Entstehung und Vermeidung von Gasmitriss bei Notkühlung – numerische und experimentelle Analysen


Entstehung und Vermeidung von Gasmitriss bei Notkühlung – numerische und experimentelle Analysen

Schäfer, T.

Kreiselpumpen kommen im Kraftwerksbereich in vielfältiger Weise zum Einsatz. Sie werden unter anderem als Speisepumpen oder als Umwälzpumpen in Kühlkreisläufen genutzt. Neben hoher Effizienz bei geringem Energieverbrauch bieten sie ein Reihe weiterer Vorteile, wie zum Beispiel ruhiger und kontinuierlicher Förderstrom und hohe Haltbarkeit und Beständigkeit. Erfolgt der Einsatz auch in sicherheitsrelevanten Bereichen, wie z. B. in der Reaktornotkühlung von Kernkraftwerken, muss unbedingt ein störungsfreier und zuverlässiger Betrieb gewährleistet werden. Dies kann nicht mehr sichergestellt werden, wenn es bei der Förderung des Notkühlmittels zu einem Gaseintrag durch Hohlwirbelbildung im Kühlmittelreservoir kommt.
Die vorgestellte Arbeit erläutert zunächst das Problem des Gasmitrisses durch Hohlwirbelbildung. Anschließend werden experimentelle Untersuchungen von Hohlwirbeln und Einlaufgeometrien beschrieben und Maßnahmen zur Vermeidung von Hohlwirbeln vorgeschlagen. Es werden Möglichkeiten der numerische Modellierung von Hohlwirbeln beschrieben und mit den experiementellen Untersuchungen verglichen. Weiterhin werden ausgewählte Tests an nuklearen Armaturen erläutert. Darüber hinaus werden die Auswirkungen des Gaseintrages in sicherheitsrelevante Systemkomponenten, wie Kreiselpumpen und Armaturen mittels tomographischen Untersuchungen aufgeschlossen und analysiert und es werden vorbeugende Maßnahmen vorgeschlagen. Auf den gewonnenen Ergebnissen basierend, können Betriebshinweise für Anlagenbetreiber optimiert werden. Darüber hinaus können verbesserte Design- und Auslegungsempfehlungen für sicherheitsrelevante Systemkomponenten erarbeitet und validiert werden.

Keywords: Notkühlung; Hohlwirbelbildung; Gaseintrag; Kreiselpumpe; Armaturen; Experimente; numerische Modellierung; Computertomographie; emergency cooling; hollow vortex formation; gas entrainment; centrifugal pump; valves; experiments; numeric modelling; computed tomography

  • Invited lecture (Conferences)
    47. Kraftwerkstechnisches Kolloquium, 13.-14.10.2015, Dresden, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-22548
Publ.-Id: 22548