Condensation induced water hammer (CIWH) – relevance in the nuclear industry and state of science and technology Translated title: Kondensationsinduzierte Druckstöße (CIWH) – Relevanz in der Kerntechnik und Stand von Wissenschaft und Technik

Abstract

Condensation-induced water hammers (CIWH) are consequences of rapid condensation of steam in partially filled pipes. They present a particular hazard potential, as they seem to occur spontaneously and out of stagnation. The entire process still eludes a secured analytical or numerical predictability and determination of the fluid dynamic loads. The simulation of these processes is one of the most difficult tasks of thermal hydraulic transient analyses. Condensation induced water hammers in plants – mostly power plants – can lead to significant costs if they result in long downtimes, detailed analyses and upgrades. In this contribution, the phenomenon CIWH is explained and the relevance for nuclear engineering will be discussed. An outlook on the actual requirements of regulatory guidelines and the state of science and technology will be given.

Kurzfassung

Kondensationsinduzierte Druckstöße (CIWH) sind Folgen einer schnellen Kondensation von Dampf in teilgefüllten Rohrleitungen. Sie stellen ein außerordentliches Gefährdungspotenzial dar, da sie scheinbar spontan und aus Stagnation heraus erfolgen können. Der Vorgang entzieht sich in seiner Gesamtheit bis heute einer abgesicherten analytischen oder numerischen Berechnung für dessen Vorhersagbarkeit und den fluiddynamischen Belastungen die sie zur Folge haben. Die Simulation dieser Prozesse ist eine der schwierigsten Aufgaben in der thermohydraulischen Transienten-Analyse. Kondensationsschläge können in technischen Anlagen – zumeist Kraftwerksanlagen – zu erheblichen Kosten führen, wenn umfangreiche Stilstands-Zeiten, Analysen und Nachrüstungen die Folgen sind. In diesem Beitrag wird das Phänomen CIWH erläutert und die Relevanz in der Kerntechnik diskutiert. Es wird ein Blick auf die heutigen Vorgaben seitens des Regelwerks und dem Stand von Wissenschaft und Technik geworfen.