JP2022549052A

JP2022549052A - 原子炉の炉心溶融物の位置特定と冷却のためのシステム

Info

Publication number: JP2022549052A
Application number: JP2021578277A
Authority: JP
Inventors: スタレヴィッチシドロフ，アレクサンドラ; ヤロポルコフナズバノフスカヤ，タティアナ; セルゲエヴナシドロワ，インナ
Original assignee: Atomenergoproekt JSC
Current assignee: Atomenergoproekt JSC
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2040-12-29
Also published as: ZA202110608B; US20230005629A1; BR112021026599A2; WO2021188006A1; CA3145775A1; RU2736544C1; KR20220045933A; CN114424297A; JOP20210348A1; JP7270078B2; KR102629673B1

Abstract

本発明は、原子力エネルギーの分野、特に原子力発電所（ＮＰＰ）の安全を確保するシステムに関するものであり、原子炉容器およびその密閉されたエンベロープの破壊につながる重大な事故に使用することができる。請求された発明の技術的結果は、原子炉の炉心溶融物を局所化および冷却するためのシステムの信頼性を改善し、原子炉の炉心溶融物からの熱除去の効率を高めることである。

Description

本発明は、原子力エネルギーの分野、特に原子力発電所（ＮＰＰ）の安全を確保するシステムに関するものであり、原子炉容器およびその密閉されたエンベロープの破壊につながる重大な事故に使用することができる。

最大の放射線障害は、コア冷却システムに複数のエラーが発生した場合に発生する可能性のあるコアメルトの事故によって引き起こされる。

このような事故では、炉心溶融物（Ｃｏｒｉｕｍ）が原子炉内構造と原子炉容器を溶かし、限界を超えて流出し、そこに残っている残留熱放出のために、それは環境への放射性生成物の放出に対する最後の障壁となるＮＰＰの密閉シェルの完全性を侵害する可能性がある。

これを排除するには、原子炉容器から流出する炉心溶融物（真皮）を局所化し、完全に結晶化するまでその継続的な冷却を確保する必要がある。この機能は、原子力発電所の気密シェルへの損傷を防ぎ、それによって原子炉の重大な事故における放射線被曝から人口と環境を保護する「原子炉の炉心溶融物の位置特定と冷却のためのシステム」によって実行される。

原子炉本体の下に設置され、片持ちトラス上に置かれたガイドプレート、フランジには熱保護が装備されたコンクリートシャフトのベースに埋め込まれた部品に取り付けられた多層ボディ、互いに積み重ねられたカセットのセットで構成されている多層ボディ内に取り付けられたフィラーなどが含まれている、原子炉の炉心の溶融物の局在化と冷却システム［１］が既知している。
このシステムは、その設計上の特徴に従って、次の欠点がある：
－炉心溶融物が原子炉容器に侵入（破壊）した瞬間には、原子炉容器内の残圧の影響で形成された穴に溶融物が流れ始め、ガスが逃げ出し、多層容器の容積内および多層容器、フィラーと、コンソールの間に位置する周辺容積内に拡散し、これらの空間では、ガス圧の急激な上昇が発生し、その結果、多層体とトラスコンソールの接続ゾーンでの溶融物の局在化および冷却システムの破壊が発生する可能性がある；
－溶融物が多層体に入ると、トラスコンソールと多層体は、加熱、衝撃、または地震の影響の結果として、互いに独立して移動する可能性があるため、それらの気密接続の破壊につながる可能性があり、その結果、溶融物の局在化と冷却のためのシステムの破壊につながる可能性がある。
原子炉容器の下に設置され、カンチレバートラス上にあるガイドプレート、フランジに熱保護が装備されているコンクリートシャフトのベースに埋め込まれた部品に取り付けられた多層ボディ、互いに積み重ねられたカセットのセットで構成されている多層ボディ内に取り付けられたフィラーなどを含む、原子炉の炉心の溶融物の局在化と冷却の既知のシステム［２］が既知している。
このシステムは、その設計上の特徴に従って、次の欠点がある：
－炉心溶融物が原子炉容器に侵入（破壊）した瞬間には、原子炉容器内の残圧の影響で形成された穴に溶融物が流れ始め、ガスが逃げ出し、多層容器の容積内および多層容器、フィラーと、コンソールの間に位置する周辺容積内に拡散し、これらの空間では、ガス圧の急激な上昇が発生し、その結果、多層体とトラスコンソールの接続ゾーンでの溶融物の局在化および冷却システムの破壊が発生する可能性がある；
－溶融物が多層体に入ると、トラスコンソールと多層体は、加熱、衝撃、または地震の影響の結果として、互いに独立して移動する可能性があるため、それらの気密接続の破壊につながる可能性があり、その結果、溶融物の局在化と冷却のためのシステムの破壊につながる可能性がある。
原子炉容器の下に設置され、片持ちトラス上に置かれたガイドプレート、フランジに熱保護が装備されているコンクリートシャフトのベースに埋め込まれた部品に取り付けられた多層ボディ、カセットのセットが互いに重なり合って構成され、それぞれに１つの中央の穴といくつかの周辺の穴があり、上部カセットとフランジの間の領域の多層ボディの周囲に沿って配置されたノズルに給水バルブが取り付けられ、多層ボディ内に取り付けられたフィラーなどを含む、原子炉の炉心の溶融物の局在化と冷却の既知のシステム［３］が既知している。
このシステムは、その設計上の特徴に従って、次の欠点がある：
－炉心溶融物が原子炉容器に侵入（破壊）した瞬間には、原子炉容器内の残圧の影響で形成された穴に溶融物が流れ始め、ガスが逃げ出し、多層容器の容積内および多層容器、フィラーと、コンソールの間に位置する周辺容積内に拡散し、これらの空間では、ガス圧の急激な上昇が発生し、その結果、多層体とトラスコンソールの接続ゾーンでの溶融物の局在化および冷却システムの破壊が発生する可能性がある；
－溶融物が多層体に入ると、トラスコンソールと多層体は、加熱、衝撃、または地震の影響の結果として、互いに独立して移動する可能性があるため、それらの気密接続の破壊につながる可能性があり、その結果、溶融物の局在化と冷却のためのシステムの破壊につながる可能性がある。

ロシア特許公開公報第２５７６５１７号ロシア特許公開公報第２５７６５１６号ロシア特許公開公報第２６９６６１２号

請求された発明の技術的結果は、原子炉の炉心溶融物を局所化および冷却するためのシステムの信頼性を改善し、原子炉の炉心溶融物からの熱除去の効率を高めることである。

請求された発明によって解決されるべき課題は以下の通りである：
－多層体の外面を冷却するために供給される水で溢れることから多層体の密封の確実；
－トラスコンソールの独立した半径方向－方位角方向の熱膨張の提供；
－溶融物の位置特定・冷却システムの機器要素に対する地震および衝撃の機械的影響の際に、トラスコンソールおよび多層体の独立した動きの確保；
－メンブレンへの熱機械的および動的負荷の低減の確実；
－厚肉フランジを含む多層ボディの外部冷却の条件の改善；
－多層体の内部容積の冷却がない場合またはない場合の過熱に対する受動的保護としての膜の作動のための条件の改善；
－多層体の内部容積から多層体とトラスコンソールとの間のゾーンに位置する空間への蒸気ガス混合物の移動中に最大の水圧抵抗の確保；

置かれている課題は、原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムに於いて、原子炉のケーシング（２）の下に取り付けられ、片持ちトラス（３）上に置かれたガイドプレート（１）が含まれ、コンクリートシャフトのベースの埋め込み部品に取り付けられた多層ボディ（４）が含まれており、溶融物を受け入れて分配することを目的としている。フランジ（５）には熱保護（６）が装備され、フィラー（７）が含まれ、複数のカセット（８）が互いに重なり合って構成され、各カセットには１つの中央穴といくつかの周辺穴（９）、分岐パイプ（１１）に取り付けられた給水バルブ（１０）が含まれる。上部カセット（８）とフランジ（５）の間の領域で、周囲の多層ボディ（４）に沿って配置され、多層ボディ（４）のフランジ（５）に、多層本体（４）のフランジ（５）でそれに溶接された支持フランジ（３１）を介してドラム（３４）を接続する張力要素（３０）を有するドラム（３４）が取り付けられ、シェル（３５）の形で作られ、その周囲に沿って補強リブ（３６）が配置され、カバー（３７）と底部（３８）に載っていて、がドラム（３４）に於いて、凸面メンブレン（１２）が取り付けられ、その凸面側が多層本体（４）の外側を向いている同時に、凸面メンブレン（１２）の上部に、トラスコンソール（３）の下部との接続ゾーンで、上部熱抵抗の要素（１３）が作成され、上部接触ギャップ（１４）を形成して溶接によって相互に接続されており、凸面メンブレン（１２）の下部に、ドラム（３４）のカバー（３７）との接続ゾーンで、より低い熱抵抗の要素（３２）が作られ、より低い接触ギャップ（３３）の形成を伴う溶接によって互いに接続され、多層ボディの内側（４）に、トラスコンソール（３）のフランジ（２８）から、断熱フランジ（１８）に取り付けられた耐熱ファスナー（１９）によって吊り下げられた保護と、断熱間に配置された接触フランジギャップ（２９）トラスのフランジ（１８）とフランジ（２８）、コンソール、そして多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の上部とオーバーラップし、その間にオーバーラップゾーンがある貫通穴（１７）を備えた環状ジャンパー（１６）などがついて、外部（２１）、内部（２４）シェル、および下部（２２）で構成される熱保護（１５）が追加で取り付けられており、トラスコンソール（３）のフランジ（２８）から、断熱フランジ（１８）に取り付けられた耐熱ファスナー（１９）によって吊り下げられた保護と、断熱間に配置された接触フランジギャップ（２９）トラスのフランジ（１８）とフランジ（２８）－コンソール、および多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の上部とオーバーラップし、その間にオーバーラップゾーンがある貫通穴（１７）を備えた環状ジャンパー（１６）などがあると同時に、外殻（２１）が、その強度が内殻（２４）と底部（２２）の強度、および外殻（２１）と底部（２２）との間の空間よりも高くなるように作られ、内殻（２４）が、溶融コンクリート（２６）で満たされ、垂直リブ（２０）によってセクターに分割され、垂直（２３）、長い放射状（２５）、そして短い放射状（２７）の鉄筋によって保持されることによって解決される。

クレームされた発明の一つの本質的な特徴は、多層容器のフランジに取り付けられたドラムの原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムにおいて、その周囲に沿って配置された補強リブを備えたシェルの形で作られ、カバーと底に載って、多層本体のフランジでそれに溶接された支持フランジを介してドラムを接続する張力要素を有することである。原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムの一部としてドラムの存在は、多層体の外面側の最大水位の増加に伴い、膜への熱機械的および動的な負荷を減らすことができ、厚肉フランジを含む多層ケーシングの外部冷却の条件を改善することが可能になり、多層体の内部容積の冷却がない場合または不十分な場合の過熱に対する受動的保護として、膜の作動条件を改善することが可能になる。

請求された発明のもう一つの本質的な特徴は、ドラムに取り付けられた凸状膜の原子炉の炉心溶融物の局在化および冷却のシステムにおける存在である。メンブレンの凸面は多層体の外側を向いている。トラスコンソールの下部との接続箇所の凸状のメンブレンの上部に於いては、メンブレンの上部の過熱に寄与する劣化した熱伝達条件を提供し、上部の熱抵抗の要素が作られてある。それらの上部の熱抵抗の要素は、溶接によって互いに接続され、上部接触ギャップを形成する。ギャップは、膜の側面からトラスコンソールへの熱伝達をブロックするのに役立ち、溶接継手を介して膜からトラスコンソールへの熱流束の方向転換に寄与する。溶接継手は、このプロセスの結果として、過熱して故障する。ドラムカバーとの接続領域の凸状のメンブレンの下部には、より低い熱抵抗の要素が作られている。下部熱抵抗の要素は、熱伝達のための劣化した条件を提供し、メンブレンの下部の過熱に寄与し、下部の接触ギャップの形成を伴う溶接によって互いに接続されるギャップは、メンブレンの側面からドラムへの熱伝達をブロックし、このプロセスの結果として過熱して崩壊する溶接継手を介して膜からドラムへの熱流束をリダイレクトするのに役立ちます。原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムの一部としてメンブレンの存在は、多層ボディの外面を冷却するために供給される水でのフラッディングに対して多層ボディを密閉し、トラスコンソールの独立したラジアル方位角熱膨張が可能になり、多層ボディの軸方向－半径方向の熱膨張が可能になり、原子炉の炉心溶融物の位置特定装置ＣＭＬＤ（ＣｏｒｅＭｅｌｔＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ）関係機器の要素に対する地震および衝撃の機械的衝撃の際に、トラスコンソールと多層ボディの独立した動きを提供することが可能になり、多層容器の内部容積の冷却が乱れ、コアが溶融した場合に、膜を確実に破壊することなどを可能にする。

請求された発明のもう一つの本質的な特徴は、多層容器内に設置された熱保護の原子炉の炉心の溶融物の局在化および冷却のシステムにおける存在である。熱保護は、外部、内部シェル、そして底部で構成されている。熱保護は、接触面と面のギャップがある断熱フランジに取り付けられた耐熱ファスナーによって、トラスコンソールフランジから吊り下げられる。対面接触ギャップは、絶縁フランジとトラスコンソールフランジの間にある。熱保護は、多層体のフランジの熱保護の上部を覆い、その間に、重なり合う領域に、貫通穴のある環状橋が設置される。熱保護の外殻は、その強度が内殻と底の強度よりも高くなるように作られ、外面に、溶融コンクリートの保護層が適用され、垂直リブによってセクターに分割され、垂直、長い放射状、および短い放射状の鉄筋によって保持される。熱保護の存在は、炉心溶融物の側面から、そして原子炉容器からコンソールトラスとの多層容器の気密接続のゾーンへのガス力学的流れの側面からの直接的な衝撃に抵抗する。穴のある環状隔壁は、その機能に応じて、一種のガスダイナミックダンパーを形成し、そのダンパーは、蒸気とガスの混合物が原子炉容器の内容積から熱保護の外面の後ろにある空間に移動するときに必要な水力抵抗を提供することを可能にし、周辺の圧力上昇率を下げると同時に、この圧力の上昇時間を長くすることで、多層体の内外の圧力を均一にするために必要な時間を提供する。

特許請求される発明に従って製造された、原子炉の炉心溶融物の位置特定および冷却のためのシステムを示している。上部フィラーカセットとカンチレバートラスの下面の間の領域を示している。特許請求される発明に従ってなされた熱保護の概観を示している。請求された発明に従って作成された熱保護の断片を断面で示している。トラスコンソールへの熱保護の取り付け領域を示している。特許請求される発明に従って作製された環状橋を示している。特許請求される発明に従って作製された膜の概観を示している。膜とトラスコンソールの下面との接続領域を示している。追加のプレートを使用して作成された、トラスコンソールの下面とメンブレンの接続ゾーンを示している。メンブレンの上部がトラスコンソールの下部に取り付けられている領域と、膜の下部がドラムに取り付けられている領域を示している。特許請求される発明に従って製造されたドラムを示している。

図１～１１に示すように、原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムには、原子炉の本体（２）の下に取り付けられ、カンチレバートラス（３）上にあるガイドプレート（１）が含まれている。トラスコンソール（３）の下に多層ボディ（４）が設置されており、受け渡しを目的としている。多層ボディ（４）は、埋め込み部品に取り付けられている。多層体（４）のフランジ（５）には熱保護（６）が装備されている。多層ボディ（４）の内部には、複数の積み重ねられたカセット（８）で構成されるフィラー（７）がある。各カセット（８）には、一つの中央穴といくつかの周辺穴（９）がある。上部カセット（８）とフランジ（５）の間の領域に、給水バルブ（１０）が設置され、多層本体（４）の周囲に沿って配置された分岐パイプ（１１）に設置される。多層体（４）のフランジ（５）には、シェル（３５）の形で作られたドラム（３４）がある。補強リブ（３６）は、シェル（３５）の周囲に沿って配置され、カバー（３７）および底部（３８）上にある。さらに、シェル（３５）は張力要素（３０）を有する。張力要素（３０）によって、ドラム（３４）は、それに溶接された支持フランジ（３１）を介して多層本体（４）のフランジ（５）に接続される。

ドラム（３４）には凸膜（１２）が取り付けられている。メンブレン（３４）の凸面は多層体（４）の外側を向いている。トラスコンソール（３）の下部との接続ゾーンにある凸状のメンブレン（１２）の上部には、溶接によって互いに接続され、上部接触ギャップ（１４）を形成する、上部熱抵抗の要素（１３）が作られている。ドラム（３４）のカバー（３７）との接続領域の凸状のメンブレン（１２）の下部には、溶接によって互いに接続され、より低い接触ギャップ（３３）を形成する、下部熱抵抗の要素（３２）が作られている。

熱保護（１５）は多層ボディ（４）の内側に取り付けられている。熱保護（１５）は、外殻（２１）、内殻（２４）、そして底部（２２）で構成されている。熱保護（１５）は、トラスコンソールの断熱フランジ（１８）とフランジ（２８）の間に接触フランジギャップ（２９）が配置された断熱フランジ（１８）に取り付けられた耐熱ファスナー（１９）を使用して、トラスコンソール（３）のフランジ（２８）から吊り下げられている。熱保護（１５）は、多層体（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の上部を覆うように取り付けられ、その間に、オーバーラップゾーンに、貫通穴（１７）を備えた環状ブリッジ（１６）が設置されている。

外殻（２１）は、その強度が内殻（２４）および底部（２２）の強度よりも高くなるように作られている。外殻（２１）、底部（２２）、内殻（２４）の間の空間は、溶融コンクリート（２６）で満たされている。溶融コンクリート（２６）は、垂直リブ（２０）によってセクターに分割され、垂直（２３）、長い放射状（２５）、および短い放射状（２７）の鉄筋によって保持される。

請求された発明による、原子炉の炉心の溶融物を局在化および冷却するための請求されたシステムは、以下のように動作する。

原子炉の本体（２）が破壊された瞬間には、静水圧と過剰圧力の作用下で、コアの溶融物がカンチレバートラス（３）によって保持されているガイドプレート（１）の表面に流れ始めます。ガイドプレート（１）を流れ落ちる溶融物は、多層体（４）に入り、フィラー（７）と接触する。セクターごとの非軸対称メルトフローの場合、熱保護（６）と（１５）の融解が発生する。これらの熱保護を破壊すると、一方では保護された機器に対するコアメルトの熱効果が減少し、他方ではメルト自体の温度と化学的活性が減少する。

サンドイッチ本体（４）フランジ（５）熱保護（６）は、溶融物がフィラー（７）に入った瞬間から、溶融物とフィラー（７）との相互作用が終了するまで、つまり、コア溶融物の表面にあるクラストが水で冷却し始める瞬間まで、コアメルトミラーの側面からの熱効果から上部の厚肉内部が保護される。多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）は、フィラー（７）との相互作用の過程で多層ケーシング（４）に形成されたコアメルトのレベルより上の多層ケーシング（４）の内面の保護が可能になるように取り付けられており、これはまさに多層体（４）の上部であり、多層体（４）の円筒形部分と比較して厚みがあり、コアメルトから多層体（４）の外側にある水への通常の（大量の沸騰モードでの熱伝達の危機なしに）熱伝達が保証される。

コアメルトとフィラー（７）の相互作用中には、多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）は、加熱と部分的な破壊にさらされ、メルトミラーの側面からの熱放射を遮断する。多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の幾何学的および熱物理的特性は、どのような条件下でも、多層ボディ（４）のフランジ（５）をメルトミラーの側面からシールドするように選択されことにより、コアメルトとフィラー（７）の物理化学的相互作用のプロセスが完了した時点からの保護機能の独立性が保証される。したがって、多層体（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の存在は、コアメルトの表面に位置するクラストへの水の供給を開始する前に保護機能の実行を確実にすることを可能にする。

図１、１１に示すように、多層ボディ（４）のフランジ（５）には、シェル（３５）の形で作られたドラム（３４）がある。補強リブ（３６）は、シェル（３５）の周囲に沿って配置され、カバー（３７）および底部（３８）上にある。さらに、シェル（３５）は張力要素（３０）を有する。張力要素（３０）によって、ドラム（３４）は、それに溶接された支持フランジ（３１）を介して多層本体（４）のフランジ（５）に接続される。

原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムの一部としてドラム（３４）の存在は、多層体（４）の外面側の最大水位の上昇に伴い、メンブレン（１２）にかかる熱機械的および動的な負荷を軽減し、厚肉フランジ（５）を含む多層ボディ（４）の外部冷却の条件を改善することができ、多層本体（４）の内部容積の冷却がないかまたはない場合の過熱に対する受動的保護として、膜（１２）の作動のための条件を改善することが可能にする。

ドラム（３４）を多層本体（４）のフランジ（５）に接続する張力要素（３０）は、例えば、局所的な圧力上昇、地震または衝撃の非軸対称衝撃を伴う、多層本体（４）の内部空間から作用する衝撃擾乱に対するドラム（３４）の安定性を保証する。これらの条件下で、ドラム（３４）に溶接されたサポートフランジ（３１）を介した張力の要素（３０）は、ドラム（３４）に作用する圧縮力を生み出し、衝撃の乱れの下で多層本体（４）のフランジ（５）に対してドラムが移動することを許可せず、メンブレン（１２）とドラム自体（３４）の両方の密封された溶接継手の完全性を保証する。

図１、７、８、９、１０に示すように、ドラム（３４）には凸状の膜（１２）があり、その凸面は多層体（４）の外側を向いていると同時に、ラスコンソール（３）の下部との接続ゾーンにある凸状の膜（１２）の上部に、上部熱抵抗の要素（１３）が作られ、これらの要素は、劣化した熱伝達条件を提供し、膜の上部の過熱に寄与し、溶接によって相互に接続され、上部接触ギャップ（１４）を形成し、メンブレンの側面からコンソールトラスへの熱伝達をブロックするのに役立ち、このプロセスの結果として溶接継手を介してメンブレンからコンソールトラスへの熱流束の方向転換に寄与する。ドラム（３４）のカバー（３７）との接続領域の凸状のメンブレン（１２）の下部では、熱抵抗の下部の要素（３２）が作成されていることにより、熱伝達の状態が悪化し、メンブレンの下部が過熱する。その要素は、下部接触ギャップ（３３）を形成するために溶接によって互いに接続されている。ギャップは、メンブレンの側面からドラムへの熱伝達をブロックし、このプロセスの結果として過熱して崩壊する溶接継手を介して膜からドラムへの熱流束をリダイレクトするのに役立つ。

メンブレン（１２）は、トラスコンソール（３）の独立した半径方向－方位角方向の熱膨張と多層体（４）の軸方向－半径方向の熱膨張、膜は、原子炉の炉心溶融物の封じ込めと冷却のためのシステムの機器要素への地震および衝撃の機械的衝撃の間に、トラスコンソール（３）と多層体（４）の独立した動きを提供する。

原子炉容器（２）から多層容器（４）への炉心溶融物の流れの初期段階でその機能の膜（１２）を維持し、関連する圧力を上昇させるために、メンブレン（１２）は、多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）とトラスコンソール（３）から吊り下げられた熱保護（１５）によって形成される保護されたスペースに配置される。

溶融物の表面にある地殻上の多層体（４）への冷却水の流入が始まった後、メンブレン（１２）は、多層本体（４）の内部容積を密封し、内部および外部媒体を分離するというその機能を引き続き実行する。多層体（４）の外面の安定した水冷のモードでは、膜（１２）は崩壊せず、外部からの水によって冷却される。

多層体（４）の内部への冷却水の供給が地殻に失敗すると、多層体（４）のフランジ（５）の熱保護（６）と熱保護（１５）が徐々に劣化し、熱保護（１５および６）のオーバーラップゾーンは徐々に減少し、オーバーラップゾーンが完全に破壊される。この瞬間から、コアメルトのミラーの側面からの膜（１２）への熱放射の影響が始まる。メンブレン（１２）は内側から熱くなり始めますが、厚みが薄いため、メンブレン（１２）が冷却水のレベルより下にある場合、輻射熱流束はメンブレン（１２）の破壊を保証できません。

上からコア溶融物のコアに冷却水を供給できない条件下で膜（１２）の破壊を確実にするために、膜（１２）は、熱抵抗要素（１３）によってトラスコンソール（３）の下面に接続され、溶接によって互いに接続されて、接触ギャップ（１４）を形成する。図８－１０に示すように、膜（１２）がトラスコンソール（３）の下面と結合する領域で、上部の周囲に沿って、膜（１２）の側面から水への熱伝達の条件を悪化させるポケット（３９）が形成される。多層体（４）のフランジ（５）の熱保護（１５）および熱保護（６）が存在し、溶融ミラーの側面からの熱放射から膜（１２）を覆う場合、これらの条件はメンブレン（１２）の冷却を提供する。しかし、これらの劣化した熱伝達の条件は、熱保護（１５と６）の破壊を伴うメルトミラーの側面からの放射熱流束による強い加熱の場合に効果的な熱除去を提供することができません。

ポケット（３９）（メンブレン（１２）とトラスコンソール（３）の接合部）からメルトプレートまでの距離は、冷却水のレベルによって異なる。このレベルが高いほど、ポケット（３９）はメルトミラーの熱放射面から遠くなる。ポケット（３９）の位置の下に位置する機器の過熱および破壊を低減するために、メンブレン（１２）をトラスコンソール（３）およびドラム（３４）と結合する２つのゾーンが作られる。

最初のドッキングゾーン（メンブレン（１２）とトラスコンソール（３）の結合ゾーン）はメルトミラーに面しており、放射熱流束によって直接加熱される。このドッキングゾーンには、劣化した熱伝達を整理するためのポケット（３９）があり、メンブレン（１２）とトラスコンソール（３）を結合する場所からの熱の流れを減らす上部熱抵抗の要素（１３）がある。このために、例えば、メンブレン（１２）とトラスコンソール（３）との間に、追加のプレート（４０）が設置され、これらは、周囲に沿ってのみ互いにそしてトラスコンソール（３）に溶接される。追加プレート（４０）に溶接されたメンブレン（１２）は、メンブレン（１２）と追加プレート（４０）の間、追加プレート（４０）自体の間、および追加のプレート（４０）と片持ちトラス（３）の間には、厚肉の片持ちトラス（３）への熱伝達に対する熱抵抗を提供する上部接触ギャップ（１４）がある（片持ちトラスは、膜に－熱を蓄積して受け取る能力の観点から）。

二つ目のドッキングゾーン（メンブレン（１２）とドラム（３４）のドッキングゾーン）は、溶融物のミラーに面しており、放射熱流束によって直接加熱され、接合ゾーン自体は、熱抵抗の低い要素（３２）で構成されており、膜（１２）とドラム（３４）のカバー（３７）の接合部からの熱の流れを低減する。このために、例えば、メンブレン（１２）とカバー（３７）との間に、追加のプレート（４０）が設置され、これらは、周囲に沿ってのみ互いにそしてカバー（３７）に溶接される。追加のプレート（４０）に溶接されたメンブレン（１２）は、メンブレン（１２）と追加プレート（４０）の間、追加プレート（４０）自体の間、および追加プレート（４０）とカバー（３７）、多層本体（４）と同様に、水によって外部から冷却されるドラム（３４）への熱の伝達に対する熱抵抗を提供するより低い接触ギャップ（３３）が存在する。

上部接触ギャップ（１４）を備えた上部熱抵抗の要素（１３）と下部接触ギャップ（３３）を備えた下部熱抵抗の要素（３２）を使用することにより、放射熱流束のパワーをメンブレン（１２）の制御された破壊を確実にする結果、これにより、多層溶融物（４）内の温度を下げることができ、熱シールド（１５および６）の破壊量は減少するが、原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムの主要機器の形状が変化する原子炉の溶融が減少し、必要な安全マージンが提供され、信頼性が向上する。

メンブレン（１２）の破壊場所は、二つのレベルで構造的に設計されている。

一つ目のレベルは、コンソールトラスの下部平面との境界の上部にある、多層体（４）の周囲に外側から位置する、最大水位の位置の上またはその位置のレベルで形成されたゾーン内となり、メンブレン（１２）の破裂の場合、これにより、冷却水、蒸気－水混合物、または蒸気が、多層体（４）の内部空間に上から、多層体（４）の内面に最も近いゾーンのメルトクラストに自由に流れる。

二つ目のレベルは、メンブレン（１２）の下部にあり、外側から多層ボディ（４）の周囲にある最大水位の位置より下にあり、膜（１２）の破裂の場合、これにより、冷却水または蒸気と水の混合物が、多層体（４）の内部空間に上から、多層体（４）の内面に最も近いゾーンのメルトクラストに重力流で流れ込む。

冷却水のレベルが最大レベルを下回ると、メンブレン（１２）が加熱と変形によって破壊される。このプロセスは、本体（４）のフランジ（５）の熱保護（１５）および熱保護（６）の破壊と同時に進行すると共、熱保護と共に本体の熱保護の破壊と融解によって、メルトミラーの側面からの放射熱流束の作用によるメンブレン（１２）の陰影が減少し、メンブレン（１２）への熱放射の作用の有効面積が増加する。メンブレン（１２）の加熱、変形、破壊のプロセスは、次の順序で進行する：メンブレン（１２）の過熱の最初の段階では、メンブレン（１２）の破壊が多層本体（４）内の冷却水の流れを溶融クラストに導くまで、破壊は上から下に進みますが、一つ目の段階での破壊中にメンブレン（１２）の冷却が不十分な場合、メンブレン（１２）の破壊のプロセスが二つ目の段階に入ると、メンブレン（１２）とドラム（３４）の接合部がさらに破壊され、メンブレン（１２）が下から上に向かって逆に破壊される。これらの２つのプロセスにより、上からメルトクラストへの多層ボディ（４）への水の流れが確保される。

メンブレン（１２）の破壊プロセスを上から下のみ、または同時に上から下、下から上に確実にするには、次の２つの条件を満たす必要がある。第一に、メンブレン（１２）の外面からの熱交換が劣化するはずであり、そうでなければ膜（１２）は崩壊せず、第二に、亀裂の形成を確実にする垂直に配置された不均一性を有する必要がある。第１の条件は、凸状メンブレン（１２）、例えば、冷却水または蒸気－水混合物に面する半円形膜を使用することによって達成される。この場合、劣化した熱伝達のゾーンには２つのゾーンがある：メンブレン（１２）の中央の上下。メンブレン（１２）の中心は、熱伝達障害のゾーンにあり、破壊されるまで、メンブレン（１２）のトラスコンソール（３）そしてドラム（３４）への取り付けゾーンを加熱することはできませんので、凹面メンブレンの使用はそのような効果を与えない。二つ目の条件は、垂直方向のセクター（４１）からメンブレ（１２）を製造し、溶接継手（４２）によって相互接続され、メンブレン（１２）の周囲に周期的に配置され、垂直方向の破壊に寄与する垂直方向の不均一性を提供することによって達成される。メンブレン（１２）の幾何学的特性、そして製造に使用される基本材料および溶接材料の特性は、メルトミラーの側面からの放射熱流束にさらされたときに、メンブレン（１２）を垂直方向に確実に破壊することができる。結果として、メンブレン（１２）は、制御されていない水の流入から多層体（４）の内部容積を密閉し、溶融表面への通常の（標準）給水中に多層体（４）の外面を冷却するだけでなく、多層体（４）内の冷却水を溶融物に供給できない場合に、多層体（４）が過熱するのを防ぐ。

図１、３、４に示すように、熱保護（１５）が多層ボディ（４）の内部に取り付けられている。熱保護（１５）は、トラスコンソールの断熱シーム（１８）とフランジ（２８）の間に接触フランジギャップ（２９）が配置された断熱フランジ（１８）に取り付けられた耐熱ファスナー（１９）によってトラスコンソール（３）のフランジ（２８）から吊り下げられている。図１、６に示すように、熱保護（１５）は、多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の上部と重なるように取り付けられている。オーバーラップゾーン（１７）には、貫通穴のある環状ジャンパー（１６）が取り付けられている。

図３、４に示すように、構造的には、熱保護（１５）は、耐熱ファスナー（１９）を使用して、トラスコンソール（３）のフランジに接続される断熱フランジ（１８）、外殻（２１）、内殻（２４）、底部（２２）、垂直リブ（２０）などからなっている。外殻（２１）、底部（２２）、内殻（２４）の間の空間は、溶融コンクリート（２６）で満たされている。溶融コンクリート（２６）は、溶融ミラーの側面からの熱放射を、その加熱および固体状態から液体への相転移の全範囲で吸収する。さらに、熱保護（１５）には、垂直鉄筋（２３）、長い放射状鉄筋（２５）、および短い放射状鉄筋（２７）が溶融コンクリートを補強することが含まれる。外殻（２１）は、その強度が内殻（２４）および底部（２２）の強度よりも高くなるように作られている。

図６に示すように、穴（１７）を備えた環状バルクヘッド（１６）が、多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）と熱保護（１５）の間のスロットギャップのブリッジを提供し、一種のガスダイナミックダンパーを形成することにより、蒸気とガスの混合物が原子炉容器（２）の内容積から熱保護（１５）の外面の後ろにある空間に移動するときに、必要な水力抵抗を提供することができて、周辺の圧力上昇率を下げると同時に、この圧力の上昇時間を長くすることができ、多層体（４）の内側と外側の圧力を均一にするために必要な時間を提供する。蒸気ガス混合物の最も活発な動きは、炉心溶融物の流出の初期段階での原子炉容器（２）の破壊の瞬間に起こる。原子炉容器（２）内の残圧は、多層容器（４）内のガス混合物に影響を及ぼし、それにより、多層容器（４）の内容積の周辺で圧力が上昇する。

したがって、原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システムの一部としてのドラム、メンブレン、熱保護などの使用は、多層体の外面を冷却するために供給される水で溢れることから多層体の密封を確実にすること、トラスコンソールの独立した半径方向－方位角方向の熱膨張、溶融物封じ込めおよび冷却システムの機器要素に対する地震および衝撃の機械的影響の間のトラスコンソールおよび多層体の独立した動き、蒸気とガスの混合物が多層体の内部容積から多層体とコンソールトラスの間のゾーンに位置する空間に移動するときの最大の油圧抵抗などによって、原子炉の炉心溶融物の位置特定と冷却のためのシステムの信頼性、原子炉の炉心溶融物からの熱除去の効率などを向上させる。

Claims

原子炉のケーシング（２）の下に取り付けられ、片持ちトラス（３）上に置かれたガイドプレート（１）が含まれ、コンクリートシャフトのベースの埋め込み部品に取り付けられた多層ボディ（４）が含まれており、溶融物を受け入れて分配することを目的とし、フランジ（５）には熱保護（６）が装備され、フィラー（７）が含まれ、複数のカセット（８）が互いに重なり合って構成され、各カセットには１つの中央穴といくつかの周辺穴（９）、分岐パイプ（１１）に取り付けられた給水バルブ（１０）が含まれ、上部カセット（８）とフランジ（５）の間の領域で、周囲の多層ボディ（４）に沿って配置され、多層ボディ（４）のフランジ（５）に、多層本体（４）のフランジ（５）でそれに溶接された支持フランジ（３１）を介してドラム（３４）を接続する張力要素（３０）を有するドラム（３４）が取り付けられ、シェル（３５）の形で作られ、その周囲に沿って補強リブ（３６）が配置され、カバー（３７）と底部（３８）に載っていて、がドラム（３４）に於いて、凸面メンブレン（１２）が取り付けられ、その凸面側が多層本体（４）の外側を向いている同時に、凸面メンブレン（１２）の上部に、トラスコンソール（３）の下部との接続ゾーンで、上部熱抵抗の要素（１３）が作成され、上部接触ギャップ（１４）を形成して溶接によって相互に接続されており、凸面メンブレン（１２）の下部に、ドラム（３４）のカバー（３７）との接続ゾーンで、より低い熱抵抗の要素（３２）が作られ、より低い接触ギャップ（３３）の形成を伴う溶接によって互いに接続され、多層ボディの内側（４）に、トラスコンソール（３）のフランジ（２８）から、断熱フランジ（１８）に取り付けられた耐熱ファスナー（１９）によって吊り下げられた保護と、断熱間に配置された接触フランジギャップ（２９）トラスのフランジ（１８）とフランジ（２８）、コンソール、そして多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の上部とオーバーラップし、その間にオーバーラップゾーンがある貫通穴（１７）を備えた環状ジャンパー（１６）などがついて、外部（２１）、内部（２４）シェル、および下部（２２）で構成される熱保護（１５）が追加で取り付けられており、トラスコンソール（３）のフランジ（２８）から、断熱フランジ（１８）に取り付けられた耐熱ファスナー（１９）によって吊り下げられた保護と、断熱間に配置された接触フランジギャップ（２９）トラスのフランジ（１８）とフランジ（２８）－コンソール、および多層ボディ（４）のフランジ（５）の熱保護（６）の上部とオーバーラップし、その間にオーバーラップゾーンがある貫通穴（１７）を備えた環状ジャンパー（１６）などがあると同時に、外殻（２１）が、その強度が内殻（２４）と底部（２２）の強度、および外殻（２１）と底部（２２）との間の空間よりも高くなるように作られ、内殻（２４）が、溶融コンクリート（２６）で満たされ、垂直リブ（２０）によってセクターに分割され、垂直（２３）、長い放射状（２５）、そして短い放射状（２７）の鉄筋によって保持されることを特徴とする原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システム。
凸形状の膜（１２）とトラスコンソール（３）との間に、プレート（４２）が、互いに、そしてトラスコンソール（３）の周囲に沿ってのみ追加的に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の原子炉の炉心溶融物の位置特定・冷却システム。