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Experimentelle Untersuchung der Strömungsform in der heißen Hauptkühlmittelleitung eines Druckwasserreaktors

 

Dr.-Ing. G. Petritsch

 

Um die Sicherheit von Kernreaktoren bei Eintritt eines Störfalles mit Kühlmittelverlust zu gewährleisten, werden Untersuchungen zur kontrollierten Notkühlung des Reaktorkerns durchgeführt. Zu diesem Zweck werden Rechenprogramme entwickelt, mit welchen mögliche Auswirkungen von Störfallsituationen auf die Strömung des Kühlmittels berechnet werden. Um die Aussagesicherheit dieser Rechnungen zu erhöhen, ist die Kenntnis der Strömungsformen in den einzelnen Abschnitten des Kühlkreislaufs notwendig. Bisherige Messungen im Betriebsmaßstab haben gezeigt, daß die tatsächlichen Strömungsformen im Reaktor nur beschränkt aus experimentellen Untersuchungen an maßstablich verkleinerten Versuchsanlagen vorhergesagt werden können. Aus diesem Grund lassen sich insbesondere im Bereich des oberen Plenums und der heißen Hauptkühlmittelleitung die sich einstellende Strömungsform nicht mit ausreichender Sicherheit vorherberechnen.

 

Ziel des Projektes ist es, die Strömungsformen, welche sich in der heißen Hauptkühlmittelleitung einstellen, experimentell zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird die schematisch dargestellte Versuchsanlage erstellt.

 

Die Versuchsstrecke entspricht der heißen Hauptkühlmittelleitung eines Druckwasserreaktors der 1300 MW-Klasse im Maßstab 1:1,7. Der Rohrdurchmesser der Versuchsstrecke beträgt 0,441 m. Zum Erzeugen der zweiphasigen Strömung werden Luft und Wasser verwendet. Der Luftvolumenstrom kann zwischen 0 und 3,5 m³/s, der Wasservolumenstrom zwischen 0 und 0,19 m³/s eingestellt werden.Die Versuchsstrecke ist aus durchsichtigem Material gefertigt, um die visuelle Beobachtung der sich einstellenden Strömungsformen zu ermöglichen.

 

Die ersten Untersuchungen werden an dem horizontalen Rohrabschnitt durchgeführt, in welchem der Umschlag von Schichten- zu Schwallströmung beobachtet werden soll. Im Anschluß daran werden der Einfluß des Rohrkrümmers und des Dampferzeugersimulators untersucht. Zur Beobachtung der Strömung werden am Institut für Verfahrenstechnik neu entwickelte Meßtechniken eingesetzt. Dies sind elektrische tomographische Meßverfahren, mit welchen die Phasenverteilung im Rohrquerschnitt mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 200 Bildern pro Sekunde ermittelt werden.