Please activate JavaScript!
Please install Adobe Flash Player, click here for download

entdeckt_02_2012

Kooperation// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 38 39 kann es, abhängig von der Strömungsform des eingespeisten kalten Wassers und damit der Kontaktfläche zwischen kaltem Wasser und Dampf, zu unterschiedlich intensiver Kondensa- tion kommen. Die Vermischung der Medien hängt aber auch vom Impuls des eingespeisten kalten Wassers ab. Hinzu kom- men weitere Phänomene, bei denen die Form und Turbulenz des eintretenden Kaltwasserstrahls oder Art und Umfang, wie Dampfblasen von der Strömung mitgerissen werden, aber auch die Turbulenz im Sattwasser eine wichtige Rolle spielen. Zudem sind Verdampfung und Kondensation immer auch mit Fragen des Wärmetransports verbunden, da beispielsweise kondensierender Dampf eine hohe Wärmemenge an das ihn umgebende Wasser abgibt, wodurch sich die Tempera- tur des Wassers erheblich erhöhen kann. Insgesamt sind der Wärmetransport und die Ausprägung der Strömung in komplexer Weise von den thermohydraulischen Randbedin- gungen abhängig, also vom Massenstrom und der Temperatur des Notkühlwassers, der Temperatur und dem Füllstand des gesättigten Wassers in der Hauptleitung sowie der durch den Systemdruck bestimmten Dampfdichte. Untersuchungsobjekt französischer Druckwasserreaktor Im Rahmen eines seit dem Jahr 2006 laufenden Konsortialpro- jektes mit dem HZDR auf der deutschen Seite, den Energie- firmen EDF France und AREVA NP France, den öffentlich finanzierten Einrichtungen IRSN (Nationales Institut für Strah- lenschutz und nukleare Sicherheit) und CEA (Kommission für Atomenergie und alternative Energieformen) in Frankreich sowie dem Paul Scherrer Institut (PSI) und der ETH Zürich in der Schweiz wurden in den vergangenen zweieinhalb Jahren einmalige Strömungsuntersuchungen durchgeführt. Für realitätsnahe Experimente mit Strömungen aus Dampf und Wasser ist der sogenannte Drucktank an der TOPFLOW- Anlage im HZDR besonders gut geeignet: Der aufgebaute Ver- suchsstand bildet die hydraulischen Hauptkomponenten eines französischen Druckwasserreaktors im Maßstab 1 : 2,5 nach. Er umfasst einen Teil des kalten Strangs einer Hauptleitung mit dem Pumpengehäuse, den Ringspalt des Reaktordruck- behälters – also den Bereich, in dem das in den Reaktor eintretende Kühlwasser direkt an der Reaktorwand abwärts strömt – sowie die Leitung für das eingespeiste Notkühlwas- ser. Der umfangreich mit Messinstrumenten ausgestattete Versuchsstand liefert räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Daten, beispielsweise über die Verteilung der Temperatur und die Zustände der Strömung im Inneren des Versuchsaufbaus. Über 200 Messstellen erfassen Temperaturen im Hauptrohr sowie im Ringspalt des Reaktordruckbehälters, eine Infra- rotkamera misst die genaue Verteilung der Temperatur an den Rohrwänden und eine Hochgeschwindigkeits-Kamera schließlich beobachtet den Strahl des Notkühlwassers beim Eintritt in die Hauptleitung. Außerdem kommen im HZDR entwickelte Gittersensoren zum Einsatz, die Wassergeschwin- digkeiten in dieser Leitung erfassen. Die Experimente wurden für verschiedene Variationen von Pa- rametern bei Betriebsdrücken bis 50 bar – das entspricht dem Druck in 500 Meter Wassertiefe – durchgeführt. Aufgrund der einzigartigen Technologie des Drucktanks nahmen trotz des sehr hohen Druckes weder die eingesetzte Messtechnik noch der Versuchsaufbau Schaden. Das Experiment wird innerhalb SZENARIO: Nach einem Leck mit Kühlmittelverlust wird kaltes Notkühlwasser in die Hauptleitung eingespeist. Vermischt sich dieses nur unzureichend mit dem heißen Sattwasser, kommt es an der Wand des Reaktordruck- behälters zu einem Thermoschock. Notkühlleitung Hauptkühl- mittelleitung Reaktordruck- behälterwand kritischer Bereich Sattdampf Unterkühltes Wasser Sattwasser

Pages