WO2021188008A1 - Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора - Google Patents
Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021188008A1 WO2021188008A1 PCT/RU2020/000767 RU2020000767W WO2021188008A1 WO 2021188008 A1 WO2021188008 A1 WO 2021188008A1 RU 2020000767 W RU2020000767 W RU 2020000767W WO 2021188008 A1 WO2021188008 A1 WO 2021188008A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- truss
- melt
- multilayer body
- console
- membrane
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/016—Core catchers
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
- G21C15/182—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat comprising powered means, e.g. pumps
-
- 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
Definitions
- the invention relates to the field of nuclear energy, in particular, to systems ensuring the safety of nuclear power plants (NPP), and can be used in severe accidents leading to the destruction of the reactor vessel and its sealed shell.
- NPP nuclear power plants
- Prior art There is a known system [1] for the localization and cooling of the melt of the core of a nuclear reactor, containing a guide plate installed under the vessel of a nuclear reactor and resting on a cantilever truss mounted on embedded parts in the base of a concrete shaft a multilayer body, the flange of which is equipped with thermal protection , filler installed inside a multilayer body, consisting of a set of cassettes stacked on top of each other.
- the melt begins to flow into the hole formed under the influence of the residual pressure in the reactor vessel and gases escape, which propagate inside the volume of the multilayer vessel and inside the peripheral volumes located between the multilayer vessel, filler and a cantilever truss, in these volumes there is a rapid increase in gas pressure, as a result of which the destruction of the localization and cooling system of the melt in the zone of connection of the multilayer body with the cantilever truss can occur;
- the truss console and the multilayer body when the melt enters the multilayer body, the truss console and the multilayer body, as a result of heating, shock or seismic effects, can independently move relative to each other, which can lead to the destruction of their tight connection, and, consequently, disruption of the melt localization and cooling system.
- the known system [2] of localization and cooling of the melt of the core of a nuclear reactor containing a guide plate installed under the reactor vessel, and resting on a truss-console, mounted on embedded parts at the base of a concrete shaft, a multilayer body, the flange of which is equipped with thermal protection, filler, installed inside a multilayer body, consisting of a set of cassettes stacked on top of each other.
- This system in accordance with its design features, has the following disadvantages, namely: - at the moment of penetration (destruction) of the reactor vessel by the core melt, the melt begins to flow into the hole formed under the influence of the residual pressure in the reactor vessel and gases escape, which propagate inside the volume of the multilayer vessel and inside the peripheral volumes located between the multilayer vessel, filler and a cantilever truss, in these volumes there is a rapid increase in gas pressure, as a result of which the destruction of the localization and cooling system of the melt in the zone of connection of the multilayer body with the cantilever truss can occur;
- the truss console and the multilayer body when the melt enters the multilayer body, the truss console and the multilayer body, as a result of heating, shock or seismic effects, can independently move relative to each other, which can lead to the destruction of their tight connection, and, consequently, to disruption of the melt localization and cooling system.
- the known system [3] of localization and cooling of the melt of the core of a nuclear reactor containing a guide plate installed under the body of a nuclear reactor, and resting on a truss-console, mounted on embedded parts at the base of a concrete shaft, a multilayer body, the flange of which is equipped with thermal protection, filler, installed inside the multilayer body, consisting of a set of cassettes mounted on top of each other, each of which contains one central and several peripheral holes, water supply valves installed in nozzles located along the perimeter of the multilayer body in the area between the upper cassette and the flange.
- the melt begins to flow out and gases escape, which propagate inside the volume of the multilayer vessel and inside the peripheral volumes located between the multilayer vessel, the filler and the console truss, in these volumes a rapid increase in gas pressure occurs, as a result of which destruction of the system of localization and cooling of the melt in the zone of connection of the multilayer body with the truss-console;
- the truss console and the multilayer body when the melt enters the multilayer body, the truss console and the multilayer body, as a result of heating, shock or seismic effects, can independently move relative to each other, which can lead to the destruction of their tight connection, and, consequently, to disruption of the melt localization and cooling system.
- the technical result of the claimed invention is to improve the reliability of the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor, increasing the efficiency of heat removal from the core melt of a nuclear reactor.
- the system of localization and cooling of the melt of the core of a nuclear reactor containing a guide plate installed under the nuclear reactor vessel, and resting on a cantilever truss mounted on embedded parts in the base of a concrete shaft is a multilayer body designed to receive and distribution of the melt, the flange of which is equipped with thermal protection, a filler consisting of several stacked cassettes, each of which contains one central and several peripheral holes, water supply valves installed in nozzles located along the perimeter of the multilayer body in the area between the upper cassette and flange, according to the invention additionally comprises a convex membrane installed between the flange of the multilayer body and the lower surface of the truss-console in such a way that the convex side faces outside the multilayer body, while in the upper part of the membrane is convex in the connection zone thermal resistance elements are made with the lower part of the console truss, which are connected to each other by welding with the formation of a contact gap; inside the multilayer
- One essential feature of the claimed invention is the presence in the system of localization and cooling of the core melt of a nuclear reactor of a convex membrane installed between the flange of the multilayer body and the lower surface of the truss-console in such a way that the convex side faces outside the multilayer body, while in the upper part of the membrane
- the elements of thermal resistance are made of convex shape in the zone of connection with the lower part of the truss-console, which are connected to each other by means of welding with the formation of a contact gap.
- This design makes it possible to seal the multilayer body from flooding with water supplied to cool the outer surface of the multilayer body, to provide independent radial-azimuthal thermal expansion of the truss-console, to provide axial-radial thermal expansion of the multilayer body, to ensure independent movements of the truss-console and the multilayer body during seismic and shock mechanical effects on the equipment elements of the melt localization and cooling system.
- Another significant feature of the claimed invention is the presence in the system of localization and cooling of the melt of the core of a nuclear reactor, thermal protection suspended from the truss-console and overlapping the upper part of the thermal protection of the flange of the multilayer vessel with the formation of a gap that prevents direct impact from the side of the core melt and from the side of gas-dynamic flows from the reactor vessel to the zone of hermetic connection of the multilayer vessel with the console-truss.
- annular bridge with holes is installed, which provides overlapping of the gap between the thermal protection of the vessel flange and the thermal protection.
- An annular bulkhead with holes forms a kind of gas-dynamic damper, which allows to provide the necessary hydraulic resistance when the vapor-gas mixture moves from the internal volume of the reactor vessel to the space located behind the outer surface of the thermal protection, and to reduce the rate of pressure growth at the periphery, at the same time increasing the time for the rise of this pressure, which provides the necessary time to equalize the pressure inside and outside the multilayer body.
- FIG. 1 shows a system for localizing and cooling the core of a nuclear reactor, made in accordance with the claimed invention.
- FIG. 2 shows the area between the upper filler cassette and the lower surface of the truss-console.
- FIG. 3 shows a general view of the thermal protection made in accordance with the claimed invention.
- FIG. 4 shows a fragment of a thermal protection in section, made in accordance with the claimed invention.
- FIG. 5 shows the area of attachment of the thermal protection to the truss-console.
- FIG. 6 shows an annular bridge made in accordance with the claimed invention.
- FIG. 7 shows a general view of a membrane made in accordance with the claimed invention.
- FIG. 8 shows the area of connection of the membrane with the lower surface of the truss-console.
- FIG. 9 shows the zone of connection of the membrane with the lower surface of the truss-console, made using additional plates.
- a system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor containing a guide plate (1) installed under the body (2) of a nuclear reactor.
- the guide plate (1) rests on the cantilever truss (3).
- Under the truss-console (3) at the base of the concrete shaft there is a multilayer body (4) installed on embedded parts and designed to receive and distribute the melt.
- the flange (5) of the multilayer body (4) is equipped with thermal protection (6).
- a filler (7) is placed inside the multilayer body (4).
- the filler (7) consists of several cassettes (8) stacked on top of each other. Each of the cassettes (8) has one central and several peripheral holes (9).
- a convex membrane (12) is installed between the flange (5) of the multilayer body (4) and the lower surface of the truss-console (3).
- the convex side of the diaphragm (12) faces outside the multilayer body (4).
- elements (13) of thermal resistance are made in the upper part of the membrane (12) of a convex shape in the area of connection with the lower part of the truss-console (3).
- the elements (13) of thermal connection are connected to each other by welding with the formation of a contact gap (14).
- Thermal protection (15) is installed inside the multilayer body (4).
- Thermal protection (15) consists of external (21), internal (24) shells and a bottom (22).
- the thermal protection (15) is suspended from the truss-console (3) by means of thermally destructible fasteners (19), which installed in the heat-conducting flange (18) of the thermal protection (15).
- the thermal protection (15) is installed in such a way that it overlaps the upper part of the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4), between which an annular jumper (16) with holes (17) is installed in the overlapping area.
- the outer shell (21) is made in such a way that its strength is higher than the strength of the inner shell (24) and the bottom (22).
- the space between the outer shell (21), the bottom (22) and the inner shell (24) is filled with melting concrete (26).
- the melting concrete (26) is held (held together) by vertical (23), long radial (25) and short radial (27) rebars.
- the claimed system for localizing and cooling the melt of the core of a nuclear reactor operates as follows.
- the core melt At the moment of destruction of the nuclear reactor vessel (2), the core melt, under the influence of the hydrostatic pressure of the melt and the residual excess gas pressure inside the nuclear reactor vessel (2), begins to flow to the surface of the guide plate (1) held by the console truss (3).
- the melt flowing down the guide plate (1), enters the multilayer body (4) and comes in contact with the filler (7).
- the thermal protection undergoes melting (15). Partially destroying, thermal protection (15), on the one hand, reduces the thermal effect of the core melt on the protected equipment, and on the other hand, reduces the temperature and chemical activity of the melt itself.
- Thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) provides protection of its upper thick-walled inner part from the thermal effect from the side of the core melt mirror from the moment the melt enters the filler (7) and until the end of the interaction of the melt with the filler, that is, until the beginning of water cooling of the crust located on the surface of the core melt.
- Thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer casing (4) is installed in such a way that it provides protection of the inner surface of the multilayer casing (4) above the level of the core melt formed in the multilayer casing (4) in the process of interaction with the filler (7) , namely, that upper part of the multilayer casing (4), which has a greater thickness compared to the cylindrical part of the multilayer casing (4), providing normal (without a crisis of heat transfer in the boiling mode in a large volume) heat transfer from the core melt to water located with the outer side of the multilayer body (4).
- the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) is heated and partially destroyed, screening the thermal radiation from the side of the melt mirror.
- the geometrical and thermophysical characteristics of the thermal protection (6) of the flange (5) of a multilayer body (4) are selected in such a way that under any conditions they provide its shielding from the side of the melt mirror, which, in turn, ensures the independence of the protective functions from the time of completion of the processes physicochemical interaction of the core melt with the filler (7).
- the presence of thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) makes it possible to ensure the performance of protective functions before the start of water supply to the crust located on the surface of the core melt.
- Thermal protection (15), as shown in FIG. 1 and 3, suspended from the truss-console (3) above the upper level of thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4), with its lower part it covers the upper part of the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) , providing protection from the effects of thermal radiation from the mirror of the core melt not only of the lower part of the truss-console (3), but also of the upper part thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4).
- Geometrical characteristics such as the distance between the outer surface of the thermal protection (15) and the inner surface of the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4), as well as the overlap height of the said thermal protections (15 and 6) are selected in such a way that the resulting As a result of this overlap, the slotted gap prevented a direct impact on the zone of the sealed connection of the multilayer vessel (4) with the cantilever truss (3) both from the side of the moving core melt and from the side of gas-dynamic flows leaving the vessel (2) of the reactor.
- an annular bridge (16) with holes (17) provides overlap of the slotted gap between the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) and the thermal protection (15), and forms a kind of gas-dynamic damper, which makes it possible to provide the required hydraulic resistance when the vapor-gas mixture moves from the inner volume of the reactor vessel (2) to the space located behind the outer surface of the thermal shield (15), and to reduce the rate of pressure growth at the periphery, while increasing the time of this pressure rise, which provides the necessary time to equalize the pressure inside and outside the multilayer body (4).
- the most active movement of the vapor-gas mixture occurs at the moment of destruction of the vessel (2) of the reactor (2) at the initial stage of the outflow of the core melt.
- the residual pressure in the reactor vessel (2) affects the gas mixture in the multilayer vessel (4), which leads to an increase in pressure at the periphery of the inner volume of the multilayer vessel (4).
- the thermal protection (15) consists of a heat-insulating flange (18) connected to the flange of the truss-console (3) by means of thermally destructible fasteners (19), the outer shell (21), the inner shell (24), the bottom ( 22), vertical ribs (20).
- the space between the outer shell (21), the bottom (22) and the inner the shell (24) is filled with melting concrete (26).
- Melting concrete (26) absorbs thermal radiation from the side of the melt mirror in the entire range of its heating and phase transformation from a solid state into a liquid.
- the thermal protection (15) includes vertical reinforcing bars (23), long radial reinforcing bars (25), and short radial reinforcing bars (27) reinforcing melting concrete (26).
- the membrane (12) of a convex shape installed between the flange (5) of the multilayer body (4) and the lower surface of the truss-console (3) in the space located behind the outer surface of the thermal protection (15), ensures the sealing of the multilayer body (4 ) from flooding with water supplied to cool its outer surface.
- the membrane (12) provides independent radial-azimuthal thermal expansion .. the truss-console (3) and axial-radial thermal expansion of the multilayer body (4), provides independent movements of the truss-console (3) and the multilayer body (4) during seismic and shock mechanical impacts on the equipment elements of the localization and cooling system of the core melt of a nuclear reactor.
- the membrane (12) is placed in a protected space formed by the thermal protection (6) of the flange (5) multilayer body (4) and thermal protection (15) suspended from the truss-console (3).
- the membrane (12) After the beginning of the flow of cooling water inside the multilayer body (4) on the crust located on the surface of the melt, the membrane (12) continues to perform its functions of sealing the internal volume multilayer body (4) and separation of internal and external environments. In the mode of stable water cooling of the outer surface of the multilayer body (4), the membrane (12) does not collapse, being cooled by water from the outside.
- the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) and thermal protection (15) gradually deteriorate, the overlapping zone of the thermal protections (15 and 6) gradually decreases to complete destruction of the overlap zone. From this moment, the effect of thermal radiation on the membrane (12) from the side of the mirror of the core melt begins. The membrane (12) begins to heat up from the inside, however, due to its small thickness, the radiant heat flux cannot ensure the destruction of the membrane (12) if the membrane (12) is under the level of the cooling water.
- the membrane (12) is connected to the lower surface of the truss-console (3) by means of thermal resistance elements (13) connected to each other. the other by welding with the formation of a contact gap (14).
- a pocket (28) is formed, protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4), covering the membrane (12) from thermal radiation from the side of the melt mirror, provide cooling of the membrane (12), but these conditions of impaired heat transfer cannot provide effective heat removal in case of strong heating by radiant heat fluxes from the side of the mirror of the melt with the destruction of thermal protections (15 and 6).
- the constructive arrangement of the pocket (28) (the position of the junction of the membrane (12) with the truss-console (3) in the radial and axial directions) relative to the position of the level of the mirror of the melt depends on the position of the maximum level of water supplied to cool the outer surface of the multilayer body (4), the higher this level, the further the pocket (28) is from the position of the level of the mirror of the melt (from the plane of thermal radiation).
- the place of destruction of the membrane (12) is structurally designed in its upper part on the border with the lower plane of the truss-console (3) in the zone formed at the level of the location of the maximum water level located around the multilayer body (4) from the outside, ensuring when the membrane is destroyed ( 12) gravity flow of cooling water into the inner space of the multilayer body (4) from above to the melt crust in the zone closest to the inner surface of the multilayer body (4).
- the membrane (12) is destroyed as a result of heating and deformation. - This process occurs simultaneously with the destruction of thermal protection (15) and thermal protection (6) of the flange (5) of the body (4), destruction and melting of which reduces the shading of the membrane (12) from the action of radiant heat fluxes from the side of the melt mirror, increasing the effective area of action of thermal radiation on the membrane (12).
- the process of heating, deformation and destruction of the membrane (12) will develop from top to bottom until the destruction of the membrane (12) leads to the flow of cooling water inside the multilayer body (4) onto the melt crust.
- the membrane (12) heats up as follows: first, in the pocket (28) there is a deterioration of heat exchange and a crisis of boiling of water in the pocket (28) develops with the formation of an overheated vapor bubble, which prevents heat removal from membrane (12), then the upper part of the membrane (12) overheats in the area of the contact gap (14), and then - its deformation and destruction. V As a result of the destruction of the membrane (12), cooling water begins to flow through the cracks into the multilayer body (4) from above to the melt crust.
- the first condition is achieved by using a convex membrane (12), for example, a semicircular membrane facing the cooling water or steam-water mixture, in this case, two zones appear in the zone of impaired heat transfer: above and below the middle of the membrane (12).
- the use of a concave membrane does not give such an effect - the center of the membrane (12) is located in the zone of impaired heat transfer, which does not allow heating the zone of attachment of the membrane (12) to the truss-console (3) to destruction.
- the second condition is achieved by fabricating a membrane (12) from vertically oriented sectors (30) connected by welded joints (31), as shown in Fig. 7, which provide vertical inhomogeneities, periodically located around the perimeter of the membrane (12), contributing to vertical failure.
- the geometrical characteristics of the membrane (12), together with the properties of the basic and welding materials used in the manufacture, make it possible to ensure directed vertical destruction of the membrane (12) when exposed to radiant heat fluxes from the side of the melt mirror.
- the membrane (12) not only seals the inner volume of the multilayer body (4) from uncontrolled water inflow, cooling the outer surface of the multilayer body (4) during normal (standard) water supply to the melt surface, but also protects the multilayer body (4) from overheating in case of failure of the cooling water supply inside the multilayer body (4) to the melt.
- the use of the membrane (12) as part of the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor made it possible to seal the multilayer vessel from flooding with water supplied to cool the outer surface of the multilayer vessel, independent radial-azimuthal thermal expansions of the truss-console, independent movements of the truss- console and multilayer vessel under seismic and shock mechanical effects on the equipment elements of the melt localization and cooling system, and the use of thermal protection (15) made it possible to provide the necessary hydraulic resistance when the vapor-gas mixture moves from the internal volume of the reactor vessel to the space located in the zone of the sealed connection of the multilayer vessel with a console farm, which, in aggregate, made it possible to increase the reliability of the system as a whole.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности, к системам, обеспечивающим безопасность атомных электростанций (АЭС), и может быть использовано при тяжелых авариях, приводящих к разрушению корпуса реактора и его герметичной оболочки. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, повышении эффективности отвода тепла от расплава активной зоны ядерного реактора. Технический результат достигается за счет применения в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора мембраны и тепловой защиты, установленные в зоне между многослойным корпусом и фермой-консолью.
Description
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Область техники Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности, к системам, обеспечивающим безопасность атомных электростанций (АЭС), и может быть использовано при тяжёлых авариях, приводящих к разрушению корпуса реактора и его герметичной оболочки.
Наибольшую радиационную опасность представляют аварии с расплавлением активной зоны, которые могут происходить при множественном отказе систем охлаждения активной зоны.
При таких авариях расплав активной зоны - кориум, расплавляя внутриреакторные конструкции и корпус реактора, вытекает за его пределы, и вследствие сохраняющегося в нем остаточного тепловыделения, может нарушить целостность герметичной рболочки АЭС - последнего барьера на пути выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду.
Для исключения этого необходимо локализовать вытекший из корпуса реактора расплав активной зоны (кориум) и обеспечить его непрерывное охлаждение, вплоть до полной кристаллизации. Эту функцию выполняет Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, которая предотвращает повреждения герметичной оболочки АЭС и тем самым защищает население и окружающую среду от радиационного воздействия при тяжелых авариях ядерных реакторов.
Предшествующий уровень техники Известна система [1] локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту, установленную под корпусом ядерного реактора, и опирающуюся на ферму-консоль, установленный на закладные детали в основании бетонной шахты многослойный корпус, фланец которого снабжен тепловой защитой,
наполнитель, установленный внутри многослойного корпуса, состоящий из набора кассет, установленных друг на друге.
Данная система, в соответствии со своими конструктивными особенностями, имеет следующие недостатки, а именно:
- в момент проплавления (разрушения) корпуса реактора расплавом активной зоны в образовавшееся отверстие под действием остаточного давления, имеющегося в корпусе реактора, начинает истекать расплав и выходят газы, которые распространяются внутри объёма многослойного корпуса и внутри периферийных объёмов, расположенных между многослойным корпусом, наполнителем и фермой-консолью, в этих объёмах происходит быстрое увеличение давления газа, в результате чего может произойти разрушение системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермой-консолью;
- при поступлении расплава внутрь многослойного корпуса, ферма- консоль и многослойный корпус в результате разогрева, ударнь или сейсмических воздействий могут независимо перемещаться относительно друг друга, что может привести к разрушению их герметичного соединения, и, следовательно, нарушению работы системы локализации и охлаждения расплава.
Известна система [2] локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту, установленную под корпусом ядерного реактора, и опирающуюся на ферму-консоль, установленный на закладные детали в основании бетонной шахты многослойный корпус, фланец которого снабжен тепловой защитой, наполнитель, установленный внутри многослойного корпуса, состоящий из набора кассет, установленных друг на друге.
Данная система, в соответствии со своими конструктивными особенностями, имеет следующие недостатки, а именно:
- в момент проплавления (разрушения) корпуса реактора расплавом активной зоны в образовавшееся отверстие под действием остаточного давления, имеющегося в корпусе реактора, начинает истекать расплав и выходят газы, которые распространяются внутри объёма многослойного корпуса и внутри периферийных объёмов, расположенных между многослойным корпусом, наполнителем и фермой-консолью, в этих объёмах происходит быстрое увеличение давления газа, в результате чего может произойти разрушение системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермой-консолью;
- при поступлении расплава внутрь многослойного корпуса, ферма- консоль и многослойный корпус в результате разогрева, ударных или сейсмических воздействий могут независимо перемещаться относительно друг друга, что может привести к разрушению их герметичного соединения, и, следовательно, нарушению работы системы локализации и охлаждения расплава.
Известна система [3] локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту, установленную под корпусом ядерного реактора, и опирающуюся на ферму-консоль, установленный на закладные детали в основании бетонной шахты многослойный корпус, фланец которого снабжен тепловой защитой, наполнитель, установленный внутри многослойного корпуса, состоящий из набора кассет, установленных друг на друге, каждая из которых содержит одно центральное и несколько периферийных отверстий, клапаны подачи воды, установленные в патрубках, расположенных по периметру многослойного корпуса в зоне между верхней кассетой и фланцем.
Данная система, в соответствии со своими конструктивными особенностями, имеет следующие недостатки, а именно:
- в момент проплавления (разрушения) корпуса реактора расплавом активной зоны в образовавшееся отверстие под действием остаточного
давления, имеющегося в корпусе реактора, начинает истекать расплав и выходят газы, которые распространяются внутри объёма многослойного корпуса и внутри периферийных объёмов, расположенных между многослойным корпусом, наполнителем и фермой-консолью, в этих объёмах происходит быстрое увеличение давления газа, в результате чего может произойти разрушение системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермой-консолью;
- при поступлении расплава внутрь многослойного корпуса, ферма- консоль и многослойный корпус в результате разогрева, ударных или сейсмических воздействий могут независимо перемещаться относительно друг друга, что может привести к разрушению их герметичного соединения, и, следовательно, нарушению работы системы локализации и охлаждения расплава.
Раскрытие изобретения
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, повышении эффективности отвода тепла от расплава активной зоны ядерного реактора.
Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются следующие:
- обеспечение герметизации многослойного корпуса от затопления водой, поступающей для охлаждения наружной поверхности многослойного корпуса; обеспечение независимых радиально-азимутальных тепловых расширений фермы-консоли; обеспечение независимых перемещений фермы-консоли и многослойного корпуса при сейсмических и ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава;
- обеспечение необходимого гидравлического сопротивления при движении парогазовой смеси из внутреннего объема корпуса реактора в пространство, расположенное в зоне герметичного соединения многослойного корпуса с фермой-консолью.
Поставленные задачи решаются за счет того, что система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту, установленную под корпусом ядерного реактора, и опирающуюся на ферму-консоль, установленный на закладные детали в основании бетонной шахты многослойный корпус, предназначенный для приема и распределения расплава, фланец которого снабжен тепловой защитой, наполнитель, состоящий из нескольких установленных друг на друга кассет, каждая из которых содержит одно центральное и несколько периферийных отверстий, клапаны подачи воды, установленные в патрубках, расположенных по периметру многослойного корпуса в зоне между верхней кассетой и фланцем, согласно изобретению дополнительна содержит мембрану выпуклой формы, установленную между фланцем многослойного корпуса и нижней поверхностью фермы-консоли таким образом, что выпуклая сторона обращена за пределы многослойного корпуса, при этом в верхней части мембраны выпуклой формы в зоне соединения с нижней частью фермы-консоли выполнены элементы термического сопротивления, соединенные друг с другом посредством сварки с образованием контактного зазора, внутри многослойного корпуса дополнительно установлена тепловая защита, содержащая внешнюю, внутреннюю обечайки и днище, подвешенная к ферме-консоли посредством термически разрушаемых крепежных изделий, установленных в теплопроводящий фланец тепловой защиты, и перекрывающая верхнюю часть тепловой защиты фланца многослойного корпуса, между которыми в зоне перекрытия установлена кольцевая перемычка с отверстиями, при этом внешняя обечайка выполнена таким образом, что её прочность выше прочности внутренней обечайки и днища, а на внешней обечайке нанесен слой
плавящегося бетона, разделённого на сектора вертикальными рёбрами и удерживаемого вертикальными, длинными радиальными и короткими радиальными арматурными стержнями.
Одним существенным признаком заявленного изобретения является наличие в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора мембраны выпуклой формы, установленной между фланцем многослойного корпуса и нижней поверхностью фермы-консоли таким образом, что выпуклая сторона обращена за пределы многослойного корпуса, при этом в верхней части мембраны выпуклой формы в зоне соединения с нижней частью фермы-консоли выполнены элементы термического сопротивления, соединенные друг с другом посредством сварки с образованием контактного зазора. Такая конструкция позволяет обеспечить герметизацию многослойного корпуса от затопления водой, поступающей для охлаждения наружной поверхности многослойного корпуса, обеспечить независимые радиально-азимутальных тепловые расширения фермы-консоли, обеспечить аксиально-радиальные тепловые расширения многослойного корпуса, обеспечить независимые перемещения фермы-консоли и многослойного корпуса при сейсмических и ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава.
Ещё одним существенным признаком заявленного изобретения является наличие в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора тепловой защиты, подвешенной к ферме-консоли и перекрывающей верхнюю часть тепловой защиты фланца многослойного корпуса с образованием щелевого зазора, препятствующего прямому ударному воздействию со стороны расплава активной зоны и со стороны газодинамических потоков из корпуса реактора в зону герметичного соединения многослойного корпуса с фермой-консолью.
Ещё одним существенным признаком заявленного изобретения является то, что в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного
реактора в зоне перекрытия тепловой защиты и тепловой защиты фланца многослойного корпуса установлена кольцевая перемычка с отверстиями, обеспечивающая перекрытие щелевого зазора между тепловой защитой фланца корпуса и тепловой защитой. Кольцевая перемычка с отверстиями, по своим функциональным возможностям, формирует своего рода газодинамический демпфер, который позволяет обеспечить необходимое гидравлическое сопротивление при движении парогазовой смеси из внутреннего объема корпуса реактора в пространство, расположенное за внешней поверхностью тепловой защиты, и снизить скорость роста давления на периферии, одновременно увеличивая время роста этого давления, что обеспечивает необходимое время для выравнивания давления внутри и снаружи многослойного корпуса.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображена система локализации и охлаждения расдшава активной зоны ядерного реактора, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 2 изображена зона между верхней кассетой наполнителя и нижней поверхностью фермы-консоли.
На фиг. 3 изображен общий вид тепловой защиты, выполненной в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 4 изображен фрагмент тепловой защиты в разрезе, выполненной в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 5 изображена зона крепления тепловой защиты к ферме-консоли.
На фиг. 6 изображена кольцевая перемычка, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 7 изображен общий вид мембраны, выполненной в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 8 изображена зона соединения мембраны с нижней поверхностью фермы-консоли.
На фиг. 9 изображена зона соединения мембраны с нижней поверхностью фермы-консоли, выполненная с использованием дополнительных пластин.
Варианты осуществления изобретения
Как показано на фиг. 1 - 9, система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту (1), установленную под корпусом (2) ядерного реактора. Направляющая плита (1) опирается на ферму-консоль (3). Под фермой-консолью (3) в основании бетонной шахты расположен многослойный корпус (4), установленный на закладные детали и предназначенный для приема и распределения расплава. Фланец (5) многослойного корпуса (4) снабжен тепловой защитой (6). Внутри многослойного корпуса (4) размещен наполнитель (7). Наполнитель (7) состоит из нескольких установленных друг на друга кассет (8). Каждая, из кассет (8) имеет одно центральное и несколько периферийных отверстий (9). По периметру многослойного корпуса (4) в его верхней части (в зоне между верхней кассетой (8) и фланцем (5)) расположены клапаны (10) подачи воды, установленные в патрубках (11). Между фланцем (5) многослойного корпуса (4) и нижней поверхностью фермы-консоли (3) установлена мембрана (12) выпуклой формы. Выпуклая сторона мембраны (12) обращена за пределы многослойного корпуса (4). В верхней части мембраны (12) выпуклой формы в зоне соединения с нижней частью фермы-консоли (3) выполнены элементы (13) термического сопротивления. Элементы (13) термического соединения соединены друг с другом посредством сварки с образованием контактного зазора (14). Внутри многослойного корпуса (4) установлена тепловая защита (15). Тепловая защита (15) состоит из внешней (21), внутренней (24) обечаек и днища (22). Тепловая защита (15) подвешивается к ферме-консоли (3) посредством термически разрушаемых крепежных изделий (19), которые
устанавливаются в теплопроводящий фланец (18) тепловой защиты (15). Тепловая защита (15) устанавливается таким образом, что она перекрывает верхнюю часть тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4), между которыми в зоне перекрытия установлена кольцевая перемычка (16) с отверстиями (17). Внешняя обечайка (21) выполнена таким образом, что её прочность выше прочности внутренней обечайки (24) и днища (22). Пространство между внешней обечайкой (21), днищем (22) и внутренней обечайкой (24) заполнено плавящимся бетоном (26). Плавящийся бетон (26) удерживается (скрепляется) посредством вертикальных (23), длинных радиальных (25) и коротких радиальных (27) арматурных стержней.
Заявленная система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, согласно заявленному изобретению, работает следующим образом.
В момент разрушения корпуса (2) ядерного реактора, расплав активной зоны, под действием гидростатического давления расплава и остаточного избыточного давления газа внутри корпуса (2) ядерного реактора, начинает поступать на поверхность направляющей плиты (1), удерживаемой фермой- консолью (3). Расплав, стекая по направляющей плите (1), попадает в многослойный корпус (4) и входит контакт с наполнителем (7). При секторном неосесимметричном стекании расплава происходит подплавление тепловой защиты (15). Частично разрушаясь, тепловая защита (15), с одной стороны, снижает тепловое воздействие расплава активной зоны на защищаемое оборудование, а с другой - уменьшает температуру и химическую активность самого расплава.
Тепловая защита (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) обеспечивает защиту его верхней толстостенной внутренней части от теплового воздействия со стороны зеркала расплава активной зоны с момента поступления расплава в наполнитель (7) и до окончания взаимодействия расплава с наполнителем, то есть, до момента начала охлаждения водой корки, расположенной на
поверхности расплава активной зоны. Тепловая защита (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) устанавливается таким образом, что позволяет обеспечить защиту внутренней поверхности многослойного корпуса (4) выше уровня расплава активной зоны, образующегося в многослойном корпусе (4) в процессе взаимодействия с наполнителем (7), именно той верхней части многослойного корпуса (4), которая имеет большую толщину по сравнению с цилиндрической частью многослойного корпуса (4), обеспечивающей нормальную (без кризиса теплообмена в режиме кипения в большом объёме) передачу тепла от расплава активной зоны к воде, находящейся с внешней стороны многослойного корпуса (4).
В процессе взаимодействия расплава активной зоны с наполнителем (7) тепловая защита (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) подвергается разогреву и частичному разрушению, экранируя тепловое излучение со стороны зеркала расплава. Геометрические и теплофизические характеристики тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного, корпуса (4) выбираются таким образом, что при любых условиях обеспечивают его экранирование со стороны зеркала расплава, благодаря чему, в свою очередь, обеспечивается независимость защитных функций от времени завершения процессов физико- химического взаимодействия расплава активной зоны с наполнителем (7). Таким образом, наличие тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) позволяет обеспечить выполнение защитных функций до начала подачи воды на корку, расположенную на поверхности расплава активной зоны.
Тепловая защита (15), как показано на фиг. 1 и 3, подвешенная к ферме- консоли (3) выше верхнего уровня тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4), своей нижней частью закрывает верхнюю часть тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4), обеспечивая защиту от воздействия теплового излучения со стороны зеркала расплава активной зоны не только нижней части фермы-консоли (3), но и верхней части
тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4). Геометрические характеристики, такие как расстояние между наружной поверхностью тепловой защиты (15) и внутренней поверхностью тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4), а также высота перекрытия указанных тепловых защит (15 и 6) выбраны таким образом, чтобы образовавшийся в результате такого перекрытия щелевой зазор, препятствовал прямому ударному воздействию на зону герметичного соединения многослойного корпуса (4) с фермой-консолью (3) как со стороны движущегося расплава активной зоны, так и со стороны газодинамических потоков, выходящих из корпуса (2) реактора.
Как показано на фиг. 6, кольцевая перемычка (16) с отверстиями (17) обеспечивает перекрытие щелевого зазора между тепловой защитой (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) и тепловой защитой (15), и образует, своего рода, газодинамический демпфер, что позволяет обеспечить необходимое гидравлическое сопротивление при движении парогазовой смеси из внутреннего объема корпуса (2) реактора в пространство, расположенное за внешней поверхностью тепловой защиты (15), и снизить скорость роста давления на периферии, одновременно увеличивая время роста этого давления, что обеспечивает необходимое время для выравнивания давления внутри и снаружи многослойного корпуса (4). Наиболее активно движение парогазовой смеси происходит в момент разрушения корпуса (2) реактора (2) на начальной стадии вытекания расплава активной зоны. Остаточное давление в корпусе реактора (2) воздействует на газовую смесь, находящуюся в многослойном корпусе (4), что приводит к росту давления и на периферии внутреннего объёма многослойного корпуса (4).
Как показано на фиг. 4 и 5, конструктивно тепловая защита (15) состоит из теплоизолирующего фланца (18), соединяемого с фланцем фермы-консоли (3) посредством термически разрушаемых крепежных изделий (19), внешней обечайки (21), внутренней обечайки (24), днища (22), вертикальных ребер (20). Пространство между внешней обечайкой (21), днищем (22) и внутренней
обечайкой (24) заполнено плавящимся бетоном (26). Плавящийся бетон (26) обеспечивает поглощение теплового излучения со стороны зеркала расплава во всём диапазоне своего разогрева и фазового превращения из твёрдого состояния в жидкость. Кроме того, в состав тепловой защиты (15) входят вертикальные арматурные стержни (23), длинные радиальные арматурные стержни (25), а также короткие радиальные арматурные стержни (27), армирующие плавящийся бетон (26).
Как показано на фиг. 1 и 7, мембрана (12) выпуклой формы, установленная между фланцем (5) многослойного корпуса (4) и нижней поверхностью фермы-консоли (3) в пространстве, расположенном за наружной поверхностью тепловой защиты (15), обеспечивает герметизацию многослойного корпуса (4) от затопления водой, поступающей для охлаждения его наружной поверхности.
Мембрана (12) обеспечивает независимые радиально-азимутальные тепловые расширения ..фермы-консоли (3) и аксиально-радиалы е тепловые расширения многослойного корпуса (4), обеспечивает независимые перемещения фермы-консоли (3) и многослойного корпуса (4) при сейсмических и ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора.
Для сохранения мембраной (12) своих функций на начальной стадии поступления расплава активной зоны из корпуса (2) реактора в многослойный корпус (4) и связанного с этим повышения давления, мембрана (12) размещается в защищённом пространстве, образованном тепловой защитой (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) и тепловой защитой (15), подвешенной к ферме-консоли (3).
После начала поступления охлаждающей воды внутрь многослойного корпуса (4) на корку, находящуюся на поверхности расплава, мембрана (12) продолжает выполнение своих функций по герметизации внутреннего объёма
многослойного корпуса (4) и разделения внутренних и наружных сред. В режиме устойчивого водяного охлаждения наружной поверхности многослойного корпуса (4) мембрана (12) не разрушается, охлаждаясь водой с внешней стороны.
При отказе подачи охлаждающей воды внутрь многослойного корпуса (4) на корку происходит постепенное разрушение тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) и тепловой защиты (15), постепенно уменьшается зона перекрытия тепловых защит (15 и 6) до полного разрушения зоны перекрытия. С этого момента начинается воздействие теплового излучения на мембрану (12) со стороны зеркала расплава активной зоны. Мембрана (12) начинает нагреваться с внутренней стороны, однако, в связи с небольшой толщиной, лучистый тепловой поток не может обеспечить разрушение мембраны (12), если мембрана (12) находится под уровнем охлаждающей воды.
Как показано на фиг. 8 и 9, для обеспечения разрушения мембраны (12) в условиях отказа подачи охлаждающей воды сверху на корку расплава активной зоны, мембрана (12) соединяется с нижней поверхностью фермы-консоли (3) с помощью элементов (13) термического сопротивления, соединенных друг с другом посредством сварки с образованием контактного зазора (14). В зоне стыковки мембраны (12) и нижней поверхностью фермы-консоли (3), по верхнему периметру, формируется карман (28), обеспечивающий ухудшение условий теплообмена со стороны мембраны (12) к воде, которые при наличии тепловой защиты (15) и тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4), закрывающих мембрану (12) от теплового излучения со стороны зеркала расплава, обеспечивают охлаждение мембраны (12), но эти условия ухудшенного теплообмена не могут обеспечить эффективный теплоотвод при сильном нагреве лучистыми тепловыми потоками со стороны зеркала расплава при разрушении тепловых защит (15 и 6).
Конструктивное расположение кармана (28) (положение места стыковки мембраны (12) с фермой-консолью (3) в радиальном и аксиальном
направлениях) относительно положения уровня зеркала расплава зависит от положения максимального уровня воды, поступающей для охлаждения наружной поверхности многослойного корпуса (4), чем этот уровень выше, тем дальше находится карман (28) от положения уровня зеркала расплава (от плоскости теплового излучения).
В процессе разрушения тепловой защиты (15) лучистые тепловые потоки со стороны зеркала расплава начинают интенсивно воздействовать на оборудование, расположенное ниже положения кармана (28). При отсутствии охлаждения зеркала расплава необходимо снизить перегрев и разрушение оборудования, расположенного ниже положения кармана (28), для чего зона стыковки мембраны (12) и фермы-консоли (3) обращена к зеркалу расплава и непосредственно нагревается лучистыми тепловыми потоками, а сам карман
(28) выполнен с элементами (13) термического сопротивления, которые уменьшают перетоки тепла от места стыковки мембраны (12) с фермой- консрдью (3). Для этого между мембраной (12)., и фермой-консолью (3), как показано на фиг. 9, устанавливаются, например, дополнительные пластины
(29), приварка которых осуществляется только по периметру друг к другу и к ферме-консоли (3). Мембрана (12), приваренная к дополнительной пластине (29), не может передать тепло на большой площади в связи с тем, что как между мембраной (12) и дополнительной пластиной (29), между самими дополнительными пластинами (29), так и между дополнительной пластиной (29) и фермой-консолью (3), существуют контактные зазоры (14), обеспечивающие тепловое сопротивление передаче тепла в толстостенную ферму-консоль (3) (ферма-консоль является толстостенной по отношению к мембране - по способности аккумулировать и перераспределять полученное тепло). Применение элементов (13) термического сопротивления позволяет снизить мощность лучистых тепловых потоков для обеспечения контролируемого разрушения мембраны (12), и, как следствие, снизить температуру внутри многослойного расплава (4), при этом уменьшается объём
разрушения тепловых защит (15 и 6), уменьшаются формоизменения основного оборудования системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, обеспечивается необходимый запас прочности и повышается надёжность. Место разрушения мембраны (12) конструктивно проектируется в её верхней части на границе с нижней плоскостью фермы-консоли (3) в зоне, формируемой на уровне расположения максимального уровня воды, находящейся вокруг многослойного корпуса (4) с внешней стороны, обеспечивая при разрушении мембраны (12) безнапорное поступление охлаждающей воды во внутреннее пространство многослойного корпуса (4) сверху на корку расплава в зоне, наиболее близко расположенной к внутренней поверхности многослойного корпуса (4).
В случае расположения уровня охлаждающей воды ниже максимального уровня, мембрана (12) разрушается в результате нагревания и деформирования.- Этот процесс идёт одновременно с разрушением тепловой защиты (15) и тепловой защиты (6) фланца (5) корпуса (4), разрушение и расплавление которых уменьшает затенение мембраны (12) от воздействия лучистых тепловых потоков со стороны зеркала расплава, увеличивая эффективную площадь воздействия теплового излучения на мембрану (12). Процесс разогрева, деформации и разрушения мембраны (12) будет развиваться сверху вниз до тех пор, пока разрушение мембраны (12) не приведёт к поступлению охлаждающей воды внутрь многослойного корпуса (4) на корку расплава.
В случае расположения уровня охлаждающей воды в зоне расположения максимального уровня, мембрана (12) нагревается следующим образом: сначала в кармане (28) происходит ухудшение теплообмена и развивается кризис кипения воды в кармане (28) с образованием перегретого парового пузыря, который препятствует отводу тепла от мембраны (12), затем происходит перегрев верхней части мембраны (12) в зоне расположения контактного зазора (14), а затем - её деформирование и разрушение. В
результате разрушения мембраны (12) охлаждающая вода через трещины начинает поступать внутрь многослойного корпуса (4) сверху на корку расплава.
Для обеспечения процесса разрушения мембраны (12) сверху вниз необходимо выполнение двух условий: первое - теплообмен с внешней поверхности мембраны (12) должен ухудшаться, иначе мембрана (12) не разрушится, и второе - необходимо иметь вертикально расположенные неоднородности, обеспечивающие образование трещин. Первое условие достигается применением выпуклой мембраны (12), например, полукруглой, обращённой в сторону охлаждающей воды или пароводяной смеси, в этом случае в зоне ухудшенного теплообмена оказываются две зоны: выше и ниже середины мембраны (12). Применение вогнутой мембраны такого эффекта не даёт - в зоне ухудшенного теплообмена находится центр мембраны (12), что не позволяет разогреть зону крепления мембраны (12) к ферме-консоли (3) до разрушения. Второе условие достигается изготовлением мембраны (12) .из вертикально ориентированных секторов (30), соединённых между собой сварными соединениями (31), как показано на фиг. 7, которые обеспечивают вертикальные неоднородности, периодически расположенные по периметру мембраны (12), способствующие вертикальному разрушению. Геометрические характеристики мембраны (12) вместе со свойствами применяемых при изготовлении основных и сварочных материалов позволяют обеспечить направленное вертикальное разрушение мембраны (12) при воздействии лучистых тепловых потоков со стороны зеркала расплава. В результате, мембрана (12) не только герметизирует внутренний объём многослойного корпуса (4) от неконтролируемого поступления воды, охлаждающей наружную поверхность многослойного корпуса (4) при нормальной (штатной) подаче воды на поверхность расплава, но и защищает многослойный корпус (4) от перегрева при отказе подачи охлаждающей воды внутрь многослойного корпуса (4) на расплав.
Таким образом, применение мембраны (12) в составе системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора позволило обеспечить герметизацию многослойного корпуса от затопления водой, поступающей для охлаждения наружной поверхности многослойного корпуса, независимые радиально-азимутальные тепловые расширения фермы- консоли, независимые перемещения фермы-консоли и многослойного корпуса при сейсмических и ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава, а применение тепловой защиты (15) позволило обеспечить необходимое гидравлического сопротивление при движении парогазовой смеси из внутреннего объема корпуса реактора в пространство, расположенное в зоне герметичного соединения многослойного корпуса с фермой-консолью, что, в совокупности, позволило повысить надежность системы в целом.
Источники информации:
1. Патент РФ N« 2.576517, МПК G21C 9/016, приоритет от 16. .2014 г.;
2. Патент РФ N» 2576516, МПК G21C 9/016, приоритет от 16.12.2014 г.;
3. Патент РФ JVb 2696612, МПК G21C 9/016, приоритет от 26.12.2018 г.
Claims
1. Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту (1), установленную под корпусом (2) ядерного реактора, и опирающуюся на ферму-консоль (3), установленный на закладные детали в основании бетонной шахты многослойный корпус (4), предназначенный для приема и распределения расплава, фланец (5) которого снабжен тепловой защитой (6), наполнитель (7), состоящий из нескольких установленных друг на друга кассет (8), каждая из которых содержит одно центральное и несколько периферийных отверстий (9), клапаны (10) подачи воды, установленные в патрубках (11), расположенных по периметру многослойного корпуса (4) в зоне между верхней кассетой (8) и фланцем (5), отличающаяся тем, что дополнительно содержит мембрану (12) выпуклой формы, состоящую из вертикально ориентированных секторов (30), соединенных между собой сварными соединениями (31), установленную между фланцем (5) многослойного корпуса (4) и нижней поверхностью фермы- консоли (3) таким образом, что выпуклая сторона обращена за пределы многослойного корпуса (4), при этом в верхней части мембраны (12) выпуклой формы в зоне соединения с нижней частью фермы-консоли (3) выполнены элементы (13) термического сопротивления, соединенные друг с другом посредством сварки с образованием контактного зазора (14), внутри многослойного корпуса (4) дополнительно установлена тепловая защита (15), содержащая внешнюю (21), внутреннюю (24) обечайки и днище (22), подвешенная к ферме-консоли (3) посредством термически разрушаемых крепежных изделий (19), установленных в теплопроводящий фланец (18) тепловой защиты (15), и перекрывающая верхнюю часть тепловой защиты (6) фланца (5) многослойного корпуса (4), между которыми в зоне перекрытия установлена кольцевая перемычка (16) с отверстиями (17), при этом внешняя обечайка (21) тепловой защиты (15) выполнена таким образом, что её прочность выше прочности внутренней обечайки (24) и днища (22), а
пространство между внешней обечайкой (21), днищем (22) и внутренней обечайкой (24) заполнено плавящимся бетоном (26), разделённым на сектора вертикальными рёбрами (20) и удерживаемым вертикальными (23), длинными радиальными (25) и короткими радиальными (27) арматурными стержнями.
2. Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что между мембраной (12) выпуклой формы и фермой-консолью (3) дополнительно устанавливаются пластины (29) только по периметру друг к другу и к ферме-консоли (3).
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JOP/2021/0342A JOP20210342A1 (ar) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | نظام توطين وتبريد مصهور المنطقة الفعالة (ذوبان القلب) لمفاعل النووي |
| CA3145784A CA3145784A1 (en) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | Corium localizing and cooling system of a nuclear reactor |
| JP2021578280A JP7463411B2 (ja) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | 原子炉の炉心溶融物の封じ込めおよび冷却のためのシステム |
| BR112021026606A BR112021026606A2 (pt) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | Sistema de contenção e resfriamento do núcleo derretido do reator nuclear |
| US17/619,131 US20230154633A1 (en) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor |
| CN202080048552.3A CN114424298A (zh) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | 核反应堆堆芯熔体定位及冷却*** |
| KR1020217043126A KR20220044905A (ko) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | 원자로 노심 용융물의 국지화 및 냉각 시스템 |
| ZA2021/10611A ZA202110611B (en) | 2020-03-20 | 2021-12-17 | Corium localizing and cooling system of a nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020111695 | 2020-03-20 | ||
| RU2020111695A RU2736545C1 (ru) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021188008A1 true WO2021188008A1 (ru) | 2021-09-23 |
Family
ID=73460822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000767 WO2021188008A1 (ru) | 2020-03-20 | 2020-12-29 | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230154633A1 (ru) |
| JP (1) | JP7463411B2 (ru) |
| KR (1) | KR20220044905A (ru) |
| CN (1) | CN114424298A (ru) |
| BR (1) | BR112021026606A2 (ru) |
| CA (1) | CA3145784A1 (ru) |
| JO (1) | JOP20210342A1 (ru) |
| RU (1) | RU2736545C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021188008A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA202110611B (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2758496C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-10-29 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
| RU2767599C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2022-03-17 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
| RU2771264C1 (ru) * | 2021-10-26 | 2022-04-29 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Ферма-консоль устройства локализации расплава |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576516C1 (ru) | 2014-12-16 | 2016-03-10 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа |
| RU2576517C1 (ru) | 2014-12-16 | 2016-03-10 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа |
| KR20170126361A (ko) * | 2016-05-09 | 2017-11-17 | 포항공과대학교 산학협력단 | 노심용융물 냉각을 위한 기둥과 경사면을 가진 다공성재질의 원자력발전소 코어 캐쳐. |
| RU2696612C1 (ru) | 2018-12-26 | 2019-08-05 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Устройство локализации расплава |
| RU2696619C1 (ru) * | 2018-09-25 | 2019-08-05 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Устройство локализации расплава активной зоны ядерного реактора |
| RU2700925C1 (ru) * | 2018-09-25 | 2019-09-24 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Устройство локализации расплава активной зоны ядерного реактора |
| CN105551540B (zh) * | 2015-12-16 | 2019-12-13 | 中国核电工程有限公司 | 一种堆芯熔融物分组捕集容器 |
| CN109273109B (zh) * | 2018-11-13 | 2020-01-31 | 中国核动力研究设计院 | 一种熔融物安全壳滞留*** |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742583C1 (ru) | 2020-03-18 | 2021-02-08 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
| RU2736544C1 (ru) | 2020-03-20 | 2020-11-18 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
-
2020
- 2020-03-20 RU RU2020111695A patent/RU2736545C1/ru active
- 2020-12-29 JP JP2021578280A patent/JP7463411B2/ja active Active
- 2020-12-29 JO JOP/2021/0342A patent/JOP20210342A1/ar unknown
- 2020-12-29 WO PCT/RU2020/000767 patent/WO2021188008A1/ru active Application Filing
- 2020-12-29 US US17/619,131 patent/US20230154633A1/en active Pending
- 2020-12-29 CA CA3145784A patent/CA3145784A1/en active Pending
- 2020-12-29 KR KR1020217043126A patent/KR20220044905A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-12-29 BR BR112021026606A patent/BR112021026606A2/pt unknown
- 2020-12-29 CN CN202080048552.3A patent/CN114424298A/zh active Pending
-
2021
- 2021-12-17 ZA ZA2021/10611A patent/ZA202110611B/en unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576516C1 (ru) | 2014-12-16 | 2016-03-10 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа |
| RU2576517C1 (ru) | 2014-12-16 | 2016-03-10 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа |
| CN105551540B (zh) * | 2015-12-16 | 2019-12-13 | 中国核电工程有限公司 | 一种堆芯熔融物分组捕集容器 |
| KR20170126361A (ko) * | 2016-05-09 | 2017-11-17 | 포항공과대학교 산학협력단 | 노심용융물 냉각을 위한 기둥과 경사면을 가진 다공성재질의 원자력발전소 코어 캐쳐. |
| RU2696619C1 (ru) * | 2018-09-25 | 2019-08-05 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Устройство локализации расплава активной зоны ядерного реактора |
| RU2700925C1 (ru) * | 2018-09-25 | 2019-09-24 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Устройство локализации расплава активной зоны ядерного реактора |
| CN109273109B (zh) * | 2018-11-13 | 2020-01-31 | 中国核动力研究设计院 | 一种熔融物安全壳滞留*** |
| RU2696612C1 (ru) | 2018-12-26 | 2019-08-05 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Устройство локализации расплава |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7463411B2 (ja) | 2024-04-08 |
| JP2023515283A (ja) | 2023-04-13 |
| KR20220044905A (ko) | 2022-04-12 |
| JOP20210342A1 (ar) | 2023-01-30 |
| US20230154633A1 (en) | 2023-05-18 |
| CN114424298A (zh) | 2022-04-29 |
| RU2736545C1 (ru) | 2020-11-18 |
| ZA202110611B (en) | 2022-10-26 |
| BR112021026606A2 (pt) | 2022-08-16 |
| CA3145784A1 (en) | 2021-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021188008A1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| WO2021188006A1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| JP7506825B2 (ja) | 原子炉における炉心溶融物の局在化および冷却のためのシステム | |
| RU2749995C1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| EA044052B1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| EA045164B1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| RU2750230C1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| RU2758496C1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| US20240055143A1 (en) | System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor | |
| EA044696B1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| EA044620B1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| EA044394B1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора | |
| EA045342B1 (ru) | Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20925787 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021578280 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 3145784 Country of ref document: CA |
|
| REG | Reference to national code |
Ref country code: BR Ref legal event code: B01A Ref document number: 112021026606 Country of ref document: BR |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 112021026606 Country of ref document: BR Kind code of ref document: A2 Effective date: 20211228 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2020925787 Country of ref document: EP |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020925787 Country of ref document: EP Effective date: 20221020 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020925787 Country of ref document: EP Effective date: 20221020 |