RU2100853C1 - Molten material trap for nuclear reactor - Google Patents
Molten material trap for nuclear reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100853C1 RU2100853C1 RU9595106434A RU95106434A RU2100853C1 RU 2100853 C1 RU2100853 C1 RU 2100853C1 RU 9595106434 A RU9595106434 A RU 9595106434A RU 95106434 A RU95106434 A RU 95106434A RU 2100853 C1 RU2100853 C1 RU 2100853C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- modules
- refractory
- cross
- elements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к системам локализации аварии и предназначено для улавливания расплавленных компонентов активной зоны и их обломков из разрушенного корпуса ядерного реактора при запроектных авариях на АЭС. The invention relates to nuclear engineering, in particular to accident localization systems, and is intended to capture molten core components and their debris from a destroyed nuclear reactor vessel during beyond design basis accidents at nuclear power plants.
Особое место среди возможных аварийных ситуаций на АЭС занимают аварий с потерей теплоносителя первого контура. Невозможность залива активной зоны реактора многократно дублированными активными и пассивными системами аварийного охлаждения при авариях этого рода может перевести аварию в категорию запроектных с расплавлением активной зоны за счет остаточного тепловыделения и запаса аккумулированного тепла. A special place among possible emergency situations at nuclear power plants is occupied by accidents with loss of primary coolant. The impossibility of filling the reactor core with repeatedly duplicated active and passive emergency cooling systems during accidents of this kind can transfer the accident into the beyond design category with core melting due to the residual heat generation and the accumulated heat reserve.
В результате возможно полное или частичное расплавление топлива в активной зоне, которое приведет к разрушению узлов конструкции реактора и, в конечном счете, к проплавлению днища корпуса реактора. As a result, a complete or partial melting of the fuel in the core is possible, which will lead to the destruction of the reactor structure and, ultimately, to the penetration of the bottom of the reactor vessel.
При расплавлении днища корпуса реактора расплавленные материалы активной зоны выльются на бетонное основание шахты реактора. Поэтому под корпусом реактора целесообразно устанавливать своеобразные барьеры различного рода ванны или ловушки расплавленных материалов активной зоны. Конструктивное оформление таких устройств для улавливания расплава (кориума) может быть различно и обусловлено конкретно решаемой задачей. When the bottom of the reactor vessel is melted, molten core materials will spill onto the concrete base of the reactor shaft. Therefore, it is advisable to establish peculiar barriers of various kinds of bathtubs or traps of molten core materials under the reactor vessel. The design of such devices for capturing the melt (corium) can be different and is due to a particular problem being solved.
Известно устройство для предотвращения проникновения в почву расплава активной зоны ядерного реактора, содержащее бетонную плиту, в которую встроен охлаждаемый приемный резервуар удержания расплава со средствами отклонения вбок расплава (см. Патент Франции N 2616578, кл. G 21 C 13/10, 1988 г. ). Средства отклонения расплава выполнены в виде концентрических полостей в бетонной плите, которые способствуют растеканию расплава по большей площади перед попаданием его в приемный резервуар. Тем самым достигается более эффективное охлаждение расплава в приемном резервуаре, поскольку теплосъем происходит с большой поверхности. В случае локализации всей массы расплава на небольшом участке, особенно при малой величине вязкости расплава, средства отклонения расплава не смогут распределить его должным образом, что не позволит осуществить требуемый режим охлаждения расплава. По этой причине возникает вероятность дальнейшего продвижения расплава вниз. A device is known for preventing penetration into the soil of a melt of the core of a nuclear reactor containing a concrete slab in which a cooled receiving vessel for holding the melt with means for deflecting to the side of the melt is integrated (see French Patent No. 2616578, CL G 21
Приемный резервуар может быть набран из большого числа автономных модулей, представляющих вертикальные цилиндрические колодцы с глухим дном, выполненные из жаростойкого материала (см. Патент Франции N 2683375, кл. G 21 C 9/016, 1993 г.). Верхние торцы колодцев закрыты пробками из легкоплавкого материала, которые разрушаются при поступлении кориума. Колодцы расположены с зазором, заполненным водой. Наличие приемной емкости, разделенной на отдельные приемные резервуары в виде модулей-колодцев не позволяет расплаву локализоваться в одном месте. Однако, при поступлении расплава в модели существует возможность застывания его в верхней части модуля, т.е. имеет место неполное заполнение модулей, что может привести к образованию над поверхностью модулей монолитной части расплава с вытекающими негативными последствиями образование критмассы, ограниченный теплосъем и пр. The receiving tank can be composed of a large number of autonomous modules, representing vertical cylindrical wells with a blind bottom, made of heat-resistant material (see French Patent N 2683375, CL G 21
Кроме того, описанные выше приемные устройства относятся к ловушкам сухого типа, в которых теплосъем от кориума происходит через жаропрочную стенку, что снижает отбор тепла. Наличие разделительной стенки затрудняет также перераспределение расхода охлаждающей среды между модулями в случае поступления в них разного количества расплава, что обуславливает неравномерное выделение тепла в разных модулях. In addition, the receiving devices described above belong to dry-type traps in which heat removal from the corium occurs through a heat-resistant wall, which reduces heat removal. The presence of a dividing wall also complicates the redistribution of the flow rate of the cooling medium between the modules in case of receipt of different amounts of melt in them, which leads to uneven heat generation in different modules.
Наряду с устройствами для улавливания расплава, исключающими прямой контакт расплава с охлаждающей средой, разработаны ловушки различной конфигурации, в которых расплав подвергается охлаждению при его непосредственном взаимодействии с хладагентом. Along with devices for collecting the melt, which exclude direct contact of the melt with the cooling medium, traps of various configurations have been developed in which the melt is cooled during its direct interaction with the refrigerant.
Известно улавливающее устройство, содержащее слой графитовых частиц, обладающих высокой теплопроводностью, расположенных в приемном резервуаре и устройство для заливки резервуара теплоносителем (см. Патент США N 4113560, кл. G 21 C 9/00, 1978 г.). Расплавленная активная зона, попадая в резервуар, отдает часть тепла графитовой структуре и, растекаясь, заполняет ее. Сверху на резервуар а расплавом подается теплоноситель, который перемещается через слой графитовых частиц вниз резервуара, снимая тепло с расплава. При достаточно высоком уровне теплосъема за счет прямого контактирования охлаждающей среды с кориумом, устройство не позволяет обеспечить разделение объема расплава на множество мелких фрагментов, что увеличило бы охлаждение в большей степени, а растекание расплава между графитовыми частицами затруднено вследствие застывания внешней границы расплава. Перемешивание же графита и воды с топливосодержащими массами может привести к достижению критичности. Known capture device containing a layer of graphite particles having high thermal conductivity, located in the receiving tank and a device for filling the tank with coolant (see US Patent N 4113560, CL G 21
Аналогичную конструкцию с точки зрения взаимодействия расплава с хладагентом имеет контейнер для приема расплава, содержащий набор блоков из вещества, растворяемого в окисной части расплава (см. Патент США N 4300983, кл. G 21 C 9/00, 1981 г.). Блоки окружены оболочкой из металла с точкой плавления ниже температуры расплава. После расплавления оболочек, сопровождаемого теплосъемом, расплав взаимодействует с веществом внутри блоков и образует легко растворимый водой состав, которая поступает сверху, охлаждая расплав и вымывая полученный состав. При этом в устройство также не предусмотрены средства, позволяющие разделять расплав на несколько объемов. В данном устройстве обеспечение подкритичности также представляется проблематичным. A similar construction from the point of view of the interaction of the melt with the refrigerant has a container for receiving the melt containing a set of blocks of a substance that is soluble in the oxide part of the melt (see US Patent No. 4300983, CL G 21
Наиболее близким к описываемому является устройство для улавливания расплавленных материалов из ядерного реактора, содержащее расположенную ниже корпуса реактора и предназначенную для охлаждающей жидкости камеру, в которой установлено средство для приема расплава (см. Заявка ЕПВ N 0392604, кл. G 21 C 9/016, 1990 г). Данное устройство относится к "мокрым" ловушкам, предусматривающим непосредственное охлаждение расплава жидкостью, заполняющей ванну. Средство для приема расплава выполнено в виде двутавровых балок, размещенных по высоте рядами параллельно друг другом с зазором. Причем направление расположения балок в соседних рядах ортогонально. Расплав, попадая в образованную таким образом ячеистую структуру, перемещается вниз по своеобразному извилистому лабиринту с заполненными водой пустотами между балками, распределяясь на множество отдельных потоков, ограниченных балками. Происходит интенсивных теплосъем с большого количества небольших объемов расплава. Closest to the described is a device for collecting molten materials from a nuclear reactor, containing located below the reactor vessel and designed for coolant chamber, in which the means for receiving the melt is installed (see Application EPO N 0392604, CL G 21
Тем не менее, в случае затвердевания первоначально поступающего объема расплава между балками, дальнейшее извилистое движение расплава по всему объему ячеистой структуры затруднено, что приводит к скапливанию расплава в одном месте и ухудшению условий его охлаждения. Ситуация усугубляется тем, что в данной конструкции отсутствует специальные области приема расплава, отделенные от полостей, заполненных охлаждающей жидкостью, поскольку структура, образованная балками, однородна. However, in the case of solidification of the initially incoming melt volume between the beams, further tortuous movement of the melt throughout the entire volume of the cellular structure is difficult, which leads to the accumulation of the melt in one place and the deterioration of its cooling conditions. The situation is aggravated by the fact that in this design there are no special areas for receiving the melt, separated from the cavities filled with coolant, since the structure formed by the beams is homogeneous.
Таким образом, все вышеописанные устройства для приема расплавленной активной зоны имеют существенный общий недостаток, связанный с отсутствием средств, позволяющих значительно уменьшить вероятность концентрации расплава в небольшом объеме приемных резервуаров. Наличие локализованной, достаточно большой массы топлива предлагается образование критмассы и снижает теплосъем. Thus, all the above-described devices for receiving the molten core have a significant common disadvantage associated with the lack of means to significantly reduce the likelihood of melt concentration in a small volume of receiving tanks. The presence of a localized, sufficiently large mass of fuel suggests the formation of critical mass and reduces heat removal.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для приема и локализации расплавленных компонентов активной зоны ядерного реактора, позволяющего в большей мере осуществить фрагментирование поступающего кориума. The objective of the present invention is to provide a device for receiving and localizing molten components of the active zone of a nuclear reactor, allowing more fragmentation of the incoming corium.
В результате решения задачи обеспечивается получения нового технического результата, заключающегося в том, что повышается степень разделения всей массы расплава на отдельные объемы при одновременном увеличении теплосъема. As a result of solving the problem, a new technical result is obtained, which consists in increasing the degree of separation of the entire mass of the melt into separate volumes while increasing the heat removal.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для улавливания расплавленных материалов из ядерного реактора, содержащем расположенную ниже корпуса реактора и предназначенную для охлаждающей жидкости камеру, в которой установлено средство для приема расплава, средство для приема расплава выполнено в виде вертикальных модулей, имеющих в поперечном сечении форму многоугольника, установленных друг относительно друга с зазором по смежным граням, верхние концы которых, соединены, по крайней мере, на части ширины грани. The specified technical result is achieved in that in a device for collecting molten materials from a nuclear reactor, comprising a chamber located below the reactor vessel and intended for cooling liquid, in which the means for receiving the melt are installed, the means for receiving the melt are made in the form of vertical modules having transverse cross-sectional shape of a polygon mounted relative to each other with a gap along adjacent faces, the upper ends of which are connected at least to part of the width of the face.
Отличительная особенность изобретения состоит в следующем. A distinctive feature of the invention is as follows.
Наличие вертикальных модулей, имеющих в поперечном сечении форму многоугольника, установленных с зазором по смежным граням, позволяет организовать в камере, заполненной охлаждающей жидкостью, приемную структуру, в которой расплав поступает в основном лишь в полости модулей, не заполняя зазоры между ними, что обусловлено соединением верхних концов смежных граней, по крайней мере, по части ширины грани. Такое выполнение модулей, находящихся в охлаждающей жидкости и заполненных этой жидкостью, позволяет рассредоточить расплав при одновременном обеспечении его прямого контакта с охлаждающей жидкостью. Причем данное условие выполняется лишь при соблюдении однородных геометрических размеров модулей в радиальном направлении, что возможно при выборе поперечного сечения модулей в виде многоугольника. The presence of vertical modules having a polygon cross-sectional shape, installed with a gap along adjacent faces, allows you to organize in the chamber filled with coolant a receiving structure in which the melt enters mainly only in the cavity of the modules, without filling the gaps between them, due to the connection the upper ends of adjacent faces, at least in terms of the width of the face. This embodiment of the modules in the coolant and filled with this fluid allows the melt to be dispersed while ensuring its direct contact with the coolant. Moreover, this condition is satisfied only if the uniform geometric dimensions of the modules in the radial direction are observed, which is possible when choosing the cross section of the modules in the form of a polygon.
Кроме того, поперечное сечение, по крайней мере, части модулей имеет форму правильного многоугольника, например треугольника, прямоугольника, шестиугольника. Модули могут быть выполнены в виде цельнотянутого профиля и/или сварными и из материала, содержащего поглотитель нейтронов, в частности из бористой стали. In addition, the cross section of at least part of the modules has the shape of a regular polygon, for example a triangle, a rectangle, a hexagon. The modules can be made in the form of a seamless profile and / or welded and from a material containing a neutron absorber, in particular from boron steel.
Верхние концы смежных граней модулей соединены посредством рассекателей потока, выполненных целиком из тугоплавкого материала или имеющих наружную поверхность, снабженную тугоплавким покрытием и/или чехлом, а в нижней части, по крайней мере, одного модуля установлена тугоплавкая приемная чаша. The upper ends of the adjacent faces of the modules are connected by means of flow dividers made entirely of refractory material or having an outer surface provided with a refractory coating and / or a cover, and a refractory receiving cup is installed in the lower part of at least one module.
Модули имеют открытие или закрытие нижние торцы, а внутри модулей расположены элементы для задерживания и/или распределения расплава, перекрывающие часть поперечного сечения модуля. Элементы для задерживания и распределения расплава выполнены из тугоплавкого материала или их наружная поверхность, обращенная в сторону поступления расплава, выполнена из тугоплавкого материала. Причем наружная поверхность элементов для задержания и распределения расплава, обращенная в сторону поступления расплава, имеет корытообразный и/или U образный профиль. The modules have opening or closing bottom ends, and inside the modules there are elements for holding and / or distributing the melt, covering part of the module cross section. Elements for retaining and distributing the melt are made of refractory material or their outer surface facing the melt is made of refractory material. Moreover, the outer surface of the elements for retaining and distributing the melt, facing the melt, has a trough-like and / or U-shaped profile.
На гранях модулей, в частности под элементами для задержания и распределения расплава, выполнены отверстия. Смежные грани соседних модулей соединены посредством тугоплавких дистанционирующих элементов. Holes are made on the faces of the modules, in particular under the elements for retaining and distributing the melt. Adjacent faces of adjacent modules are connected by refractory spacing elements.
Под модулями целесообразно расположить ячеистую структуру в виде столбиков и/или пластин, содержащих нейтронопоглощающий материал. Предпочтительно выполнить ячеистую структуру в виде вертикальных оболочек, имеющих в поперечном сечении форму многоугольника, установленных друг относительно друга с зазором по смежным граням, верхние концы которых соединены, по крайней мере, на части ширины грани. Смежные грани соседних оболочек ячеистой структуры могут быть соединены посредством тугоплавких дистанционирующих элементов, а оболочки выполнены из бористой стали. Under the modules, it is advisable to arrange the cellular structure in the form of columns and / or plates containing neutron-absorbing material. It is preferable to perform a cellular structure in the form of vertical shells having a polygon cross-sectional shape, mounted relative to each other with a gap along adjacent faces, the upper ends of which are connected at least to part of the width of the face. Adjacent faces of the adjacent shells of the cellular structure can be connected by means of refractory spacing elements, and the shells are made of boron steel.
Ячеистая структура снабжена внутри сборниками расплава, а в нижней части оболочек размещены тугоплавкие приемные чаши. The cellular structure is provided with melt collectors inside, and in the lower part of the shells are refractory receiving cups.
Между корпусом реактора и средством для приема расплава расположено устройство для распределения расплава, имеющие каналы, снабженные плавкими вставками, и/или установлен подводящий канал. Between the reactor vessel and the means for receiving the melt, a device for distributing the melt is located, having channels provided with fusible inserts, and / or a supply channel is installed.
Камера, предназначенная для охлаждающей жидкости, может быть выполнена в виде, по крайней мере, одного автономного блока и соединена через соединительные отверстия, по крайней мере, с одной емкостью, содержащей охлаждающую жидкость. A chamber intended for a coolant can be made in the form of at least one self-contained unit and connected through connecting holes to at least one container containing coolant.
На фиг. 1 изображена схема устройства для улавливания расплава; на фиг. 2 показан вариант расположения устройства для улавливания расплава относительно реактора; на фиг. 3 показан фрагмент средства для приема расплава; на фиг. 4 изображен отдельный модуль; на фиг. 5 приведено соединение верхних концов модулей; на фиг. 6 показана ячеистая структура в виде столбиков; на фиг. 7 сечение А А ячеистой структуры на фиг. 2; на фиг. 8 показано в плане сечения модулей в виде шестигранника; на фиг. 9 то же при сечении в виде квадрата; на фиг. 10 то же при сечении в виде треугольника; на фиг. 11 изображен вид "Б" на фиг. 3; на фиг. 12 вид "В" на фиг. 3. In FIG. 1 shows a diagram of a device for collecting melt; in FIG. 2 shows an arrangement of a device for collecting the melt relative to the reactor; in FIG. 3 shows a fragment of a melt receiving means; in FIG. 4 shows a separate module; in FIG. 5 shows the connection of the upper ends of the modules; in FIG. 6 shows a cellular structure in the form of columns; in FIG. 7, section A A of the cellular structure in FIG. 2; in FIG. 8 is a sectional view of modules in the form of a hexagon; in FIG. 9 the same for a cross-section in the form of a square; in FIG. 10 the same with a cross section in the form of a triangle; in FIG. 11 shows a view “B” in FIG. 3; in FIG. 12, view “B” in FIG. 3.
Устройство содержит камеру 1, заполненную охлаждающей жидкостью 2, располагаемую ниже корпуса 3 ядерного реактора 4. Камера 1 может быть выполнена как единое целое с шахтой 5 реактора, но может быть установлена в подреакторном пространстве как, по крайней мере, один автономный дополнительный блок 6 (фиг. 2). Блоки 6 можно располагать в свободных пространствах ниже реактора 4. Для поступления кориума в блоки 6 применяются подводящие каналы 7 (фиг. 2), выполненные, например, в виде желобов. The device comprises a
Внутри камеры 1 расположены вертикальные модули 8, установленные друг относительно друга с зазором 9 по смежным граням 10. Модули 8 целесообразно выполнять из материала 11, содержащего поглотитель нейтронов, например из бористой стали 12. Полости модулей 8 и зазоры между ними гидравлически связаны друг с другом посредством отверстий 13, выполненных в гранях 10 и за счет возможного выполнения торцев 14 модулей 8 открытыми для обеспечения охлаждения расплава и его подкритичности. Модули 8, расположенные в камере 1, залиты охлаждающей жидкостью 2, в качестве которой используется вода или вода, включающая добавки поглотителя нейтронов, в частности борированная вода.
Между днищем камеры 1 и модулями 8, например непосредственно на днище камеры 1, можно установить дополнительную ячеистую приемную структуру 15, выполненную, в частности, в виде столбиков 16 и/или пластин 17 из нейтронопоглощающего материала. Наиболее целесообразно для изготовления структуры 15 использовать отрезки (отходы), получаемые при изготовлении модулей 8, что обеспечивает подкритичность кориума в структуре 15. Between the bottom of the
Модули можно устанавливать непосредственно на днище камеры 1, а также на опоры 18, располагаемые внизу камеры 1 или блоков 6, или соединяемые со стенками камеры 1 или со стенками блоков 6. Соединение верхних концов 19 соседних модулей 8, по крайней мере, по части ширины их смежных граней 10 осуществлено посредством рассекателей 20 потока расплава, которые выполняют роль дистанционирующих элементов для образования зазора 9 между модулями. Рассекатели 20 изготовляются целиком из тугоплавкого материала 21 и соединяются с гранями модулей 8 известным образом, например сваркой (в случае выполнения модулей из нержавеющей стали) или резьбовыми элементами (при изготовлении модулей из борированной стали). Нижние концы модулей 8 соединены аналогичным образом. Целесообразно выполнить из тугоплавкого материала лишь наружную поверхность рассекателей 20, для чего она снабжена тугоплавким покрытием 22 и/или чехлом 23. The modules can be installed directly on the bottom of the
Поперечное сечение модулей 8 представляет собой многоугольник, предпочтительно правильный, в виде шестиугольника 24, прямоугольника 25, или треугольника 26. Модули 8 могут быть выполнены в виде цельнотянутого профиля 27 или сварными из отдельных пластин 28. The cross section of the
Внутри модулей 8 размещаются элементы 29 для удерживания и распределения расплава, перекрывающие часть поперечного сечения модулей 8. Элементы 29 могут быть выполнены целиком из тугоплавкого материала 30 или их наружная поверхность 31, обращенная к поступающему расплаву, выполнена из тугоплавкого материала. Наружная поверхность 31 имеет корытообразный или U-образный профиль 32, что способствует увеличению массы расплава, задерживаемого одним элементом. Отверстия 13 выполняют предпочтительно под элементами 29, что предотвращает попадание расплава в зазор 9. Причем проходное сечение отверстий 13 выбрано из условия обеспечения перетекания воды из зазоров 9 в модули 8, т.к. замещение воды в зазоре 9, выполняющей вместе с модулям 8 роль ловушки быстрых нейтронов, может привести к росту размножения нейтронов и, тем самым привести к достижению критичности. Inside the
Выше уровня охлаждающей жидкости 2 на пути потока расплава размещено устройство 33 для распределения расплава. Устройство 33, имеющие каналы 34 для разбиения потока расплава на отдельные части, можно установить непосредственно в шахте 5 реактора и/или в верхней части камеры 1 или блока 6, т.е. между корпусом реактора и средством для приема расплава. Каналы 34 снабжаются плавкими вставками 35, которые разрушаются при попадании расплава на устройство 33. Above the level of
Выполнение структуры 15 из вертикальных оболочек 36 идентичных модулям 8, позволяет не только обеспечить максимальную подкритичность, но и сделать конструкцию наиболее технологичной. Оболочки 36 имеют в поперечном сечении форму многоугольника (предпочтительно с профилем аналогичным профилю модуля) и установлены друг относительно друга с зазором 37 по смежным граням 38. Верхние концы оболочек 36 также соединены между собой на части ширины граней 38. Смежные грани 10 модулей 8 и смежные грани 38 оболочек 36, соответственно, соединены между собой посредством тугоплавких дистанционирующих элементов 39, устанавливаемых в нижней части данных узлов. The implementation of the
Верхние части оболочек 36 могут быть снабжены дистанционирующими элементами 40, по форме совпадающими с рассекателями 20 и выполненными из тугоплавкого материала 41. Внутри оболочек 36 также устанавливаются сборники 42 расплава. The upper parts of the
В нижних частях модулей 8 и оболочек 36 и под открытыми торцами 14 модулей 8 располагаются тугоплавкие приемные чаши 43. In the lower parts of the
Камера 1 для охлаждающей жидкости и блоки 6 дополнительно соединяются через соединительные отверстия 44 и 45 с емкостями 46, содержащими охлаждающую жидкость. Причем в режиме ожидания камера 1 и блок могут не содержать охлаждающей жидкости, оставаясь сухими. Для выхода пара и выравнивания давления предусмотрены отверстия 47. The
Охлаждение стенок камеры 1, блоков 6 и емкостей 46 осуществляется дополнительно теплообменными трубами 48. The cooling of the walls of the
При незначительной доработке в качестве модулей 8 и оболочек 36 могут быть использованы элементы существующих уплотнений бассейнов выдержки реакторов ВВЭР-1000, которые представляют собой в значительной степени аналогичную конструкцию. В этом состоит дополнительная особенность изобретения, позволяющая значительно снизить затраты на разработку и изготовление. With a slight improvement, as
Примером выполнения такого устройства может служить конструкция, состоящая из шестигранных труб из бористой стали, используемых в стеллажах уплотненного хранения топлива реактора ВВЭР-1000 с размером под "ключ" 257 мм, толщиной стенки 6 мм. При установке таких труб с шагом 300 мм в шахте реактора можно разместить 400 труб. При этом объем для принятия расплава при высоте ловушки 2 м составит 40 куб.м. Вся топливная композиция, которая занимает объем в 8 куб.м, может разместиться лишь в 80 трубах, площадь поверхности которых составит 120 кв. м. Наличие гарантированного зазора между трубами порядка 40 50 мм (при указанных выше размерах труб и шаге их установки) позволяет обеспечить значение Кэфф равное 0,88, что исключает достижение критичности.An example of such a device can be a structure consisting of hexagonal boron steel pipes used in the shelves of compacted fuel storage of the VVER-1000 reactor with a key size of 257 mm and a wall thickness of 6 mm. When installing such pipes in increments of 300 mm, 400 pipes can be placed in the reactor shaft. The volume for accepting the melt at a trap height of 2 m will be 40 cubic meters. The entire fuel composition, which occupies a volume of 8 cubic meters, can accommodate only 80 pipes, the surface area of which will be 120 square meters. m. The presence of a guaranteed gap between the pipes of the order of 40 to 50 mm (with the above pipe sizes and the step of their installation) allows you to provide a value of K eff equal to 0.88, which eliminates criticality.
Устройство функционирует следующим образом. Расплав с компонентами активной зоны, вытекая из разрушенного корпуса 3 ядерного реактора 4, поступает непосредственно на устройство 33 для распределения расплава или в подводящий канал 7, а затем в устройство 33, где предварительно разбивается на отдельные потоки. Разбиение расплава активной зоны каналами 34 устройства 33 и подводящими каналами 7 позволяет разнести во времени количество расплава, поступающего в воду, и таким образом предотвращает возможность парового взрыва, а также обеспечивает улучшение условий охлаждения расплава путем его рассредоточения. Далее кориум попадает в камеру 1, где начинает охлаждаться при соприкосновении с охлаждающей жидкостью 2. The device operates as follows. The melt with core components, flowing out of the destroyed casing 3 of the nuclear reactor 4, goes directly to the
В случае выполнения камеры 1 или блока 6 в режиме ожидания без охлаждающей жидкости 2, предварительно следует обеспечить подачу жидкости в камеру 1 и блоки 6, что может быть произведено любым известным путем. Например, охлаждающая жидкость в режиме ожидания в емкости 46, расположенной выше камеры 1 (фиг. 2) и изолированной от камеры 1 плавкими вставками 35 в каналах 34 и отверстием 49 с плавкой вставкой. При поступлении кориума на устройство 33 происходит нагрев плавких вставок 35 (фиг. 2), их расплавление и освобождение каналов 34 и отверстий 49 для поступления воды в блок 6. Затем расплав растекается по модулям 8, чему способствуют рассекатели 20 потока расплава, практически не попадая в зазоры 9 между гранями модулей 8. Проникая в полости модулей 8, заполненные жидкостью 2, кориум интенсивно охлаждается. Образующийся пар жидкости 2 выполняет роль смазки между стенками модулей 8 и поступающим расплавом, что уменьшает вероятность закупоривания полости модуля 8 затвердевшим расплавом. In the case of the execution of the
При поступлении достаточно большого количества расплава в район нескольких модулей 8, возрастает интенсивность парообразования жидкости 2. Под расплавом образуется паровая полость повышенного давления, воздействующая на кориум в полости модуля 8 как на поршень, перемещая его вверх. В результате, масса расплава, находящаяся над таким модулем, будет растекаться по соседним модулям, заполняя их полости. Если количества охлаждающей жидкости, находящейся в зазоре между смежными гранями модулей 8, достаточно для снятия тепла от расплава, поступающего в один из модулей 8, то такой модуль будет заполнен полностью, т.к. паровая прослойка между расплавом и стенками модуля 8 позволяет двигаться вниз даже затвердевшему расплаву, исключая его адгезию со стенками модулей 8. Именно в этом состоит свойство саморегулируемости описываемой конструкции, позволяющее распределить расплав по большому объему камеры в зависимости от условий охлаждения в том или ином модуле. Upon receipt of a sufficiently large amount of melt in the region of
Расплав, перемещающейся в полости модулей 8, удерживается и распределяется элементами 29, на которых остается часть расплава, поступающего внутрь модуля 8. Остальная часть расплава может быть собрана в приемных чашах 43, выполненных из тугоплавкого материала, В которых расплав застывает. В случае проникновения части расплава в ячеистую структуру 15, он скапливается в сборниках 42 расплава и приемных чашах 43, выполненных также из тугоплавкого материала. The melt moving in the cavity of the
Следует отметить, что в данном техническом решении основная масса расплава удерживается в пределах модулей 8, а попадание расплава в структуру 15 возможно в случае выполнения торцов 14 модулей 8 открытыми или в случае проплавления элементов конструкции модулей 8, в частности при разрушении закрытых торцев. It should be noted that in this technical solution, the bulk of the melt is held within the limits of
В камере 1 дополнительно можно установить теплообменное устройство (на чертежах не показано) для снижения температуры охлаждающей жидкости 2, которая за счет естественной (и/или принудительной) циркуляции в зазорах 9 снимает тепло от расплава. Более быстрое заполнение жидкость 2 ( при ее выпаривании ) зазоров 9 и полостей модулей 8, происходит за счет отверстий 13 в стенках модулей 8 через открытые торцы 14 модулей 8. In the
Расплав, попавший в зазор 9, беспрепятственно опускается в ячеистую структуру 15, расположенную ниже модулей 18 и не вытесняет воду из зазора 9, что обеспечивает гарантированную подкритичность. The melt that has fallen in the
В ячеистой структуре 15 полностью удается локализовать остатки расплава, не задержанные в модулях 8. In the
Подпитка охлаждающей жидкостью камеры 1 осуществляется через отверстия 44, соединяющие камеру 1 с емкостями 46, которые могут непосредственно примыкать к камере 1 или располагаться в свободных местах внутри защитной оболочки. Образовавшийся пар собирается в верхней части камеры 1 и по отверстиям 45 и отверстиям 47 выводится обычным путем, в частности на очистку, конденсацию и пр. The cooling fluid of the
Поэтому при попадании расплав в полости модулей 8 происходит его охлаждение, сопровождающееся уменьшением плотности воды в полости модулей 8, которая будет не выше плотности воды в зазорах 9, поскольку в них поступает вода (снизу) из емкостей 46, а количество расплава, которое может попасть в зазоры 9, существенно меньше за счет установки рассекателей 20 потока расплава (перекрывающие, в случае необходимости, полностью верхнее сечение зазоров 9), что создает необходимые условия для достижения подкритичности расплава в устройстве. Therefore, when the melt enters the cavity of the
Таким образом, описываемое устройство снижает локальные концентрации значительных масс расплава в небольших объемах приемной камеры, обеспечивая тем самым подкритичность при одновременном улучшении условий его охлаждения. Thus, the described device reduces local concentrations of significant masses of the melt in small volumes of the receiving chamber, thereby providing subcriticality while improving its cooling conditions.
Claims (34)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595106434A RU2100853C1 (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Molten material trap for nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595106434A RU2100853C1 (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Molten material trap for nuclear reactor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95106434A RU95106434A (en) | 1997-04-27 |
RU2100853C1 true RU2100853C1 (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=20167108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9595106434A RU2100853C1 (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Molten material trap for nuclear reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2100853C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750230C1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-06-24 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor |
-
1995
- 1995-04-27 RU RU9595106434A patent/RU2100853C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Франции N 2616578, кл. G 21 C 13/10, 1988. Патент Франции N 2683375, кл. G 21 C 9/016, 1993. Патент США N 4113560, кл. G 21 C 9/00, 1978. Патент США N 4300983, кл. G 21 C 9/00, 1981. Заявка ЕПВ N 0392604, кл. G 21 C 9/016, 1990. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750230C1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-06-24 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor |
WO2022103301A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-19 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95106434A (en) | 1997-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4237245C2 (en) | Nuclear reactor with a device for recovering the core after its accidental melting | |
RU2163402C2 (en) | Device and method for entrapping and cooling down core melt | |
US5307390A (en) | Corium protection assembly | |
KR100597723B1 (en) | Passive Cooling and Arresting Device for Molten Core Material | |
US5315625A (en) | Method for protecting the base of the reactor container in nuclear power plants, and a device for implementing the method | |
US5659589A (en) | Device for collecting and cooling reactor-meltdown products | |
EP2581913B1 (en) | Core catcher having an integrated cooling path | |
JPS6039998B2 (en) | Core molten material capture device | |
JP3100460B2 (en) | Equipment for recovering and cooling the reactor core in the molten core state | |
DE4032736C2 (en) | Cooling devices in the foundation area of a nuclear reactor for cooling a meltdown in a hypothetical accident | |
JP3285659B2 (en) | Recovery device for molten reactor core | |
CZ283111B6 (en) | Apparatus for cooling a nuclear pile core and for the protection of a nuclear reactor concrete structure with a core melted due to failure | |
US5347556A (en) | Corium shield | |
US6195405B1 (en) | Gap structure for nuclear reactor vessel | |
RU2100853C1 (en) | Molten material trap for nuclear reactor | |
Na et al. | One-dimensional ex-vessel coolability analysis of debris beds formed in OPR1000 pre-flooded reactor cavity | |
RU2163037C1 (en) | Device for catching molten materials from nuclear reactor | |
KR100549862B1 (en) | Cooling Device of Molten Core Penetrating a Reactor Vessel and The Process | |
DE2625357C3 (en) | Nuclear reactor in a refrigerated safety envelope enclosing it | |
RU2165108C2 (en) | Protective system of protective shell of water-cooled reactor plant | |
RU2164043C1 (en) | Device for entrapping molten materials from nuclear reactor | |
US20060269035A1 (en) | Ex-vessel core melt retention device preventing molten core concrete interaction | |
RU2070345C1 (en) | Device for trapping, cooling, and holding nuclear reactor core melt | |
RU2079904C1 (en) | Device for catching, cooling and confining of reactor core melt | |
RU2165652C2 (en) | Shielding system for water-moderated reactor unit containment |