WO2014071995A1 - Strahlpumpe sowie siedewasserreaktor mit einer derartigen strahlpumpe - Google Patents

Strahlpumpe sowie siedewasserreaktor mit einer derartigen strahlpumpe Download PDF

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WO2014071995A1
WO2014071995A1 PCT/EP2012/072302 EP2012072302W WO2014071995A1 WO 2014071995 A1 WO2014071995 A1 WO 2014071995A1 EP 2012072302 W EP2012072302 W EP 2012072302W WO 2014071995 A1 WO2014071995 A1 WO 2014071995A1
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WO
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tube
jet pump
passage openings
mixing chamber
diffuser
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PCT/EP2012/072302
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Inventor
Günther SCHULZE
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Areva Gmbh
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24—Promoting flow of the coolant
    • G21C15/243—Promoting flow of the coolant for liquids
    • G21C15/25—Promoting flow of the coolant for liquids using jet pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
    • G21C1/084—Boiling water reactors
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a jet pump with a mixing chamber tube and with a diffuser tube, wherein the mixing chamber tube end in the manner of a nested arrangement inserted into the diffuser tube and slidably mounted therein, so that in an overlapping region, the diffuser tube surrounds the mixing chamber tube to form a substantially annular leakage gap ,
  • the invention further relates to a boiling water reactor with such a jet pump.
  • the invention in its most general form, relates to a piping arrangement having a first pipe and a second pipe, wherein the first pipe is inserted endwise in the manner of a nested arrangement in the second pipe and slidably mounted therein, so that in an overlapping region, the second pipe enclosing the first tube to form a substantially annular leakage gap,
  • jet pumps which are also referred to in the English-speaking world as jet pumps, accelerated in a motive nozzle drive medium tearing through a suction slot in a mixing chamber entering suction medium by impulse exchange, whereby the desired pumping action with respect to the suction medium.
  • the mixing chamber is usually tubular. Frequently, such a mixing chamber tube is followed by a diffuser tube, which widens in a funnel-shaped manner in the flow direction, for increasing the pressure of the mixture forming during the mixing of the driving medium and the suction medium.
  • the driving medium and the suction medium can be different media or one and the same medium, possibly in different states of aggregation.
  • Jet pumps are commonly used in boiling water reactors to effect transport or circulation of reactor coolant present in the reactor pressure vessel, essentially water, through the reactor core. ken.
  • the jet pumps are in this application standing, so arranged vertically aligned with mixing chamber tube and befindlichem underneath, also vertically oriented diffuser tube, the main flow direction is vertical from top to bottom.
  • both tubes are made separately, and the mixing chamber tube is inserted in the end in the manner of a nested arrangement from above into the - at the junction a correspondingly large internal diameter owning - diffuser tube into it.
  • the diffuser tube is usually relatively rigidly fixed at the upper end by corresponding brackets, the lower end of the mixing chamber tube is axially slidably mounted therein so as to compensate for different (differential) thermal expansion can.
  • This type of pipe connection also referred to as "slip joint" in the English-speaking world, requires that the diffuser pipe in the overlap region surround the mixing chamber pipe to form a substantially annular leakage gap through which a leakage current directed against the main flow direction inevitably escapes from the pipe interior into the environment during operation ,
  • Possible countermeasures usually aim firstly to increase the damping of the oscillating system.
  • the mixing chamber tube by means of clamps, straps, brackets, etc. in the sliding seat fixed, but this requires additional constructions that are relatively heavily loaded in the long run.
  • attempts are made to minimize the strength of the leakage current as a trigger of the vibrations. This is usually done by appropriate contouring of the leakage gap limiting pipe surfaces within the overlapping region, such as a kind of labyrinth seal.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide measures to prevent leakage-induced vibrations and vibrations in a jet pump of the type mentioned, which do not require additional mechanical components, are easy to retrofit and possibly eliminate the cause of the problem. In a corresponding generalization, this task also arises in other piping arrangements of the type mentioned.
  • a jet pump according to the invention within the overlap region, possibly also slightly outside the overlap region, introduced a number of passages and / or edge recesses in the tube wall of the diffuser tube whose shape and position is chosen such that during operation of the jet pump adjusting leakage current generates a resultant force that deflects the mixing chamber tube in a direction constant with respect to the circumference.
  • the mixing chamber tube is permanently deflected into one and the same eccentric position by the leakage flow, as long as it is present, in relation to the concentric basic position, in which the leakage gap forms an annular space of equal width over the entire circumference.
  • the invention is based on the solution that it is desirable to tackle the problem at the root and not only to mitigate the effects (such as by increasing the attenuation).
  • additional external aids such as staples, springs and the like.
  • a permanent unequal distribution of the leakage flow over the pipe circumference achieved time which leads to an imbalance of circumferentially acting forces and as a result at least one time their direction constant resulting deflection force leads.
  • the mixing chamber tube protruding into the diffuser pipe is permanently deflected by the leakage flow itself in a constant direction with respect to the circumference and a vibration excitation is already consistently avoided in the approach.
  • the mixing chamber tube is indeed deflected during the pump operation from the concentric center position in a temporally constant eccentric position and preferably touches the diffuser tube on the inside, to allow no margin for further vibrational excitations.
  • there is no fixed, permanent connection so that a needs-based thermal (differential) expansion of the two tubes in the connection area can be done without hindrance.
  • an imaginary dividing line divides its circumference into two similar peripheral halves through the center axis of the diffuser tube, a first group of passage openings being provided which are arranged exclusively in one of the two peripheral halves.
  • the passage openings of the first group are arranged, for example, in rows, each lying on an imaginary sectional circle of a (perpendicular to the tube axis) cross-sectional plane through the diffuser tube. That is, within the global irregularity / asymmetry with respect to the entire pipe circumference, there may well be a local regularity in the pattern formed by the through-holes.
  • the case of having only a single row, possibly having only one or two passages, is expressly included and may even be particularly advantageous. In this case, it is also particularly advantageous if the passage openings of the first group are arranged in an edge region of the overlapping region which is assigned to the engaging end of the mixing chamber tube and oriented towards the (wide) outlet opening of the diffuser tube.
  • these passage openings are preferably arranged in the lower region, particularly preferably in the lower third of the overlap region, that is to say in the direction of the leakage flow at the beginning of the local leakage path formed at the corresponding circumferential location.
  • no further passage openings are present except for the passage openings of the first group. That is, the passage openings are arranged only on one half of the pipe circumference.
  • a second group of passage openings is provided which are arranged exclusively in the other of the two peripheral halves, wherein the arrangement of the passage openings of the second group is preferably asymmetrical to the passage openings of the first group, in any case not mirror image with respect to the two Circumference halves separating longitudinal section plane through the pipe assembly.
  • the passage openings of the second group are arranged, for example, in rows, each of which lies on an imaginary sectional circle of a (perpendicular to the tube axis) cross-sectional plane through the diffuser tube.
  • the case is that only a single row is present, which optionally has only a single passage opening, expressly included and possibly advantageous.
  • the passage openings of the second group are preferably in an area bounded by the end of the diffuser tube and facing the central longitudinal section of the mixing chamber tube or the blowing nozzle or mixing nozzle arranged.
  • these passage openings are preferably arranged in the upper region, particularly preferably in the upper third of the overlap region, that is to say in the direction of the leakage flow at the end of the local leakage path.
  • the passage openings in each case have a substantially circular contour and have a diameter D which approximately satisfies the relation 0.2 L ⁇ D ⁇ 0.33 L, wherein L is the length of the overlap of the diffuser tube with the mixing chamber tube in the axial direction.
  • L is the length of the overlap of the diffuser tube with the mixing chamber tube in the axial direction.
  • an elliptical, slot-shaped, butterfly-shaped or irregular contour is also possible, for example. Rounded contours are preferred over those with corners, because the latter could act as crack starters.
  • the different passage openings may have all or part of the same or alternatively different contours and / or sizes.
  • the diffuser tube is cut obliquely at its end facing the mixing chamber tube.
  • an uneven force distribution across the pipe circumference is generated or supported by the leakage flow itself, which causes a constant eccentric deflection of the mixing chamber pipe in the leakage gap during the flow through the jet pump.
  • the diffuser tube at its end facing the mixing chamber tube on the edge recesses, which - through the Pipe circumference unevenly distributed and / or shaped - indentations are formed opposite to an imaginary rectilinear edge.
  • peripheral recesses can also be understood by the generic term "passage openings.” These are passage openings which are open towards the edge, in contrast to the passage openings bordered by material on both sides. to produce the desired effect on its own or in combination with the other type.
  • EDM Electrical Discharge Machining
  • the flow channel enclosed by the mixing chamber tube and the diffuser tube has a constriction section designed in the manner of a Venturi nozzle in the region of the inner gap inlet opening of the leakage gap.
  • the Venturi-like constriction or constriction over the entire tube circumference is formed away, in an alternative variant only over a partial region thereof, in particular over a peripheral half.
  • the subregion is expediently selected such that the force resulting from the - circumferentially partial - Venturi effect, leading to the eccentric deflection force on the mixing chamber tube in the case of a combination with the above-described passages in the tube shell expediently directionally coincides with the deflection force caused by these passages , That is, the design is such that, ideally, both effects add up to maximum.
  • a particularly important field of application of the invention described lies in the region of a boiling water reactor with a reactor pressure vessel and with at least one jet pump arranged in the reactor pressure vessel for the transport or circulation of reactor coolant present in the reactor pressure vessel.
  • the problem solution according to the invention is not limited to this particular application, but can be used in all jet pumps with the initially specified construction in all conceivable technical fields.
  • the principle of the invention can generally be applied to a variety of fluid-flow piping systems in which a piece of pipe is plugged into another to form a "slip joint" in order to avoid leakage-induced vibrations and shocks.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that operational vibration caused by gap leakage through a simple measure utilizing intrinsic fluid dynamic laws is already eliminated in the beginning, so that additional damping and stiffening measures are unnecessary.
  • the endeavor is not to completely suppress the gap leakage, but to direct the leakage current by permanent asymmetrization of the leakage current and thus of the pressure profile with respect to the circumference of the pipe in such a way that it itself counteracts the vibration excitation.
  • the solution found can be easily retrofitted to existing jet pumps, without having to disassemble them by drilling suitable openings and / or edge recesses from the outside into the jacket tube of the diffuser or introduced in any other way.
  • FIG. 1 a longitudinal section through a reactor pressure vessel of a boiling water reactor with a jet pump installed therein,
  • FIG. 2 is a perspective view of a jet pump with a mixing chamber tube and a diffuser tube
  • FIG. 3 is a partially sectional view of the joint region between the mixing chamber pipe and the diffuser pipe in a jet pump according to the prior art
  • FIG. 4 is a longitudinal section through the connecting region between the
  • FIG. 5 shows a first cross section through the jet pump according to FIG. 4, a second cross section through the jet pump according to FIG. 4, a partially cut and partially transparent perspective view of the connection region between the mixing chamber tube and the diffuser tube in a second variant of a jet pump according to the invention, a partially transparent perspective view of the connection region between the mixing chamber tube and the diffuser tube in a third variant of a jet pump according to the invention, a perspective view of the diffuser tube in a fourth variant of a jet pump according to the invention, a longitudinal section through the connecting region between the mixing chamber tube and the diffuser tube in a fifth variant of a jet pump according to the invention, a longitudinal section through the connecting region between the mixing chamber tube and the diffuser tube in a sixth variant of a jet pump according to the invention , A longitudinal section through the connecting region between the mixing chamber tube and the diffuser tube in a seventh variant of an inventive n jet pump, a perspective view of a tube assembly with a mixing chamber tube and a diffuser tube according to FIG. 4, and
  • FIG. FIG. 1 shows a greatly simplified longitudinal section through a reactor pressure vessel 2 of a boiling water reactor 4.
  • the reactor core 6 contains nuclear fuel elements (not shown in detail) for heating and evaporating a reactor coolant 8 passed through the reactor pressure vessel 2, essentially water (cooling water).
  • Above the reactor core 4 there are steam separators 10, and above this steam dryer 12.
  • the dried steam is passed through the main outlet 14 via a pipeline to a steam turbine (not shown) in which it relaxes to perform work.
  • the expanded water vapor is condensed in a condenser (not shown) and then fed by means of a cooling water pump (not shown) as liquid cooling water via a pipe through the main inlet 16 back into the reactor pressure vessel 2, so that the cooling circuit is closed.
  • the course of flow is shown in FIG. 1 indicated by corresponding flow arrows.
  • Each of the upright standing in the annular space 22 jet pumps 18 has as essential components from top to bottom a motive nozzle 24, also referred to as mixer, mixer or mixing tube mixing chamber tube 26 and a diffuser also designated diffuser tube 28.
  • the respective jet pump 18 is connected to a led out of the reactor pressure vessel 2 pump circuit 30 through which by means of a recirculation pump 32 cooling water from the lower region of the annular space 22 is fed as a driving medium in the motive nozzle 24.
  • the driving medium emerging from the motive nozzle 24 is torn by pulse transfer of cooling water from the upper region of the annular space 22 and then mixed therewith in the mixing chamber tube 26.
  • the diffuser tube 28 which widens in the direction of flow experiences the mixture from driving and suction medium (in both cases cooling water) a pressure increase.
  • the mixture emerging from the diffuser tube 28 at the lower end of the jet pump 18 mixes with the further cooling water in the reactor pressure vessel 2 and drives the desired circulation through the reactor core 6 by its momentum.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a jet pump 18 which is typically used in this context. More precisely, it is a twin pump with two pump sections arranged parallel to one another and fed via a common riser 36, a downstream branching piece 38 and an arcuate connecting piece 40 with propellant , Each of the two pump sections has, in the manner described above, a drive nozzle 24, a vertically aligned mixing chamber tube 26 and a likewise vertically oriented diffuser tube 28.
  • the mixing chamber tube 26 and the diffuser tube 28 are separate components, which are interconnected in the manner described below.
  • FIG. 3 shows, in a highly simplified and schematic manner, a partially sectioned view of the connection region between the mixing chamber tube 26 and the diffuser tube 28 in a jet pump 18 according to the prior art.
  • the lower end of the mixing chamber tube 26 engages in the manner of a nested arrangement and forming a substantially annular leakage gap 42 in the upper end of the diffuser tube 28.
  • the outer diameter of the mixing chamber tube 26 is thus slightly less than the inner diameter of the diffuser tube 28 in this area, and the diffuser tube 28 encloses the mixing chamber tube 26 along its circumference within an overlapping region 44.
  • the lower end of the mixing chamber tube is 26 axially and radially slidably mounted in its seat in the diffuser tube 28 to compensate for different thermal expansion can.
  • the gap width S typically in the range of 50 ⁇ to 200 ⁇ (microns) is formed during operation of the jet pump 18 directed against the main flow 46 leakage stream 48 from the inner, annular gap inlet opening 50 toward the outer, annular gap outlet opening 52.
  • the leakage flow 48 follows the pressure gradient from the high-pressure region inside the tube to the low-pressure region in the outer environment.
  • the leakage flow 48 in conjunction with the sliding, play-bearing storage of the mixing chamber tube 26 in the diffuser tube 28 in certain areas of the operating parameters (characterized by flow velocity, pressure, density, etc.) to form highly undesirable vibrations in which the lower end of the mixing chamber tube 26 side / oscillates radially back and forth or circular precessing in its sliding seat and thereby beats periodically or irregularly on the wall of the diffuser tube 28.
  • Such leakage-induced vibrations can in unfavorable cases lead to material fatigue up to the destruction of components of the jet pump 18 and its suspension.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the overlapping connection between the mixing chamber tube 26 and the diffuser tube 28 in a first, particularly preferred variant of a jet pump 18 according to the invention, which avoids the problem described.
  • FIG. 5 and FIG. 6 are two associated cross sections in different, in FIG. 4 correspondingly marked heights of the overlapping region 44 are shown.
  • Supplementary views of the tube assembly and the diffuser tube 28 alone are shown in FIG. 13 and FIG. 14 is shown using a test model model system.
  • the passage openings 54 in the exemplary embodiment all have a circular contour with the same diameter, which is about 1/4 or slightly less Length of the overlap region 44 in the axial direction (that is, the overlap length L) is.
  • Two of the passage openings 54 lie on an imaginary sectional circle of a cross-sectional plane through the tube arrangement, in the upper edge region of the cylinder section defining the overlap region 44 with a distance to the upper edge of the diffuser tube 28 of about 1/2 to 1 diameter of the passage openings 54. This corresponds approximately 1/4 to 1/3 of the overlap length L.
  • These two openings 54 are in the cross-sectional plane of FIG.
  • the arrangement and shaping of the passage openings 54 causes that in the operation of the jet pump 18 adjusting the leakage flow 48, the mixing chamber tube 26 constantly from the concentric central position within the leakage gap 42 in the in FIG. 5 and FIG. 6 eccentric position to the two overhead passage openings 54 deflects toward, and taken exactly along the bisector 58. In the middle between these two openings 54, the leakage gap 42 then assumes its smallest gap width. In the area of the two passage openings 54, the gap width is indeed reduced with respect to the concentric tube arrangement; however, the respective local leakage flow component (represented by the arrow 60 in FIG. 4) in the leakage gap 42 below the two passage openings 54 at the associated peripheral positions is increased because of the reduced flow resistance compared to a configuration without passage openings 54.
  • the leakage gap 42 assumes at the circumferential position of the individual passage opening 54 its largest gap width; however, the local leakage flow rate component (represented by the arrow 62 in FIG. 4) in the leakage gap 42 above the passage opening 54 at this circumferential position is lowered due to the by-pass effect against a configuration having no passage openings 54.
  • An advantage of the lower passage opening 54 is that the flow velocity of the leakage flow in the overlying gap portion is reduced as much as possible, and that in the two overhead passage openings 54 as high a flow velocity in the underlying gap section is achieved.
  • FIG. 7 is a perspective view, partly cut away in the region of the mixing chamber tube 26, of the connecting region between the mixing chamber tube 26 and the diffuser tube 28 in a second variant of a jet pump 18 according to the invention.
  • several passage openings 54 are small in relation to the tube diameter along only one half of the circumference arranged on the diffuser tube 28, namely at the bottom of the overlap region 44, so that they are just covered inside by the lower end of the mixing chamber tube 26. This arrangement causes in operation that the mixing chamber tube 26 is deflected towards the hole-free peripheral half of the diffuser tube 28 out.
  • FIG. 8 Another possible variant is shown in FIG. 8 is shown. Again, 28 passage openings 54 are arranged only on one of the two peripheral halves of the diffuser tube. In contrast to the variant according to FIG. 7 are here several rows of openings 54 arranged one above the other, which extend almost over the entire height of the overlap region 44.
  • FIG. 9 shows an embodiment in which two parallel, horizontal rows of passage openings 54 are arranged in the lower region of the overlapping region 44 on one circumferential half of the diffuser tube 28, and two horizontal rows of passage openings 54 are arranged in the upper region of the overlapping region 44 on the other half of the circumference ,
  • the embodiments can be modified in many ways and combined with each other without destroying the resulting effect, namely the deflection of the mixing chamber tube 26 and / or the diffuser tube 28 in a constant direction through the leakage current 48 itself.
  • the primary goal is to get a sufficiently large difference in the gap flow velocities in the two peripheral halves.
  • the effect can be pronounced to a different degree and superimposed by other effects, and it is always also necessary to keep track of the total leakage through the leakage gap 42 and through the passage openings 54.
  • FIG. 1 A - in some ways more radical - special case of such an edge recess 64 is shown in FIG. 1 1, namely a cut obliquely to the tube axis at the upper end or correspondingly shaped diffuser tube 28th
  • holes / passage openings / edge recesses can be introduced into the part of the mixing chamber pipe 26 projecting into the diffuser pipe in a corresponding manner, in order to influence the leakage flow in an analogous manner.
  • this has the disadvantage that in the retrofitting or upgrading of an existing jet pump 18, these first taken apart and later reassembled together.
  • a measure that supports the measures described above and can be combined with them or used on their own It consists in that in the region of the gap inlet opening 50 of the leakage gap 42, the flow channel 68 enclosed by the mixing chamber tube 26 and the diffuser tube 28 has a constriction section 70 with a continuous taper zone 72, a constriction / throat 74 and a downstream, preferably also continuous Expansion zone 76, through which increased in the region of the throat 74, the flow velocity of the main flow 46 and the static pressure in the flow channel 68 relative to the above, before the constricting portion 70 lying section of larger diameter becomes. As a result, the leakage flow 48 tends to be reduced.
  • the gap inlet opening 50 is located in the axial direction at the level of the throat 74.
  • the diameter of the flow channel 68 at the throat 74 should preferably be at least 5% smaller than the diameter immediately before (here: above) the throat section 70.
  • the constriction may be arranged only on a partial region of the circumference, in particular on a peripheral half, if an asymmetrical influencing of the leakage flow 48 is desired. However, it can also extend over the entire circumference, if a global reduction of the leakage current 48 is desired.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe (18) mit einem Mischkammerrohr (26) und mit einem Diffusorrohr (28), wobei das Mischkammerrohr (26) endseitig nach Art einer geschachtelten Anordnung in das Diffusorrohr (28) hinein gesteckt und darin gleitend gelagert ist, so dass in einer Überlappungsregion (44) das Diffusorrohr (28) das Mischkammerrohr (26) unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes (42) umschließt. Es sollen Maßnahmen zur Vermeidung von Leckage-induzierten Vibrationen und Erschütterungen bei einer derartigen Strahlpumpe (18) realisiert werden, die ohne zusätzliche mechanische Komponenten auskommen, leicht nachzurüsten sind und möglichst die Ursache des Problems beseitigen. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass innerhalb der Überlappungsregion (44) und/oder in deren unmittelbarer Nachbarschaft eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen (54) und/oder Randausnehmungen (64) in die Rohrwand (56) des Diffusorrohres (28) eingebracht ist, deren Form und Position derart gewählt ist, dass der sich beim Betrieb der Strahlpumpe (18) einstellende Leckagestrom (48) eine resultierende Kraft erzeugt, die das Mischkammerrohr (26) relativ zum Diffusorrohr (28) in eine zeitlich konstante Richtung bezüglich des Umfangs auslenkt.

Description

Beschreibung
Strahlpumpe sowie Siedewasserreaktor mit einer derartigen Strahlpumpe
Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe mit einem Mischkammerrohr und mit einem Diffusorrohr, wobei das Mischkammerrohr endseitig nach Art einer geschachtelten Anordnung in das Diffusorrohr hinein gesteckt und darin gleitend gelagert ist, so dass in einer Überlappungsregion das Diffusorrohr das Mischkammerrohr unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes umschließt. Die Erfindung betrifft ferner einen Siedewasserreaktor mit einer derartigen Strahlpumpe. In ihrer allgemeinsten Form betrifft die Erfindung eine Rohrleitungsanordnung mit einem ersten Rohr und mit einem zweiten Rohr, wobei das erste Rohr endseitig nach Art einer geschachtelten Anordnung in das zweite Rohr hinein gesteckt und darin gleitend gelagert ist, so dass in einer Überlappungsregion das zweite Rohr das erste Rohr unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes umschließt,
Bei Strahlpumpen, die im englischsprachigen Raum auch als Jet-Pumpen bezeichnet werden, reißt ein in einer Treibdüse beschleunigtes Treibmedium ein durch einen Ansaugschlitz in eine Mischkammer eintretendes Saugmedium durch Impulsaustausch mit, wodurch die gewünschte Pumpwirkung in Bezug auf das Saugmedium entsteht. Die Mischkammer ist üblicherweise rohrförmig ausgebildet. Häufig ist einem derartigen Mischkammerrohr ein sich in Strömungsrichtung trichterförmig erweiterndes Diffusorrohr zur Druckerhöhung des sich bei der Vermischung von Treibmedium und Saugmedium bildenden Gemischs nachgeschaltet. Je nach Anwendung können Treibmedium und Saugmedium unterschiedliche Medien oder ein- und dasselbe Medium - ggf. in unterschiedlichen Aggregatzuständen - sein.
Strahlpumpen kommen häufig bei Siedewasserreaktoren zum Einsatz, um dort einen Transport oder eine Umwälzung von im Reaktordruckbehälter vorhandenem Reaktorkühlmittel - im Wesentlichen Wasser - durch den Reaktorkern zu bewir- ken. Üblicherweise sind die Strahlpumpen in diesem Anwendungsfall stehend, also mit vertikal ausgerichtetem Mischkammerrohr und mit darunter befindlichem, ebenfalls vertikal ausgerichtetem Diffusorrohr angeordnet, wobei die Hauptströmungsrichtung vertikal von oben nach unten zeigt. In einer gebräuchlichen Bauweise sind beide Rohre separat gefertigt, und das Mischkammerrohr ist endseitig nach Art einer geschachtelten Anordnung von oben in das - an der Verbindungsstelle einen entsprechend großen Innendurchmesser besitzende - Diffusorrohr hinein gesteckt. Während das Diffusorrohr in der Regel am oberen Ende durch entsprechende Halterungen relativ starr fixiert ist, ist das untere Ende des Mischkammerrohres darin axial gleitend gelagert, um so unterschiedliche (differenzielle) thermische Expansionen ausgleichen zu können. Dieser im englischsprachigen Raum auch als„Slip Joint" bezeichnete Rohrverbindungstyp bedingt, dass in der Überlappungsregion das Diffusorrohr das Mischkammerrohr unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes umschließt, durch den während des Betriebs unvermeidlicherweise ein entgegen der Hauptströmungsrichtung gerichteter Leckagestrom aus dem Rohrinneren in die Umgebung entweicht.
Wie bereits seit einiger Zeit bekannt ist, können bei diesem Design in ungünstigen Fällen über weite Bereiche der Betriebsparameter erhebliche Vibrationen an der Strahlpumpe auftreten, die ursächlich auf die gleitende Lagerung und durch die dabei mögliche exzentrische (radiale) Auslenkung des Mischkammerrohres aus der konzentrischen Zentralposition im Diffusorrohr zurückzuführen sind. Dabei kommt es infolge der zeitlich instabilen Leckageströme zu einer Hin- und Herbewegung oder auch zu einer präzidierenden Bewegung des Mischkammerrohres im Gleitsitz, die sich in unerwünschter Weise resonanzartig verstärken kann (LIV = Leakage [Flow] Induced Vibrations, oder auch LFI = Leakage Flow Instability). Dies kann über die Zeit erhebliche Schäden an den Komponenten der Strahlpumpe hervorrufen, die mit entsprechendem Überwachungs- und Wartungsaufwand verbunden sind.
Mögliche Gegenmaßnahmen zielen in der Regel zum einen darauf ab, die Dämpfung des schwingenden Systems zu erhöhen. Dazu wird beispielsweise das Mischkammerrohr mit Hilfe von Klemmen, Trägern, Halterungen etc. im Gleitsitz fixiert, was jedoch zusätzliche Konstruktionen erfordert, die auf Dauer vergleichsweise stark belastet werden. Zum anderen wird versucht, die Stärke des Leckagestroms als Auslöser der Vibrationen zu minimieren. Dies geschieht in der Regel durch geeignete Konturierung der den Leckagespalt begrenzenden Rohrflächen innerhalb der Überlappungsregion, etwa nach Art einer Labyrinthdichtung. Einige der in diesem Zusammenhang möglichen Maßnahmen sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift US 201 1 / 0069804 A1 der AREVA NP Inc. beschrieben. Ihnen gemeinsam ist, dass sie primär für Neukonstruktionen geeignet sind, sich aber nur mit erheblichem Aufwand bei Altanlagen nachrüsten lassen, insbesondere im Hinblick auf eine möglicherweise bereits erfolgte radioaktive Belastung der betroffenen Komponenten beim Einsatz der Strahlpumpe im Kühlkreislauf eines Siedewasserreaktors.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur Vermeidung von Leckage-induzierten Vibrationen und Erschütterungen bei einer Strahlpumpe der eingangs genannten Art vorzusehen, die ohne zusätzliche mechanische Komponenten auskommen, leicht nachzurüsten sind und möglichst die Ursache des Problems beseitigen. In entsprechender Verallgemeinerung stellt sich diese Aufgabe auch bei anderen Rohrleitungsanordnungen der eingangs genannten Art.
Zu diesem Zweck ist bei einer Strahlpumpe erfindungsgemäß innerhalb der Überlappungsregion, ggf. auch geringfügig außerhalb der Überlappungsregion, eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen und/oder Randausnehmungen in die Rohrwand des Diffusorrohres eingebracht, deren Form und Position derart gewählt ist, dass der sich beim Betrieb der Strahlpumpe einstellende Leckagestrom eine resultierende Kraft erzeugt, die das Mischkammerrohr in eine zeitlich konstante Richtung bezüglich des Umfangs auslenkt. Das heißt, das Mischkammerrohr wird gegenüber der konzentrischen Grundposition, in der der Leckagespalt einen über den gesamten Umfang hinweg gleich breiten Ringraum bildet, durch den Leckagestrom - solange er vorhanden ist - permanent in ein- und dieselbe exzentrische Lage ausgelenkt. Die nachfolgenden Betrachtungen gehen zwar meist von der Annahme aus, dass das Diffusorrohr starr gegenüber der Umgebung fixiert ist, und dass das Mischkammerrohr demgegenüber frei in seitlicher (lateraler bzw. radialer) Richtung schwingen kann, die Situation könnte aber auch umgekehrt sein, oder beide Rohre könnten im Bereich der Verbindung mit seitlichem Spiel angeordnet sein. Die nachfolgenden Ausführungen gelten dann sinngemäß.
Die Erfindung geht von der Lösung aus, dass es wünschenswert ist, das Problem an der Wurzel zu packen und nicht nur die Auswirkungen abzumildern (etwa durch Vergrößerung der Dämpfung). In diesem Zusammenhang wurde erkannt, dass es bei konsequenter Ausnutzung eines intrinsischen, auf fluiddynamischen Überlegungen beruhenden Ansatzes möglich ist, auf zusätzliche externe Hilfsmittel wie Klammern, Federn und dergleichen zu verzichten. Stattdessen wird nunmehr durch - global gesehen - ungleichmäßig in der Überlappungsregion angeordnete Durchtrittsöffnungen und/oder Randausnehmungen in der Rohrwand des Diffusorrohres eine permanente Ungleichverteilung des Leckagestroms über den Rohrumfang hinweg erreicht, die zu einem Ungleichgewicht der umfänglich angreifenden Kräfte und im Ergebnis zu einer zeitlich zumindest in ihrer Richtung konstanten resultierenden Auslenkungskraft führt. Dadurch wird das in das Diffusorrohr hineinragende Mischkammerrohr durch den Leckagestrom selber permanent in eine konstante Richtung bezüglich des Umfangs ausgelenkt und eine Schwingungsanregung bereits im Ansatz konsequent vermieden. Dabei wird das Mischkammerrohr während des Pumpenbetriebs zwar aus der konzentrischen Mittelposition in eine zeitliche konstante exzentrische Position ausgelenkt und berührt bevorzugt das Diffusorrohr an dessen Innenseite, um keinen Spielraum für weitere Schwingungsanregungen zuzulassen. Es erfolgt aber keine feste, dauerhafte Verbindung, so dass eine bedarfsgerechte thermische (differentielle) Expansion der beiden Rohre im Verbindungsbereich ungehindert erfolgen kann.
Zur Erzielung des gewünschten Effektes kann die konkrete Positionierung und Formgebung der Durchtrittsöffnungen und/oder Randausnehmungen auf vielfältige Weise variiert werden. Eine überschlägige Abschätzung der Auslenkungsrichtung kann dabei unter der vereinfachenden Annahme erfolgen, dass die Durch- trittsöffnungen und/oder Randausnehmungen im Mantelrohr des Diffusors gewissermaßen Bypasskanäle oder„Kurzschlüsse" zu dem eigentlichen, im fluidstrom- losen Grundzustand exakt ringförmigen Leckagespalt bilden. Durch Computersimulationen (CFD = Computational Fluid Dynamics) einerseits und durch Messreihen an Modelsystemen und Prototypen andererseits kann auch eine quantitative Projektierung, Auslegung und Optimierung der fluiddynamisch hervorgerufenen Rohrauslenkung vorgenommen werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass größere Durchtrittsöffnungen zwar in der Regel stärkere lokale Auslenkungskräfte hervorrufen, aber auch die Gesamtleckage erhöhen. Ziel der genannten Optimierungen ist daher ein Kompromiss dahingehend, dass die konkrete Positionierung und Formgebung der Durchtrittsöffnungen und/oder Randausnehmungen zwar unter einem möglichst großen Bereich möglicher Betriebsparameter eindeutige resultierende Kräfteverhältnisse mit dem Ziel einer zeitlich konstanten Auslenkung des Mischkammerrohres gegenüber dem Diffusorrohr sicherstellen, dass aber zugleich die Gesamtleckage möglichst klein bleibt. Daher wird in einer bevorzugten Auslegungsvariante tendenziell angestrebt, das genannte Ziel mit möglichst wenigen, möglichst kleinen Durchtrittsöffnungen / Löchern zu erreichen.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass im Querschnitt betrachtet eine gedachte Trennlinie durch die Mittelachse des Diffusorrohres dessen Umfang in zwei gleichartige Umfangshälften unterteilt, wobei eine erste Gruppe von Durchtrittsöffnungen vorhanden ist, die ausschließlich in einer der beiden Umfangshälften angeordnet sind.
Die Durchtrittsöffnungen der ersten Gruppe sind dabei beispielsweise in Reihen angeordnet, die jeweils auf einem gedachten Schnittkreis einer (senkrecht zur Rohrachse liegenden) Querschnittsebene durch das Diffusorrohr liegen. Das heißt, innerhalb der globalen Unregelmäßigkeit / Asymmetrie in Bezug auf den gesamten Rohrumfang kann durchaus eine lokale Regelmäßigkeit in dem von den Durchtrittsöffnungen gebildeten Muster vorhanden sein. Der Fall, dass nur eine einzige Reihe vorhanden ist, die gegebenenfalls nur eine einzige oder zwei Durchtrittsöffnungen aufweist, ist ausdrücklich eingeschlossen und kann sogar besonders vorteilhaft sein. Dabei ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn die Durchtrittsöffnungen der ersten Gruppe in einem dem eingreifenden Ende des Mischkammerrohres zugeordneten, zur (breiten) Austrittsöffnung des Diffusorrohres hin orientierten Randbereich der Überlappungsregion angeordnet sind. Bei der eingangs beschriebenen stehenden Anordnung der Strahlpumpe bedeutet dies, dass diese Durchtrittsöffnungen bevorzugt im unteren Bereich, besonders bevorzugt im unteren Drittel der Überlappungsregion angeordnet sind, sprich in Richtung des Leckagestroms gesehen zu Beginn des an der entsprechenden Umfangsstelle gebildeten lokalen Leckageweges.
In einer ersten vorteilhaften Variante sind außer den Durchtrittsöffnungen der ersten Gruppe keine weiteren Durchtrittsöffnungen vorhanden. Das heißt, die Durchtrittsöffnungen sind überhaupt nur auf einer Hälfe des Rohrumfangs angeordnet.
In einer zweiten vorteilhaften Variante ist eine zweite Gruppe von Durchtrittsöffnungen vorhanden, die ausschließlich in der anderen der beiden Umfangshälften angeordnet sind, wobei die Anordnung der Durchtrittsöffnungen der zweiten Gruppe vorzugsweise unsymmetrisch zu den Durchtrittsöffnungen der ersten Gruppe, jedenfalls nicht spiegelbildlich in Bezug auf die die beiden Umfangshälften separierende Längsschnittebene durch die Rohranordnung ist.
Dabei sind die Durchtrittsöffnungen der zweiten Gruppe beispielsweise in Reihen angeordnet, die jeweils auf einem gedachten Schnittkreis einer (senkrecht zur Rohrachse liegenden) Querschnittebene durch das Diffusorrohr liegen. Auch hier ist der Fall, dass nur eine einzige Reihe vorhanden ist, die gegebenenfalls nur eine einzige Durchtrittsöffnung aufweist, ausdrücklich eingeschlossen und unter Umständen vorteilhaft.
Im Gegensatz zu den Durchtrittsöffnungen der ersten Gruppe sind die Durchtrittsöffnungen der zweiten Gruppe bevorzugt in einem durch das Ende des Diffusorrohres begrenzten, dem zentralen Längsabschnitt des Mischkammerrohrs bzw. der Treib- oder Mischdüse zugewandten Randbereich der Überlappungsregion angeordnet. Bei der üblichen stehenden Anordnung der Strahlpumpe bedeutet dies, dass diese Durchtrittsöffnungen bevorzugt im oberen Bereich, besonders bevorzugt im oberen Drittel der Überlappungsregion angeordnet sind, sprich in Richtung des Leckagestroms gesehen am Ende des lokalen Leckageweges.
Vorteilhafterweise sind bei der zweiten Variante au ßer den Durchtrittsöffnungen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe keine weiteren Durchtrittsöffnungen vorhanden.
Im Hinblick auf eine wirkungsvolle Kraftaufbringung einerseits und möglichst kleine Gesamtleckage andererseits ist es vorteilhaft, wenn die Durchtrittsöffnungen jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Kontur aufweisen und einen Durchmesser D besitzen, der ungefähr die Relation 0,2 L < D < 0,33 L erfüllt, wobei L die Länge der Überlappung des Diffusorrohres mit dem Mischkammerrohr in axialer Richtung ist. Anstelle einer kreisförmigen Kontur ist auch beispielsweise eine elliptische, schlitzförmige, schmetterlingsförmige oder unregelmäßige Kontur möglich. Abgerundete Konturen sind gegenüber solchen mit Ecken bevorzugt, weil letztere als Rissstarter wirken könnten. Die verschiedenen Durchtrittsöffnungen können alle oder zum Teil gleiche oder alternativ jeweils unterschiedliche Konturen und/oder Größen aufweisen.
In einer alternativen Verwirklichung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips, die auch mit den oben beschriebenen Durchtrittsöffnungen kombiniert werden kann, ist das Diffusorrohr an seinem dem Mischkammerrohr zugewandten Ende schräg angeschnitten. Bei der üblichen stehenden Anordnung der Strahlpumpe bedeutet dies eine Neigung des endseitigen Randes gegenüber der Horizontalen. Auch durch diese Maßnahme wird eine über den Rohrumfang hinweg ungleichmäßige Kraftverteilung durch den Leckagestrom selber erzeugt bzw. unterstützt, die während der Durchströmung der Strahlpumpe eine konstante exzentrische Auslenkung des Mischkammerrohres im Leckagespalt hervorruft.
In einer Variation dieser Maßnahme weist das Diffusorrohr an seinem dem Mischkammerrohr zugewandten Ende Randausnehmungen auf, die durch - über den Rohrumfang hinweg ungleichmäßig verteilte und/oder geformte - Einbuchtungen gegenüber einem gedachten geradlinigen Rand gebildet sind.
Im Prinzip kann man die Randausnehmungen auch unter dem Oberbegriff „Durchtrittsöffnungen" fassen. Es handelt sich dabei um zum Rand hin offene Durchtrittsöffnungen, im Gegensatz zu den allseitig von Material berandeten Durchtrittsöffnungen. Beide Typen von Durchtrittsöffnungen sind bei entsprechender Anordnung / Formgebung / Verteilung geeignet, um für sich oder in Kombination mit dem anderen Typ den gewünschten Effekt hervorzurufen.
Die Durchtrittsöffnungen und/oder Randausnehmungen können in herkömmlicher Weise durch Bohren oder eine andere Art der spanabhebenden mechanischen Bearbeitung in die Rohrwand des Diffusorrohres eingebracht werden. In einer besonders bevorzugten Variante geschieht dies jedoch durch Funkenerodieren (kurz EDM = Electrical Discharge Machining), vorzugsweise unter Wasser. Dabei handelt es sich um ein bewährtes thermisches, abtragendes Bearbeitungsverfahren für leitfähige Materialien, das auf elektrischen Entladevorgängen (Funken) zwischen einer Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück beruht. Der besondere Vorteil besteht darin, dass gerade dieses Verfahren - neben anderen, ebenfalls in Frage kommenden Verfahren - problemlos mit Hilfe eines Roboters unter Wasser durchgeführt werden kann. Bei der Nachrüstung / Nachbearbeitung einer bereits benutzen und ggf. radioaktiv belasteten Strahlpumpe im Reaktordruckbehälter eines Siedewasserreaktors braucht diese nicht aus dem Strahlungsabschirmenden Kühlwasser herausgenommen, zerlegt, transportiert etc. zu werden, sondern das Einbringen der Löcher / Randausnehmungen kann direkt an Ort und Stelle an der zusammengebauten Strahlpumpe unter Wasser erfolgen.
Als ergänzende Maßnahme zu den Durchtrittsöffnungen und/oder Randausnehmungen im Mantelrohr des Diffusors oder alternativ als alleinige Maßnahme ist es vorteilhaft, wenn der vom Mischkammerrohr und vom Diffusorrohr umschlossene Strömungskanal in Bereich der innenliegenden Spalteintrittsöffnung des Leckagespalts einen nach Art einer Venturidüse ausgebildeten Verengungsabschnitt aufweist. Dieser Gestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die auf das Mischkammerrohr einwirkenden lateralen (= senkrecht zur Rohrachse ausgerichteten) Kräfte normalerweise mit abnehmender Strömungsgeschwindigkeit des Leckagestroms geringer werden. Da im Bereich der Engstelle des Strömungskanals die Strömungsgeschwindigkeit des Hauptstroms erhöht und der statische Druck im Strömungskanal herabgesetzt ist, sinkt die den Leckagestrom„antreibende" Druckdifferenz zwischen der innenliegenden Spalteintrittsöffnung und der außenliegenden Spaltaustrittsöffnung. Somit sinkt auch die Strömungsgeschwindigkeit des Leckagestroms im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne eine derartige Engstelle.
In einer möglichen Variante ist die Venturi-artige Verengung oder Einschnürung über den kompletten Rohrumfang hinweg ausgebildet, in einer alternativen Variante lediglich über einen Teilbereich davon, insbesondere über eine Umfangshälf- te. Dabei ist der Teilbereich zweckmäßigerweise derart gewählt, dass die aus dem - umfangsmäßig partiellen - Venturi-Effekt resultierende, zur exzentrischen Auslenkung führende Kraft auf das Mischkammerrohr im Falle einer Kombination mit den oben beschriebenen Durchtrittsöffnungen im Rohrmantel zweckmäßigerweise richtungsmäßig mit der durch diese Durchtrittsöffnungen hervorgerufenen Auslenkungskraft zusammenfällt. Das heißt, die Auslegung ist derart, dass sich beide Effekte idealerweise maximal addieren.
Ein besonders wichtiges Anwendungsfeld der beschriebenen Erfindung liegt im Bereich eines Siedewasserreaktors mit einem Reaktordruckbehälter und mit mindestens einer in dem Reaktordruckbehälter angeordneten Strahlpumpe zum Transport oder zur Umwälzung von im Reaktordruckbehälter vorhandenem Reaktorkühlmittel. Aber natürlich ist die erfindungsgemäße Problemlösung nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt, sondern lässt sich bei allen Strahlpumpen mit der eingangs spezifizierten Bauweise auf allen denkbaren technischen Gebieten verwenden. Darüber hinaus kann das Erfindungsprinzip generell bei verschiedensten fluiddurchströmten Rohrleitungssystemen, bei denen ein Rohrstück unter Ausbildung eines„Slip Joints" in ein anderes gesteckt ist, angewandt werden, um Leckage-induzierte Vibrationen und Erschütterungen zu vermeiden. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine einfache Maßnahme unter Ausnutzung intrinsischer fluiddynamischer Gesetzmäßigkeiten durch Spaltleckage hervorgerufene betriebliche Vibrationen bereits im Ansatz eliminiert werden, so dass zusätzliche Dämpfungs- und Versteifungsmaßnahmen unnötig sind. Dabei ist das Bestreben nicht, die Spaltleckage vollständig zu unterdrücken, sondern durch permanente Asymmetriesierung des Leckagestroms und somit des sich einstellenden Druckprofils bezüglich des Rohrumfangs den Leckagestrom derart zu lenken, dass er selber der Schwingungsanregung entgegenwirkt. Die gefundene Lösung kann auf einfache Weise nachträglich bei bestehenden Strahlpumpen realisiert werden, ohne diese auseinandernehmen zu müssen, indem geeignete Durchtrittsöffnungen und / oder Randausnehmungen von außen in das Mantelrohr der Diffusors gebohrt oder auf sonstige Weise eingebracht werden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen in jeweils stark vereinfachter und schematisierter Darstellung:
FIG. 1 einen Längsschnitt durch einen Reaktordruckbehälter eines Siedewasserreaktors mit einer darin installierten Strahlpumpe,
FIG. 2 eine perspektivische Ansicht einer Strahlpumpe mit einem Mischkammerrohr und einem Diffusorrohr,
FIG. 3 eine zum Teil geschnittene Ansicht der Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer Strahlpumpe gemäß dem Stand der Technik,
FIG. 4 einen Längsschnitt durch die Verbindungsregion zwischen dem
Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe,
FIG. 5 einen ersten Querschnitt durch die Strahlpumpe gemäß FIG. 4, einen zweiten Querschnitt durch die Strahlpumpe gemäß FIG. 4, eine zum Teil geschnittene und zum Teil transparente perspektivische Ansicht der Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, eine zum Teil transparente perspektivische Ansicht der Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer dritten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, eine perspektivische Ansicht des Diffusorrohres bei einer vierten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, einen Längsschnitt durch die Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer fünften Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, einen Längsschnitt durch die Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer sechsten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, einen Längsschnitt durch die Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr und dem Diffusorrohr bei einer siebten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, eine perspektivische Ansicht einer Rohranordnung mit einem Mischkammerrohr und einem Diffusorrohr gemäß FIG. 4, und eine perspektivische Ansicht des Diffusorrohres gemäß FIG. 13. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen,
FIG. 1 zeigt einen stark vereinfachten Längsschnitt durch einen Reaktordruckbehälter 2 eines Siedewasserreaktors 4. Der Reaktorkern 6 enthält im Betrieb hier nicht näher dargestellte nukleare Brennelemente zur Erhitzung und Verdampfung eines durch den Reaktordruckbehälter 2 geleiteten Reaktorkühlmittels 8, im Wesentlichen Wasser (Kühlwasser). Oberhalb des Reaktorkerns 4 befinden sich Dampfseparatoren 10, und darüber Dampftrockner 12. Der getrocknete Wasserdampf wird durch den Hauptauslass 14 über eine Rohrleitung zu einer Dampfturbine (nicht dargestellt) geleitet, in der er sich arbeitsleistend entspannt. Der entspannte Wasserdampf wird in einem Kondensator (nicht dargestellt) kondensiert und anschließend mit Hilfe einer Kühlwasserpumpe (nicht dargestellt) als flüssiges Kühlwasser über eine Rohrleitung durch den Haupteinlass 16 zurück in den Reaktordruckbehälter 2 gespeist, so dass der Kühlkreislauf geschlossen ist.
Mehrere Strahlpumpen 18, die in einem den Reaktorkern 6 umschließenden und von ihm durch einen zylindrischen Kernmantel 20 separierten Ringraum 22 angeordnet sind, sorgen innerhalb des Reaktordruckbehälters 2 für eine Zirkulation des Kühlwassers durch den Reaktorkern 6. Der Strömungsverlauf ist in FIG. 1 durch entsprechende Strömungspfeile angedeutet. Jede der aufrecht stehend im Ringraum 22 angeordneten Strahlpumpen 18 weist als wesentliche Komponenten von oben nach unten eine Treibdüse 24, ein auch als Mischer, Mixer oder Mischrohr bezeichnetes Mischkammerrohr 26 und ein auch Diffusor bezeichnetes Diffusorrohr 28 auf. Die jeweilige Strahlpumpe 18 ist an einen aus dem Reaktordruckbehälter 2 herausgeführten Pumpenkreislauf 30 angeschlossen, über den mittels einer Rezirkulationspumpe 32 Kühlwasser aus dem unteren Bereich des Ringraums 22 als Treibmedium in die Treibdüse 24 eingespeist wird. Über eine beispielsweise nach Art eines Ringschlitzes ausgebildete Ansaugöffnung 34 reißt das aus der Treibdüse 24 austretende Treibmedium durch Impulsübertrag Kühlwasser aus dem oberen Bereich des Ringraums 22 mit und vermischt sich mit diesem anschließend im Mischkammerrohr 26. In dem in Strömungsrichtung nachgeschalteten, sich trichterförmig erweiternden Diffusorrohr 28 erfährt das Gemisch aus Treib- und Saugmedium (in beiden Fällen Kühlwasser) einen Druckanstieg. Das am unteren Ende der Strahlpumpe 18 aus dem Diffusorrohr 28 austretende Gemisch vermischt sich mit dem weiteren Kühlwasser im Reaktordruckbehälter 2 und treibt durch seinen Impuls die gewünschte Zirkulation durch den Reaktorkern 6 an.
FIG. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer typischerweise in diesem Zusammenhang verwendeten Strahlpumpe 18. Es handelt sich genauer gesagt um eine Zwillingspumpe mit zwei parallel zueinander angeordneten Pumpensektionen, die über ein gemeinsames Steigrohr 36, ein nachgeschaltetes Verzweigungsstück 38 und jeweils ein bogenförmiges Verbindungsstück 40 mit Treibmedium bespeist werden. Jede der beiden Pumpensektionen weist in der zuvor beschriebenen Weise eine Treibdüse 24, ein vertikal ausgerichtetes Mischkammerohr 26 und ein ebenfalls vertikal orientiertes Diffusorrohr 28 auf. Das Mischkammerrohr 26 und das Diffusorrohr 28 sind separate Bauteile, die in der nachfolgend beschriebenen Weise miteinander verbunden sind.
FIG. 3 zeigt in stark vereinfachter und schematischer Weise eine zum Teil geschnittene Ansicht der Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr 26 und dem Diffusorrohr 28 bei einer Strahlpumpe 18 gemäß dem Stand der Technik. Bei dieser und in den folgenden Figuren wird zur Vereinfachung der Beschreibung und im Einklang mit der üblichen Einbausituation in einem Siedewasserreaktor 4 weiterhin von einer aufrecht stehenden Anordnung der Strahlpumpe 18 ausgegangen. Man erkennt, dass das untere Ende des Mischkammerrohres 26 nach Art einer geschachtelten Anordnung und unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes 42 in das obere Ende des Diffusorrohres 28 eingreift. Der Außendurchmesser des Mischkammerrohres 26 ist in diesem Bereich also etwas geringer als der Innendurchmesser des Diffusorrohres 28, und das Diffusorrohr 28 umschließt innerhalb einer Überlappungsregion 44 das Mischkammerrohr 26 entlang dessen Umfang. Während das obere Ende des Diffusorrohres 28 üblicherweise relativ starr gegenüber den umliegenden Komponenten (z.B. dem Kernmantel 20) fixiert ist, ist das untere Ende des Mischkammerrohres 26 axial und auch radial gleitend in seinem Sitz im Diffusorrohr 28 gelagert, um unterschiedliche thermische Ausdehnungen kompensieren zu können.
Aufgrund des Leckagespaltes 42, dessen Spaltbreite S typischerweise im Bereich von 50 μιτι bis 200 μιτι (Mikrometer) liegt, bildet sich beim Betrieb der Strahlpumpe 18 ein entgegen der Hauptströmung 46 gerichteter Leckagestrom 48 von der innenliegenden, ringförmigen Spalteintrittsöffnung 50 hin zur außenliegenden, ringförmigen Spaltaustrittsöffnung 52. Der Leckagestrom 48 folgt dabei dem Druckgefälle vom Hochdruckbereich im Rohrinneren zum Niederdruckbereich in der äußeren Umgebung. Der Leckagestrom 48 führt im Zusammenspiel mit der gleitenden, spielbehafteten Lagerung des Mischkammerrohres 26 im Diffusorrohr 28 in bestimmten Bereichen der Betriebsparameter (charakterisiert durch Strömungsgeschwindigkeit, Druck, Dichte etc.) zur Ausbildung hochgradig unerwünschter Vibrationen, bei denen das untere Ende des Mischkammerrohres 26 seitlich / radial hin und her oder kreisförmig präzedierend in seinem Gleitsitz oszilliert und dabei periodisch oder irregulär an die Wand des Diffusorrohres 28 schlägt. Derartige Leckage-induzierte Vibrationen können in ungünstigen Fällen zur Materialermüdung bis hin zur Zerstörung von Komponenten der Strahlpumpe 18 und deren Aufhängung führen.
FIG. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die überlappende Verbindung zwischen dem Mischkammerrohr 26 und dem Diffusorrohr 28 bei einer ersten, besonders bevorzugten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe 18, die das beschriebene Problem vermeidet. In FIG. 5 und FIG. 6 sind zwei zugehörige Querschnitte in verschiedenen, in FIG. 4 entsprechend markierten Höhen der Überlappungsregion 44 dargestellt. Ergänzende Ansichten der Rohranordnung und des Diffusorrohres 28 alleine sind in FIG. 13 und FIG. 14 anhand eines für Testzwecke gefertigten Modellsystems dargestellt.
Man erkennt insgesamt drei radiale Durchtrittsöffnungen 54, die innerhalb der Überlappungsregion 44 in die Rohrwand 56 des Diffusorrohres 28 eingebracht wurden. Die Durchtrittsöffnungen 54 haben hier im Ausführungsbeispiel alle eine Kreiskontur mit demselben Durchmesser, der etwa 1 /4 oder etwas weniger der Länge der Überlappungsregion 44 in axialer Richtung (sprich der Überlappungslänge L) beträgt. Zwei der Durchtrittsöffnungen 54 liegen auf einem gedachten Schnittkreis einer Querschnittsebene durch die Rohranordnung, und zwar im oberen Randbereich des die Überlappungsregion 44 definierenden Zylinderabschnitts mit einem Abstand zum oberen Rand des Diffusorrohres 28 von etwa 1 /2 bis 1 Durchmesser der Durchtrittsöffnungen 54. Dies entspricht etwa 1 /4 bis 1 /3 der Überlappungslänge L. Diese beiden Durchtrittsöffnungen 54 liegen in der Querschnittsebene gemäß FIG. 5 betrachtet in einem Winkelabstand α von etwa 60° bis 120° zueinander, also innerhalb einer Umfangshälfte des Rohrabschnitts. Auf der Winkelhalbierenden 58 diametral gegenüberliegend ist die dritte Durchtrittsöffnung 54 in der Rohrwand 56 des Diffusorrohres 28 angeordnet, und zwar im unteren Randbereich der Überlappungsregion 44 mit einem Abstand zum unteren Rand des vom Diffusorrohr 28 umschlossenen Mischkammerrohres 26 von etwa 1 /4 bis 1 /3 der Überlappungslänge L.
Die Anordnung und Formgebung der Durchtrittöffnungen 54 bewirkt, dass der sich im Betrieb der Strahlpumpe 18 einstellende Leckagestrom 48 das Mischkammerrohr 26 konstant aus der konzentrischen Zentralposition innerhalb des Leckagespaltes 42 in die in FIG. 5 und FIG. 6 dargestellte exzentrische Position zu den beiden oben liegenden Durchtrittsöffnungen 54 hin auslenkt, und zwar genau genommen entlang der Winkelhalbierenden 58. In der Mitte zwischen diesen beiden Durchtrittsöffnungen 54 nimmt der Leckagespalt 42 dann seine kleinste Spaltbreite an. Im Bereich der beiden Durchtrittsöffnungen 54 ist die Spaltbreite zwar gegenüber der konzentrischen Rohranordnung reduziert; gleichwohl ist der jeweilige lokale Leckagestromanteil (repräsentiert durch den Pfeil 60 in FIG. 4) im Leckagespalt 42 unterhalb der beiden Durchtrittsöffnungen 54 an den zugehörigen Um- fangspositionen wegen des herabgesetzten Strömungswiderstandes gegenüber einer Konfiguration ohne Durchtrittsöffnungen 54 erhöht. Durch die außermittige Anordnung der beiden Durchtrittsöffnungen 54 in Bezug auf die Winkelhalbierende 58 können diese selbst im Fall eines Anliegens des Mischkammerrohres 26 an dem Diffusorrohr 28 nicht komplett verdeckt / verschlossen werden, so dass der dortige Leckagestromanteil 60 auf alle Fälle aufrechterhalten wird. Auf der gegenüberliegenden Seite nimmt der Leckagespalt 42 an der Umfangsposition der ein- zelnen Durchtrittsöffnung 54 seine größte Spaltbreite an; gleichwohl ist der lokale Leckagestromanteil (repräsentiert durch den Pfeil 62 in FIG. 4) im Leckagespalt 42 über der Durchtrittsöffnung 54 an dieser Umfangsposition aufgrund des By- pass-Effektes gegenüber einer Konfiguration ohne Durchtrittsöffnungen 54 erniedrigt.
Die Kombination der drei Durchtrittsöffnungen 54 und der durch sie hervorgerufenen Einzeleffekte bewirkt während des Vorhandenseins der Hauptströmung 46 einen zeitlich stabilen Leckagestrom 48 über den gesamten Umfang hinweg und somit die zeitlich konstante exzentrische Auslenkung des Mischkammerrohrs 26 - das heißt, eine strömungsinduzierte Anregung von Vibrationen und Erschütterungen wird konsequent vermieden. Dies wurde in einer einfachen Testanordnung experimentell bestätigt.
Vorteilhaft bei der unteren Durchtrittsöffnung 54 ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Leckagestroms im darüber liegenden Spaltabschnitt möglichst stark reduziert wird, und dass bei den beiden oben liegenden Durchtrittsöffnungen 54 eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit im darunter liegenden Spaltabschnitt erreicht wird.
Selbstverständlich sind noch andere Konfigurationen der Durchtrittsöffnungen 54 innerhalb der Überlappungsregion 44 denkbar, die im Ergebnis eine ähnliche Wirkung haben, auch wenn die sich überlagernden Einzeleffekte möglicherweise unterschiedlich sind.
So zeigt etwa FIG. 7 eine zum Teil geschnittene im Bereich des Mischkammerrohres 26 transparente perspektivische Ansicht der Verbindungsregion zwischen dem Mischkammerrohr 26 und dem Diffusorrohr 28 bei einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe 18. Hier sind mehrere im Verhältnis zum Rohrdurchmesser kleine Durchtrittsöffnungen 54 entlang einer horizontalen Reihe auf lediglich einer Umfangshälfte des Diffusorrohres 28 angeordnet, und zwar am unteren Rand der Überlappungsregion 44, so dass sie innen gerade noch durch das untere Ende des Mischkammerrohres 26 überdeckt werden. Diese Anordnung bewirkt im Betrieb, dass das Mischkammerrohr 26 zu der Loch-freien Umfangs- hälfte des Diffusorrohres 28 hin ausgelenkt wird.
Eine weitere mögliche Variante ist in FIG. 8 dargestellt. Auch hier sind nur auf einer der beiden Umfangshälften des Diffusorrohres 28 Durchtrittsöffnungen 54 angeordnet. Im Gegensatz zu der Variante gemäß FIG. 7 sind hier mehrere Reihen von Durchtrittsöffnungen 54 übereinander liegend angeordnet, die sich fast über die komplette Höhe der Überlappungsregion 44 erstrecken.
Schließlich ist in FIG. 9 noch ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem auf einer Umfangshälfte des Diffusorrohres 28 zwei parallele, horizontale Reihen von Durchtrittsöffnungen 54 im unteren Bereich der Überlappungsregion 44 angeordnet sind, und auf der anderen Umfangshälfte sind zwei horizontale Reihen von Durchtrittsöffnungen 54 im oberen Bereich der Überlappungsregion 44 angeordnet.
Wie bereits beschrieben, können die Ausführungsbeispiele auf mannigfache Weise abgeändert und miteinander kombiniert werden, ohne den resultierenden Effekt, nämlich die Auslenkung des Mischkammerrohres 26 und/oder des Diffusorrohres 28 in eine zeitlich konstante Richtung durch den Leckagestrom 48 selber, zu zerstören. Als wesentlich wird hierfür eine - in Bezug auf den gesamten Rohrumfang - globale Asymmetrie / Ungleichverteilung der Löcher / Ausnehmungen in der Rohrwand 56 angesehen. Das primäre Ziel ist, einen genügend großen Unterschied der Spalt-Strömungsgeschwindigkeiten in den beiden Umfangshälften zu bekommen. Allerdings kann der Effekt bei den verschiedenen Varianten verschieden stark ausgeprägt und durch andere Effekte überlagert sein, und es ist auch immer die Gesamtleckage durch den Leckagespalt 42 und durch die Durchtrittsöffnungen 54 im Auge zu behalten. Deshalb bieten sich CFD-Simulationen zur Optimierung des Designs an, die vorteilhafterweise auf stationäre Strömungsverhältnisse eingeschränkt werden können, und nicht unbedingt transiente Vorgänge berücksichtigen müssen. Als ein Spezialfall von Durchtrittsöffnungen 54 im Diffusorrohr 28 können die in FIG. 10 dargestellten, ungleichmäßig / unsymmetrisch bezüglich des Rohrumfangs verteilten / geformten Randausnehmungen 64 am oberen Rand 66 des Diffusorrohres 28 angesehen werden. Man kann sich beispielweise vorstellen, dass die beiden oberen Durchtrittsöffnungen 54 der in FIG. 4 bis 6 dargestellten Variante zum Rand hin offen auslaufend gestaltet bzw. ausgedehnt werden, um die in FIG. 10 dargestellte Variante zu erhalten, die im Ergebnis ähnlich wirkt. Auch hier sind wieder mannigfache Abwandlungen und Kombinationen mit den anderen Ausführungsbeispielen möglich.
Ein - in gewisser Weise radikaler - Spezialfall einer derartigen Randausnehmung 64 ist in FIG. 1 1 dargestellt, nämlich ein am oberen Ende schräg zur Rohrachse abgeschnittenes bzw. entsprechend geformtes Diffusorrohr 28.
Alternativ oder zusätzlich zu den bislang beschriebenen Maßnahmen können in entsprechender Weise Löcher / Durchtrittsöffnungen / Randausnehmungen in den in das Diffusorrohr 28 hineinragenden Teil des Mischkammerrohres 26 eingebracht werden, um den Leckagestrom in analoger Weise zu beeinflussen. Dies hat allerdings den Nachteil, dass bei der Nachrüstung bzw. Ertüchtigung einer bestehenden Strahlpumpe 18 diese zunächst auseinander genommen und später wieder zusammenmontiert werden muss.
Schließlich ist in FIG. 12 eine Maßnahme dargestellt, die die zuvor beschriebenen Maßnahmen unterstützen und mit ihnen kombiniert werden oder auch für sich genommen eingesetzt werden kann. Sie besteht darin, dass der vom Mischkammerrohr 26 und vom Diffusorrohr 28 umschlossene Strömungskanal 68 im Bereich der Spalteintrittsöffnung 50 des Leckagespalts 42 einen nach Art einer Venturidüse ausgebildeten Verengungsabschnitt 70 mit einer kontinuierlichen Verjüngungszone 72, einer Engstelle / Kehle 74 und einer stromabwärtigen, vorzugsweise ebenfalls kontinuierlichen Erweiterungszone 76 aufweist, durch die im Bereich der Kehle 74 die Strömungsgeschwindigkeit der Hauptströmung 46 erhöht und der statische Druck im Strömungskanal 68 gegenüber dem weiter oben, vor dem Verengungsabschnitt 70 liegenden Abschnitt mit größerem Durchmesser herabgesetzt wird. Dadurch wird der Leckagestrom 48 tendenziell verringert. Vorzugsweise liegt die Spalteintrittsöffnung 50 in axialer Richtung gesehen auf Höhe der Kehle 74. Für einen spürbaren Effekt sollte der Durchmesser des Strömungskanals 68 an der Kehle 74 vorzugsweise um mindestens 5 % gegenüber dem Durchmesser unmittelbar vor (hier: über) dem Verengungsabschnitt 70 herabgesetzt sein. Wie in FIG. 12 dargestellt, kann die Verengung nur auf einem Teilbereich des Um- fangs, insbesondere auf einer Umfangshälfte angeordnet sein, wenn eine asymmetrische Beeinflussung des Leckagestroms 48 gewünscht ist. Sie kann sich aber auch über den gesamten Umfang erstrecken, wenn eine globale Verringerung des Leckagestroms 48 angestrebt ist.
Bezugszeichenliste
2 Reaktordruckbehälter 64 Randausnehmung
4 Siedewasserreaktor 66 Rand
6 Reaktorkern 68 Strömungskanal
8 Reaktorkühlmittel 70 Verengungsabschnitt
10 Dampfseparator 72 Verjüngungszone
12 Dampftrockner 74 Kehle
14 Hauptauslass 76 Erweiterungszone
16 Haupteinlass
18 Strahlpumpe D Durchmesser
20 Kernmantel L Überlappungslänge
22 Ringraum S Spaltbreite
24 Treibdüse
26 Mischkammerrohr α Winkelabstand
28 Diffusorrohr
30 Pumpenkreislauf
32 Rezirkulationspumpe
34 Ansaugöffnung
36 Steigrohr
38 Verzweigungsstück
40 Verbindungstück
42 Leckagespalt
44 Überlappungsregion
46 Hauptströmung
48 Leckagestrom
50 Spalteintrittsöffnung
52 Spaltaustrittsöffnung
54 Durchtrittsöffnung
56 Rohrwand
58 Winkelhalbierende
60 Pfeil
62 Pfeil

Claims

Ansprüche
1 . Strahlpumpe (18) mit einem Mischkammerrohr (26) und mit einem Diffusorrohr (28), wobei das Mischkammerrohr (26) endseitig nach Art einer geschachtelten Anordnung in das Diffusorrohr (28) hinein gesteckt und darin gleitend gelagert ist, so dass in einer Überlappungsregion (44) das Diffusorrohr (28) das Mischkammerrohr (26) unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes (42) umschließt,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb der Überlappungsregion (44) und/oder in deren unmittelbarer Nachbarschaft eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen (54) und/oder Randausnehmungen (64) in die Rohrwand (56) des Diffusorrohres (28) eingebracht ist, deren Form und Position derart gewählt ist, dass der sich beim Betrieb der Strahlpumpe (18) einstellende Leckagestrom (48) eine resultierende Kraft erzeugt, die das Mischkammerrohr (26) relativ zum Diffusorrohr (28) in eine zeitlich konstante Richtung bezüglich des Umfangs auslenkt.
2. Strahlpumpe (18) nach Anspruch 1 , wobei im Querschnitt betrachtet eine gedachte Trennlinie durch die Mittelachse des Diffusorrohres (28) dessen Umfang in zwei gleichartige Umfangshälften unterteilt, und wobei eine erste Gruppe von Durchtrittsöffnungen (54) vorhanden ist, die ausschließlich in einer der beiden Umfangshälften angeordnet sind.
3. Strahlpumpe (18) nach Anspruch 2, wobei die Durchtrittsöffnungen (54) der ersten Gruppe in Reihen angeordnet sind, die jeweils auf einem gedachten Schnittkreis einer Querschnittebene durch das Diffusorrohr (28) liegen.
4. Strahlpumpe (18) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Durchtrittsöffnungen (54) der ersten Gruppe in einem dem Diffusorrohr (28) zugewandten Randbereich der Überlappungsregion (44) angeordnet sind.
5. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei außer den Durchtrittsöffnungen (54) der ersten Gruppe keine weiteren Durchtrittsöffnungen (54) vorhanden sind.
6. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine zweite Gruppe von Durchtrittsöffnungen (54) vorhanden ist, die ausschließlich in der anderen der beiden Umfangshälften angeordnet sind, wobei die Anordnung der Durchtrittsöffnungen (54) der zweiten Gruppe unsymmetrisch zu den Durchtrittsöffnungen (54) der ersten Gruppe ist.
7. Strahlpumpe (18) nach Anspruch 6, wobei die Durchtrittsöffnungen (54) der zweiten Gruppe in Reihen angeordnet sind, die jeweils auf einem gedachten Schnittkreis einer Querschnittebene durch das Diffusorrohr (28) liegen.
8. Strahlpumpe (18) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Durchtrittsöffnungen (54) der zweiten Gruppe in einem dem Mischkammerrohr (26) zugewandten Randbereich der Überlappungsregion (44) angeordnet sind.
9. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei außer den Durchtrittsöffnungen (54) der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe keine weiteren Durchtrittsöffnungen (54) vorhanden sind.
10. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Durchtrittsöffnungen (54) jeweils abgerundete, insbesondere eine im Wesentlichen kreisförmige Kontur aufweisen und einen Durchmesser (D) besitzen, der ungefähr die Relation 0,2 L < D < 0,33 L erfüllt, wobei L die Länge der Überlappung des Diffusorrohres (28) mit dem Mischkammerrohr (26) in axialer Richtung ist.
1 1 . Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Diffusorrohr (28) an seinem dem Mischkammerrohr (26) zugewandten Ende schräg angeschnitten ist.
12. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei das Diffusorrohr (28) an seinem dem Mischkammerrohr (26) zugewandten Ende Randaus- nehmungen (64) aufweist, die durch Einbuchtungen gegenüber einem gedachten geradlinigen Rand (66) gebildet sind.
13. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Durchtrittsöffnungen (54) und/oder Randausnehmungen (64) durch Funkenerosion, vorzugsweise unter Wasser, in die Rohrwand (56) des Diffusorrohres (28) eingebracht sind.
14. Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Leckagespalt (42) eine innenliegende Spalteintrittsöffnung (50) und eine außenliegende Spaltaustrittsöffnung (52) aufweist, und wobei der vom Mischkammerrohr (26) und vom Diffusorrohr (28) umschlossene Strömungskanal (68) in Bereich der Spalteintrittsöffnung (50) einen nach Art einer Venturidüse ausgebildeten Verengungsabschnitt (70) aufweist.
15. Siedewasserreaktor (4) mit einem Reaktordruckbehälter (2) und mit mindestens einer in dem Reaktordruckbehälter (2) angeordneten Strahlpumpe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Transport oder zur Umwälzung von im Reaktordruckbehälter (2) vorhandenem Reaktorkühlmittel (8).
16. Rohrleitungsanordnung mit einem ersten Rohr (26) und mit einem zweiten Rohr (28), wobei das erste Rohr (26) endseitig nach Art einer geschachtelten Anordnung in das zweite Rohr (28) hinein gesteckt und darin gleitend gelagert ist, so dass in einer Überlappungsregion (44) das zweite Rohr (28) das erste Rohr (26) unter Ausbildung eines im Wesentlichen ringförmigen Leckagespaltes (42) umschließt,
dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Überlappungsregion (44) eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen (54) und/oder Randausnehmungen (64) in die Rohrwand (56) des ersten Rohres (26) und/oder des zweiten Rohres (28) eingebracht ist, deren Form und Position derart gewählt ist, dass der sich bei der Durchströmung der Rohrleitungsanordnung einstellende Leckagestrom (42) eine resultierende Kraft erzeugt, die das erste Rohr (26) und/oder das zweite Rohr (28) in eine zeitlich konstante Richtung bezüglich des Umfangs auslenkt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4285770A (en) * 1979-07-12 1981-08-25 General Electric Company Jet pump with labyrinth seal
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