Kernkraftwerk Krümmel – Berechnung der Fluidlasten in der Kondensationskammer bei luftarmer Kondensation mit einem Randelemente-Verfahren

Im Fall eines Frischdampfleitungsbruchs wird Dampf über die Kondensationsrohre in die Kondensationskammer gepresst. Dabei ergeben sich an den in die Wasservorlage eintauchenden Rohrenden Dampfblasen, die sich zyklisch erweitern und wieder kollabieren. Bei geringem Anteil nicht kondensierbaren Gases führt der Kollaps der Blasen zu starken Druckstößen, welche die Wände der Kondensationskammer belasten. Die physikalischen Zusammenhänge des intermittierenden Blasenkollapses sowie die den Vorgang beeinflussenden Parameter sind in umfangreichen Experimenten untersucht. Die auftretenden Drücke auf der Behälterwand wurden in Testbehältern experimentell ermittelt, statistisch ausgewertet und in konservativer Weise für die Spezifikation der entsprechenden Lasten am Sicherheitsbehälter des KKK verwendet. Dazu erfolgte eine potentialtheoretische Skalierung des Druckes aufgrund der berechneten Lösung der Potentialgleichung auf Basis einer vereinfachten abgewickelten, rechteckigen Geometrie der Wasservorlage.
Der vorliegende Bericht bewertet diese mit vereinfachter Geometrie erzeugte Lösung der Potentialgleichung anhand einer genaueren Berechnung des Behälterpotentials für die tatsächliche 3-dimensionale Geometrie. Die Potentialgleichung wird hier mit einer Randelemente-Methode gelöst. Anschließend werden mit Hilfe von Monte-Carlo-Rechnungen die Einflüsse der unterschiedlich stark auftretenden Druckamplituden sowie der Asynchronität der Kondensationsereignisse auf die zu erwartenden Lasten ermittelt.