermal accumulation or by steam condensation, e.g. ice condensers
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Kondensationsrohre für Druckabbau-Systeme, welche zum Druckabbau bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen einer ein Gaspolster aufweisenden Kondensationskammer mit seiner Rohrmündung eintaucht. Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr darin, durch gezielte Änderungen der Mündungsgeometrie des Kondensationsrohres und/oder durch die dosierte Zugabe von Luft oder anderen wasserunlöslichen Gasen wie beispielsweise Stickstoff Druckstöße abzubauen, um in der Kondensationskammer insgesamt dynamische Drucklasten für den Bereich mit geringem Dampfmassenstrom und daraus resultierenden Kondensationsereignissen zu senken. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Rohrmündung einen nach außen trompe tenöffnungsähnlich gewölbten umlaufenden Rand aufweist oder die Rohrmündung an mindestens einer Stelle schräg angeschnitten ist.
Description
Die Erfindung betrifft die Kondensationsrohre für Druckabbau-Systeme, welche zum Druckabbau bei
Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken,
dienen, wobei cias Kondensationsrohr in das Wasservolumen einer ein Gaspc jter aufweisenden
Kondensationskammer mit seiner Rohrmündung eintaucht.
Bei einem hypothetischen Kühlmittelverlust-Störfall im Sicherheitsbehälter mit Druckabbausystem (DAS)
des Siedewasserreaktors treten insbesondere in einer Störfallphase mit luftarmer Dampfkondensation in der
Kondensationskammer des DAS periodisch starke Druckstöße auf, die durch Kondensationsvorgänge an
den Mündungen der Kondensationsrohre hervorgerufen werden. Diese Druckstöße stellen eine erhebliche
dynamische Zusatzbelastung der Kondensationsrohre und der Kondensationskammerstrukturen dar.
Bei einem Kondensationsrohr, wie es in der DE-AS 26 16 830 beschrieben ist, wird daher einerseits versucht
eine ruhige Kondensation über das gesamte Spektrum der Dampfmengenströme zu gewährleisten, und andererseits
auch noch versucht, dieses Ziel fertigungstechnisch mit wenig Aufwand zu realisieren. Hierzu ist vorgesehen,
daß an der Rohrmündung ein kegelförmig ausgebildetes Bodenteil und seitliche Schlitze angebracht
sind.
In der DE-AS 26 18 108 ist weiterhin vorgeschlagen worden, zur Vermeidung von Schwingungen und Schlägen
beim Einleiten von Luft und Dampf in das Wasserbecken am Boden unterhalb der Rohrmündung des
Kondensationsrohres einen Kegel anzuordnen, dessen Spitze bis in die Rohrmündung reicht und dieser gegenüber
von radialen Führungsblättern gehaltert wird.
Es wurde auch vorgeschlagen, in den Druckabbau-Systemen mit Kondensationsrohren mit glatter, horizontal
geschnittener Rohrmündung in der Auslegung des DAS die stoßartige Belastung durch Kondensationsvorgänge
zu berücksichtigen (DE-AS 24 49 451). Die Nachteile dieser im DAS weltweit eingesetzten Kondensationsrohre liegen insbesondere darin, daß sie die Entstehung
von Kondensationsvorgängen erst ermöglichen und dadurch im DAS bei einem hypothetischen Kühlmiilclvcrlust-Störfall
dynamische Zusatzlasten hervorrufen, die bei der Spezifizierung auslegungsbestimmender Lastannahmen
zu berücksichtigen sind.
Bei allen bisher eingesetzten Kondensationsrohrcn. insbesondere solchen mit horizontaler Rohrmu^unj;.
strömt das Kondensationswasser nach der Kondensate tion des Dampfes außerhalb der Rohrmündung in d;is
Rohrinnere. Wesentlicher Antrieb für das Einsetzen der Strömung in das Rohr ist dabei der aus dem plötzlichen
Kondensieren eines größeren Dampfvolumens entstellende
Unterdruck. Anschließend strömt das Wasser in die Rohrmündung ein, wobei die Rohrauslritiskunie als
Borda-Mündung zu betrachten ist Nach den bisher aus den DAS-Untersuchungen vorliegenden Beobachtungen
kommt es dabei zu einer erheblichen Strömungseinschnürung, wobei sich in dem entstehenden Toiwasscrraum
ein Dampfring an der Rohrinnenwand aufbaut.
Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr darin, bei einem Kondensationsrohr der eingangs genannten
Art durch gezielte Änderungen der Mündungsgeometrie des Kondensationsrohres und/oder durch die
dosierte Zugabe von Luft oder anderen wasserunlöslichen Gasen wie beispielsweise Stickstoff Druckstöße
abzubauen, um in der Kondensationskammer insgesamt dynamische Drucklasten für den Bereich mit geringem
Dampfmassenstrom und daraus resultierenden Kondensationsvorgängeir
zu senken.
Jeweils eine Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 bzw. 2 beschrieben.
Der Anspruch 3 gibt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wieder.
Die mit der Erfindung zu erzielenden besonderen Vorteile von konstruktiver und/oder verfahrensiechnischer
Art sind folgende:
— Durch die Anbringung eines Lcublcches an der
Austrittskante des Kondensalioisrohres wird d;is
einströmende Kondensationswasscr ohne Ablöseerscheinung an der Mündungskonliir entlang geführt,
so daß der Raum für die Ausbildung des ringförmigen Dampffilmes und er aus seiner Konden.sution
resultierende Druckstoß entfallen.
— Bei dem Kondensationsrohr mit schräg geschnittener Mündung wird das Druckprofil über der Rohrmündung
gestö/t und Kondensationswasser mil Dampf frühzeitig vermischt, so daß die Ausbildung
eines stabilen Dampfringes gestört wird. Dadurch werden insbesondere Kondensationscreignisse mit
den belastungsintensiven Druckstößen vcrmiden. Querkräfte aus Kondensationsvorgängen in bestimmbare
Rohrangriffsrichtungen gelenkt und im Teillastbereich mit geringen Dampfmassenströmen
die Druckspitzen insgesamt abzubauen.
— Durch die Beigabe von Luft oder einem anderen wasserunlöslichen Gas in den Dampf wird bei der
Kondensation des Dampfes diese Luft freigesei/.i
und die dabei aufeinanderstoßenden Wasscrfronten abgebremst. Dadurch werden insbesondere in
dem Teillastbereich mit luftarmer Kondensation die dynamischen Drucklastcn gesenkt.
— Durch die konstruktiven und/ bzw. vcrfahi'enstech-
b) nischen Maßnahmen werden die dynamischen Belastungen
aus Kondensationsvorgängen abgebaut. Dadurch werden die Sicherhcitsrcscrvcn der Iestigkeitsauslegung
erhöht und insgesamt die Si-
cherheits- und Druckabbaufunktion des DAS erheblich verbessert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele
mittels der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Die bisherigen Forschungsergebnisse zum Konden-.sationsvorgang-Phänomen
haben gezeigt, daß ein wesentlicher Druckstoß aus der Kondensation eines ringförmigen
Dampffilmes resultiert, der sich bei der Entstehung von Kondensationsvorgängen an der Rohrinnenwand
im Mündungsbereich ausbildet.
Der Erfindung liegt demnach der Gedanke zugrunde, durch gezielte geometrische Änderung der Ausström-
und Einlaufgeometrie der Kondensationsrehrmündung die Entstehung dieses Dampffilmes zu vermeiden oder
durch die dosierte Zugabe eines wasserunlöslichen Gases wie beispielsweise Luft den dabei auftretenden
Druckstoß v.u dämpfen. Im Rahmen der konstruktiven Maßnahmen sind hierfür zwei Alternativen in der Figur
dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Stück eines kondensationsrohres
1, dessen Rohrmündung 2 konstruktiv verändert wurde. Sie weist einen umlaufenden Rand 3 auf,
welcher irompetenähnlich nach außen hin gewölbt ausgebildet ist. Der Radius dieser Wölbung bzw. die Abmessungen
des Randes 3 hängen von den konstruktiven und/oder jeweiligen physikalischen Verhältnissen ab.
(n der Alternative nach F i g. 2 ist die Rohrmündung 2
schräg angeschnitten, so daß ein Teil des Kondensalionsrohrcs
1 entfällt. Die Größe und der Winkel des Schrägschnitics zur Rotationsachse 4 des Kondensalionsrohrcs
1 hängen ebenfalls von den technischen Gegebenheiten ab.
Die erste Alternative arbeitet mit dem Rand 3 an der
Rohmiündung 2. Durch eine strömungsgünstige Formgebung
dieses Randes 3 wird das in die Rohrmündung 2 einströmende Wasser an dem Rand 3 entlang geführt, so
daß eine Strömungseinschnürung und die Entstehung von Totwasserräumen mit einer Dampffilmausbildung
im Mündungsbereich vermieden werden.
Bei der zweiten Alternative ist die Mündung 2 des Kondensationsrohres I schräg angeschnitten. Durch
den unterschiedlichen statischen Druck aus der Flüssigkeitssäule über der schräg geschnittenen Rohraustrittsöffnung
entsteht ein Druckgradient, tier eine Querströniiing
vun Dampf aus der Rohrmündung 2 und von Wasser in die Mündung 2 erzeugt. Dadurch kommt es zu
einer Vermischung /wischen Dampf und Wasser, so daß die Ausbildung des Dampffilmes gestört und sein geschlosscncs
Kollabieren mit dem resultierenden DrucksioH vermieden wird. Hinzu kommt, daß bei geringen
Dauipfmasscnströmen die schräg geschnittene Rohrmiindung
2 nur teilweise von Dampf freigelegt wird. Dadurch ergibt sich eine gute Selbstregeleigenschaft
dieser Konstruktion (weniger Dampf gleich weniger freigelegte Mündungsfläche), so daß diese konstruktive
Lösung für variierende Dampfniengen im Teillastbereich mit geringem Dampfmassenstrom sehr geeignet
ist. l"erncr werden für den gesamten Arbeitsbereich des Kondcnsationsrohres 1 Querkräfte aus dem Freiblasvorgiing
und den anschließenden Kondensationsvorgängen in eine durch den Schrägschnitt vorgegebene
und damit berechenbare Richtung gelenkt.
Bei der verfahrenstechnischen Maßnahme zur Redu- t5
zieriing der Kondensationslasien wird Luft (bzw. ein
anderes wasserunlösliches Gas wie beispielsweise Stickstoff) in das Kondensationsrobr 1 in dosierter Menge
eingeblasen. Dabei bewirkt das Gas, daß die beim plötzlichen Kondensieren des mit Luft durchsetzten Darapfes
aufeinanderprallenden Wassermassen durch das nichtkondensierbare Gas abgebremst und dadurch der
Druckstoß reduziert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Kondensationsrohr für Druckabbau-Systeme. welche zum Druckabbau bei Kernkraftwerken, insbesondere
bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen
einer ein Gaspolster aufweisenden Kondensationskammer mit seiner Rohrmündung eintaucht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmündung (2) einen nach außen trompetenöffnungsähnlich
gewölbten umlaufenden Rand (3) aufweist
Z Kondensationsrohr für Druckabbau-Systeme, welche zum Druckabbau bei Kernkraftwerken, insbesondere
bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen, wobei das Kondensationsrohr in das Wasservolumen
einer ein Gaspolster aufweisenden Kondensationskammer mit seiner Rohrmündung eintaucht,
dadurch gekennzeichnet daß die Rohrmündung (2) an mindesten; ainer Stelle schräg angeschnitten ist
3. Kondensationsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem durch die Kondensationsrohre
strömenden Dampf in dosierter Menge Luft bzw. ein anderes wasserunlösliches Gas wie beispielsweise
Stickstoff beigemischt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3211830A DE3211830C2 (de) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | Kondensationsrohr |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3211830A DE3211830C2 (de) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | Kondensationsrohr |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3211830A1 DE3211830A1 (de) | 1983-10-13 |
DE3211830C2 true DE3211830C2 (de) | 1985-05-09 |
Family
ID=6159781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3211830A Expired DE3211830C2 (de) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | Kondensationsrohr |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3211830C2 (de) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2449451B1 (de) * | 1974-10-17 | 1975-11-06 | Kraftwerk Union Ag | Druckabbausystem für den Sicherheitsbehälter eines Kernreaktors |
DE2616830C2 (de) * | 1976-04-15 | 1978-03-30 | Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim | Kondensationsrohr für Abblaseeinrichtungen, welche zur Überdruckbegrenzung bei Kernkraftwerken, insbesondere bei Siedewasser-Kernkraftwerken, dienen |
DE2618108A1 (de) * | 1976-04-26 | 1977-11-10 | Interatom | Vorrichtung zum abbauen durch austritt von dampf in einer druckkammer o.dgl. entstandenen drucks |
-
1982
- 1982-03-31 DE DE3211830A patent/DE3211830C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3211830A1 (de) | 1983-10-13 |
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