BR112018077501B1 - CONTAINMENT INTERIOR DIVISION SYSTEM OF A NUCLEAR PLANT - Google Patents
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Abstract
O sistema de divisão do interior do confinamento (containment) da usina nuclear refere- se à área técnica visando garantir a segurança na operação das usinas nucleares em diversos regimes, inclusive os de emergência, e tem como objetivo a manutenção do controle dos fluxos de ar no containment da usina nuclear. O sistema de divisão do interior do confinamento da usina nuclear em instalações isoladas contém o dispositivo de divisão do interior do confinamento, localizado no vão anular entre a estrutura de teto, dividindo as instalações, e a parede do containment; o dispositivo de injeção do ar e o coletor anular conectado a ele e aos portões infláveis, possibilitando isolar os ambientes de ar nas instalações do containment quando inflados, e juntar os ambientes de ar nas instalações do containment quando desinflados. Em regime de emergência, a injeção do ar para os portões infláveis termina, eles descem, completamente abrindo o vão anular e garantindo a convecção em todo o espaço do containment. O sistema de divisão do interior do confinamento (containment) pode ser aplicado nos confinamentos da UN de qualquer tipo.The nuclear power plant containment division system refers to the technical area aimed at ensuring safe operation of nuclear power plants in different regimes, including emergency regimes, and aims to maintain control of air flows. in the containment of the nuclear power plant. The system for dividing the interior of the confinement of the nuclear power plant in isolated installations contains the device for dividing the interior of the confinement, located in the annular gap between the ceiling structure, dividing the installations, and the containment wall; the air injection device and the annular collector connected to it and the inflatable gates, making it possible to isolate the air environments in the containment facilities when inflated, and to join the air environments in the containment facilities when deflated. In an emergency regime, the air injection into the inflatable gates ends, they descend, completely opening the annular gap and ensuring convection throughout the containment space. The containment interior division system can be applied to BU confinements of any type.
Description
[0001] A invenção, em termos da área técnica, visa garantir a segurança na operação das usinas nucleares (UN), em diversos regimes, inclusive os de emergência, e tem como objetivo a manutenção do controle dos fluxos de ar no containment da UN.[0001] The invention, in terms of the technical area, aims to guarantee safety in the operation of nuclear power plants (BU), in different regimes, including emergency regimes, and aims to maintain control of air flows in the UN's containment .
[0002] Nos edifícios e instalações que contêm as fontes de radiações ionizantes e/ou outros emissões nocivas, será organizada, regra geral, a ventilação de ar forçado. A ventilação é organizada de modo que garanta o fluxo de ar direcionado das instalações «limpas», atendias, para as instalações «sujas», não atendidas. O surgimento dos fluxos de ar reversos que podem levar à contaminação das instalações atendidas é inadmissível. Com a finalidade de excluir fluxos reversos, são instaladas, nos furos para a circulação do ar entre as instalações, as válvulas de sobrepressão, desta forma, é garantida, em cada instalação seguida no caminho do fluxo de ar, a pressão mais baixa do que na instalação anterior. Em outros vãos nas paredes e estruturas de teto destes edifícios são instaladas as portas, fechaduras e outros dispositivos que deverão estar fechados.[0002] In buildings and installations containing sources of ionizing radiation and/or other harmful emissions, forced air ventilation will generally be organized. Ventilation is organized in such a way that it guarantees the flow of air directed from the «clean», serviced facilities, to the «dirty», unserviced facilities. The emergence of reverse air flows that can lead to contamination of the serviced facilities is unacceptable. In order to exclude reverse flows, overpressure valves are installed in the holes for air circulation between installations, thus guaranteeing, in each installation followed in the air flow path, a lower pressure than in the previous installation. In other spaces in the walls and ceiling structures of these buildings, doors, locks and other devices that must be closed are installed.
[0003] As paredes externas do edifício funcionam como um invólucro hermético, protegendo o meio-ambiente contra a emissão das substâncias nocivas do edifício. Os edifícios para os reatores da UN são construidos da mesma maneira. Ao mesmo tempo, caso haja uma situação de emergência relacionada com aumento brusco da pressão dentro do edifício (por exemplo, como consequência da explosão, rupturas dos vasas sob pressão, tubulações dos sistemas de circulação, etc.), a onde de explosão deverá ser dirigida a todas as instalações do edifício. Desta forma, a pressão total sobre as paredes será menor do que a com o acidente localizado em uma instalação só.[0003] The external walls of the building function as an airtight envelope, protecting the environment against the emission of harmful substances from the building. The buildings for the UN reactors are constructed in the same way. At the same time, if there is an emergency situation related to a sudden increase in pressure inside the building (for example, as a consequence of the explosion, ruptures of pressure vessels, circulation system pipes, etc.), the explosion wave must be directed to all facilities in the building. This way, the total pressure on the walls will be lower than with the accident located in a single installation.
[0004] Os princípios de construção dos edifícios para os reatores da UN são seguintes: deixam um vão entre as estruturas de tetos e paredes do edifício, através do qual, na situação de emergência, a onda de explosão está propagando para todos os edifícios do reator; através dele a água dos sistemas de aspersão escorre para os poços; através do vão o hidrogênio que surge no processo de um acidente grave sobe para a área sob a cúpula, onde estão instalados um grande número dos ignitores de hidrogênio.[0004] The construction principles of buildings for UN reactors are as follows: they leave a gap between the roof and wall structures of the building, through which, in the emergency situation, the blast wave is propagating to all buildings in the UN. reactor; through it water from sprinkler systems flows into wells; Through the gap the hydrogen that arises in the process of a serious accident rises to the area under the dome, where a large number of hydrogen igniters are installed.
[0005] Para atender às condições supracitadas, o vão deverá ser fechado por um dispositivo especial, o qual deverá cumprir os requerimentos seguintes: - o vão deverá estar fechado, ou seja, o dispositivo deverá estar fechado, nas situações de funcionamento normal dos equipamentos que estão no edifício, e nas de falhas destes equipamentos, que não levam ao aumento de pressão dentro do edifício; - o dispositivo deverá ser resistente a quedas de pressão causadas, entre as instalações, pelo sistema de ventilação na situação de de funcionamento normal; - o dispositivo deverá começar a abrir de forma espontânea, quando a pressão, em uma das instalações, começa a aumentar em razão de acidente, com a finalidade de descarregar as estruturas de teto e paredes externas do edifício, juntando todas as instalações internas em um volume geral; - caso haja um acidente de verdade, causando o aumento da pressão dentro do edifício, o dispositivo especial deverá abrir em toda a seção de todo o vão, de modo que exclua formação de «sacos», áreas sem saídas nas quais o hidrogênio pode acumular; - não obstruir, na posição aberta, a seção do vão a fim de não diminuí-lo.[0005] To meet the aforementioned conditions, the gap must be closed by a special device, which must meet the following requirements: - the gap must be closed, that is, the device must be closed, in situations of normal operation of the equipment that are in the building, and the failures of these equipment, which do not lead to an increase in pressure inside the building; - the device must be resistant to pressure drops caused, between installations, by the ventilation system in normal operating conditions; - the device must start to open spontaneously, when the pressure in one of the installations begins to increase due to an accident, with the purpose of unloading the roof structures and external walls of the building, bringing together all internal installations into one overall volume; - if there is a real accident, causing an increase in pressure inside the building, the special device must open across the entire section of the entire span, so as to exclude the formation of «bags», areas with no exits in which hydrogen can accumulate ; - do not obstruct, in the open position, the section of the gap in order not to reduce it.
[0006] Ao mesmo tempo, a geração do calor proveniente dos equipamentos localizados na instalação inferior faz com que a temperatura nela seja bem mais alta do que na instalação superior, causando o surgimento da força de elevação adicional, o que impossibilita resolução do problema de isolação garantida dos ambientes de ar nas instalações, em regime da operação normal da usina nuclear, sem vedar as instalações, apenas por meio dos sistemas de ar forçado de rarefação. Desta forma, a criação do sistema de divisão do interior do confinamento (containment) da usina nuclear, capaz de garantir a isolação dos ambientes do ar nas instalações do containment, em regime de funcionamento normal, e a junção deles, em caso de emergência, em uma instalação do containment, apresenta a tarefa bem importante.[0006] At the same time, the generation of heat from the equipment located in the lower installation causes the temperature there to be much higher than in the upper installation, causing the appearance of additional lifting force, which makes it impossible to solve the problem of Guaranteed isolation of the air environments in the facilities, under the normal operation of the nuclear plant, without sealing the facilities, only through forced air rarefaction systems. In this way, the creation of the division system for the interior of the containment of the nuclear plant, capable of guaranteeing the isolation of the air environments in the containment facilities, in normal operation, and the joining of them, in case of emergency, In a containment installation, it presents quite an important task.
[0007] A fim de resolver esse problema, têm sido utilizadas, até o momento, diversas soluções técnicas.[0007] In order to solve this problem, several technical solutions have been used to date.
[0008] É conhecido o containment do reator nuclear aprimorado com arrefecimento de água (patente US 09502142, publicada em 21.01.2016), dividido em várias zonas de confinamento, separadas com vedações de modo que localize o acidente em uma das zonas de confinamento. Neste caso as vedações de separação possuem as mesmas características de resistência e isolação térmicas que as zonas de confinamento. A vantagem desta solução é o fundo radioativo garantidamente seguro nas outras zonas de confinamento, caso ocorra um acidente em uma delas. Porém, a desvantagem desta solução é, obviamente, a pressão elevada sobre as paredes do containment, devido à concentração da pressão em um das zonas de confinamento só, e a acumulação do hidrogênio explosivo na mesma.[0008] The containment of the nuclear reactor improved with water cooling (US patent 09502142, published on 21.01.2016), divided into several containment zones, separated with fences so as to locate the accident in one of the containment zones, is known. In this case, the separation seals have the same resistance and thermal insulation characteristics as the containment zones. The advantage of this solution is the guaranteed safe radioactive background in the other containment zones, should an accident occur in one of them. However, the disadvantage of this solution is, obviously, the high pressure on the walls of the containment, due to the concentration of pressure in one of the containment zones only, and the accumulation of explosive hydrogen there.
[0009] São conhecidas as soluções técnicas relacionadas com a utilização dos discos de ruptura. Assim, é conhecido o dispositivo de sobreposição para o containment da usina nuclear (pedido PCT/EP/2007/000572, publicado em 13.09.2007), fabricado na forma de uma vedação à prova de gás, dividindo o containment em duas instalações, uma das quais contém a cuba do reator e o primeiro circuito do líquido do arrefecimento, enquanto a outra é a instalação atendida, disponível para o pessoal durante a operação normal, ao mesmo tempo a vedação tem vários furos de transferência, fechados pelo elemento com o filme de ruptura ou válvula de ruptura, rompido em caso de queda de pressão.[0009] Technical solutions related to the use of rupture discs are known. Thus, the overlapping device for the containment of the nuclear power plant is known (application PCT/EP/2007/000572, published on 13.09.2007), manufactured in the form of a gas-tight seal, dividing the containment into two installations, one of which contains the reactor vessel and the first coolant circuit, while the other is the serviced installation, available to personnel during normal operation, at the same time the seal has several transfer holes, closed by the element with the film rupture or rupture valve, ruptured in the event of a pressure drop.
[0010] O análogo mais próximo da invenção apresentada é o sistema do reator nuclear com resfriamento passivo (patente EP 0476563, publicada em 25.03.1992), em que o containment de aço está dividido em duas instalações: a instalação inferior que contém o reator com água sob a pressão, e a instalação superior com o chão de operação, isoladas uma da outra com a estrutura de teto com a válvula de ruptura, destruído por uma certa queda de pressão, típica para um acidente grave, e, desta forma, permitindo juntas as duas instalações a fim de diminuir a pressão no caso de um acidente grave.[0010] The closest analogue of the presented invention is the nuclear reactor system with passive cooling (patent EP 0476563, published on 25.03.1992), in which the steel containment is divided into two installations: the lower installation containing the reactor with water under pressure, and the upper installation with the operating floor, isolated from each other with the roof structure with the rupture valve, destroyed by a certain pressure drop, typical for a serious accident, and thus allowing the two installations together in order to reduce pressure in the event of a serious accident.
[0011] As últimas duas soluções permitem garantir a junção instantânea dos ambiente de ar das instalações superior e inferior do containment, caso ocorra uma queda grande de pressão por causa do acidente, permitindo diminuir a pressão sobre as paredes do containment, reduzir a probabilidade da acumulação do hidrogênio e garantir a convecção contínua da mistura de vapor de gás no containment, porém possuem várias desvantagens essenciais. Em particular, em aumento gradual da pressão de um dos lados estes dispositivos funcionam com um atraso considerável, ou não funcionam. Além disso, os dispositivos de ruptura, em caso de rompimento, são capazes de garantir uma seção relativamente pequena para a transferência dos ambientes de ar de uma instalação para a outra. A seguir, em caso de uma queda brusca da pressão em uma das áreas do containment, serão abertos apenas os dispositivos de ruptura próximos a essa área, enquanto os remanescentes permanecerão fechados, causando a acumulação do hidrogênio nas áreas próximas a eles, falha da convecção da mistura de gás e vapor e funcionamento dos sistemas de aspersão. Ademais, a desvantagem dos dispositivos de ruptura é que a pressão do rompimento deles dependam da direção de aplicação da pressão. Os análogos apresentados sugerem que a pressão excessiva, em caso de acidente, surja abaixo, entretanto ocorrem as situações de emergência, nas quais a sobrepressão acontece acima dos sistemas de divisão do containment, ou seja, do lado das instalações atendidas. Entretanto, são conhecidos os casos de acidentes, em que o excesso da pressão surge na instalação superior do containment. Além disso, depois do rompimento, os dispositivos de filme e de ruptura não podem voltar a garantir a divisão dos ambientes de ar das instalações do containment sem sua desmontagem e substituição. Todos os esses fatores impactam a segurança na operação da UN.[0011] The last two solutions make it possible to guarantee the instant connection of the air environment of the upper and lower containment installations, in the event of a large drop in pressure due to the accident, allowing the pressure on the containment walls to be reduced, reducing the probability of hydrogen accumulation and ensure continuous convection of the gas vapor mixture in the containment, but they have several essential disadvantages. In particular, with a gradual increase in pressure on one side, these devices work with a considerable delay, or not at all. Furthermore, rupture devices, in the event of rupture, are capable of guaranteeing a relatively small section for the transfer of air environments from one installation to another. Next, in the event of a sudden drop in pressure in one of the containment areas, only the rupture devices close to that area will be opened, while the remaining ones will remain closed, causing the accumulation of hydrogen in the areas close to them, convection failure. of the gas and steam mixture and the operation of sprinkler systems. Furthermore, the disadvantage of bursting devices is that their bursting pressure depends on the direction in which the pressure is applied. The analogues presented suggest that excessive pressure, in the event of an accident, arises below, however emergency situations occur, in which overpressure occurs above the containment division systems, that is, on the side of the facilities served. However, there are known cases of accidents in which excess pressure appears in the upper containment installation. Furthermore, after rupture, the film and rupture devices cannot re-ensure the division of the air environments of the containment facilities without their dismantling and replacement. All of these factors impact safety in the operation of the BU.
[0012] O objetivo da presente invenção é criar o sistema de divisão do interior do containment na usina nuclear, permitindo aumentar a segurança da operação dela tanto em regime de normalidade, como na situação de emergência, via garantir a junção dos ambientes de ar das instalações do confinamento da UN na ampla seção e por todo o perímetro do containment em caso de acidente nele.[0012] The objective of the present invention is to create a system for dividing the interior of the containment in the nuclear power plant, allowing to increase the safety of its operation both in normal conditions and in emergency situations, by ensuring the joining of the air environments of the UN containment facilities in the wide section and throughout the perimeter of the containment in the event of an accident there.
[0013] O resultado técnico da presente invenção é aumentar a segurança na operação da usina nuclear tanto em regime de normalidade, como na situação de emergência, via garantir a junção dos ambientes de ar das instalações do confinamento da UN na ampla seção e por todo o perímetro do containment em caso de acidente nele.[0013] The technical result of the present invention is to increase safety in the operation of the nuclear power plant both in normal conditions and in emergency situations, by ensuring the junction of the air environments of the UN confinement facilities in the wide section and throughout the perimeter of the containment in case of an accident there.
[0014] O resultado técnico será alcançado com que o sistema conhecido de divisão do interior do containment na usina nuclear em instalações isoladas, contendo o dispositivo de divisão do interior do containment, instalado na estrutura de teto que divide as instalações, e localizado no vão anular entre a estrutura de teto e a parede do containment, contendo, pelo menos, uma válvula para isolar os ambientes de ar um do outro, possibilitando a junção das instalações do interior do confinamento em caso de queda de pressão, seja equipado, de forma suplementar, com o dispositivo de injeção do ar e o coletor anular conectado a ele e com todas as válvulas de divisão do interior do containment, ao mesmo tempo cada válvula do dispositivo de divisão do interior do containment é elaborada em forma de um portão (damper) inflável, possibilitando isolação dos ambientes de ar das instalações na forma inflada, e a junção dos ambientes de ar das instalações na forma desinflada.[0014] The technical result will be achieved with the known system of dividing the interior of the containment in the nuclear power plant in isolated installations, containing the device for dividing the interior of the containment, installed in the ceiling structure that divides the installations, and located in the gap ring between the ceiling structure and the containment wall, containing at least one valve to isolate the air environments from each other, enabling the connection of installations inside the containment in the event of a pressure drop, is equipped, in a supplementary, with the air injection device and the annular collector connected to it and with all the division valves inside the containment, at the same time each valve of the division device inside the containment is designed in the form of a gate (damper ) inflatable, enabling isolation of the installations' air environments in inflated form, and the joining of the installations' air environments in deflated form.
[0015] É preferido fazer os portões infláveis de pano.[0015] It is preferred to make inflatable gates out of cloth.
[0016] É útil fazer os portões infláveis de pano emborrachado.[0016] It is useful to make inflatable gates from rubberized cloth.
[0017] Recomenda-se fazer com que os portões infláveis sejam adjacentes um a outro.[0017] It is recommended to make the inflatable gates adjacent to each other.
[0018] É preferido equipar o sistema de divisão do interior do confinamento com elementos da estrutura instalados na estrutura de teto que divide as instalações; fixar os portões infláveis aos elementos da estrutura.[0018] It is preferred to equip the system of dividing the interior of the containment with structural elements installed in the ceiling structure that divides the premises; fix the inflatable gates to the structure elements.
[0019] É razoável estacionar, entre os certos portões infláveis, os tuneis tecnológicos verticais.[0019] It is reasonable to park the vertical technological tunnels between certain inflatable gates.
[0020] É preferido elaborar o dispositivo de injeção do ar na forma de ventoinha ou bomba de ar.[0020] It is preferred to design the air injection device in the form of a fan or air pump.
[0021] É útil equipar o sistema de divisão do interior do confinamento com, pelo menos, dois dispositivos de injeção do ar.[0021] It is useful to equip the system for dividing the interior of the containment with at least two air injection devices.
[0022] Recomenda-se instalar, na saída do dispositivo de injeção do ar, uma válvula anti-retorno.[0022] It is recommended to install a non-return valve at the outlet of the air injection device.
[0023] É razoável equipar o sistema de divisão do interior do confinamento com os sensores de pressão localizados em vários pontos do containment, e a unidade de controle, conectada a eles e ao dispositivo de injeção do ar.[0023] It is reasonable to equip the interior division system of the containment with pressure sensors located at various points of the containment, and the control unit, connected to them and to the air injection device.
[0024] É preferido equipar o coletor anular com um bico de alívio constante da pressão.[0024] It is preferred to equip the annular collector with a constant pressure relief nozzle.
[0025] A vantagem da presente invenção é o nível de segurança elevado na operação da usina nuclear em regime de normalidade, bem como na situação de emergência. A introdução, no sistema de divisão do interior do confinamento, do dispositivo de injeção do ar e o coletor anular conectado a ele, feitos na forma de portões infláveis, que possibilitam a isolação dos ambientes de ar nas instalações do containment na forma inflada, e junção dos ambientes de ar nas instalações do containment na forma desinflada, desde que os portões infláveis sejam feitos de pano, garante aumento da segurança de radiação em regime de operação normal por meio da isolação das instalações com diversos fundos de radiação uma de outra, e na situação de emergência, com a possibilidade de quando a onda de choque da pressão passa para baixo os portões de pano para o lado da instalação com uma pressão menor, diminuindo a pressão sobre as paredes do containment, e depois do acidente, via a possibilidade de deixar o ar sair dos portões infláveis; a seguir o dispositivo de divisão do interior do confinamento abre completamente o vão anular entre as instalações, garantindo a convecção e distribuição uniforme dos produtos explosivos do acidente. A elaboração dos portões infláveis na forma emborrachada aumenta a segurança da operação da usina nuclear garantindo a ausência da poluição dos portões infláveis em regime da operação normal que leva ao ganho de peso deles. A elaboração dos portões infláveis na forma em que eles sejam adjacentes um a outro, ou aos tuneis tecnológicos verticais, localizados entre eles, aumenta a segurança da operação da usina nuclear em regime da operação normal via melhor isolação das instalações do containment com diversos fundos de radiação. A elaboração do dispositivo de injeção do ar na forma de uma ventoinha ou bomba de ar aumenta a segurança da operação da usina nuclear por meio da independência do algoritmo de funcionamento do dispositivo de injeção do ar dos processos que ocorrem no containment. A utilização de pelo menos dois dispositivos de injeção do ar (um de reserva) aumenta a segurança da operação da usina nuclear por meio de proteção do funcionamento do dispositivo de injeção do ar. A introdução da válvula anti-retorno na saída do dispositivo de injeção do ar garante a segurança da operação da usina nuclear por meio de manutenção da pressão nos portões infláveis em regime da operação normal, quando este dispositivo de injeção do ar fica na reserva. A introdução, no sistema de divisão do interior do confinamento, dos sensores de pressão localizados em diversos pontos do containment, e da unidade de controle conectada a eles e ao dispositivo de injeção do ar aumenta a segurança da operação da usina nuclear por meio da possibilidade garantida de desligar os dispositivos de injeção do ar em caso do aumento da pressão no containment, levando à saída do ar dos portões infláveis e abertura completa do vão anular. A introdução do bico de descarga permanente do ar no coletor anular aumenta a segurança da operação da usina nuclear na situação de emergência, acelerando a saída do ar dos portões infláveis e acelerando a abertura do vão anular.[0025] The advantage of the present invention is the high level of safety in the operation of the nuclear power plant under normal conditions, as well as in emergency situations. The introduction, into the division system inside the containment, of the air injection device and the annular collector connected to it, made in the form of inflatable gates, which make it possible to isolate the air environments in the containment facilities in inflated form, and joining the air environments in the containment facilities in deflated form, provided that the inflatable gates are made of cloth, guarantees increased radiation safety under normal operating conditions by isolating facilities with different radiation backgrounds from each other, and in the emergency situation, with the possibility that when the pressure shock wave passes down the cloth gates to the side of the installation with a lower pressure, reducing the pressure on the walls of the containment, and after the accident, via the possibility to let the air out of the inflatable gates; then the device dividing the interior of the confinement completely opens the annular gap between the installations, ensuring convection and uniform distribution of the explosive products of the accident. The development of inflatable gates in rubberized form increases the safety of the nuclear power plant operation by ensuring the absence of pollution from the inflatable gates during normal operation, which leads to their weight gain. The development of inflatable gates in the form in which they are adjacent to each other, or to the vertical technological tunnels located between them, increases the safety of the nuclear power plant operation under normal operation via better isolation of the containment installations with different means of radiation. The design of the air injection device in the form of a fan or air pump increases the safety of the nuclear power plant operation through the independence of the operating algorithm of the air injection device from the processes occurring in the containment. The use of at least two air injection devices (one in reserve) increases the safety of the nuclear power plant operation by protecting the operation of the air injection device. The introduction of the non-return valve at the outlet of the air injection device guarantees the safe operation of the nuclear plant by maintaining the pressure in the inflatable gates during normal operation, when this air injection device is in reserve. The introduction, into the interior division system of the containment, of pressure sensors located at various points of the containment, and the control unit connected to them and to the air injection device increases the safety of the nuclear power plant operation through the possibility guaranteed to turn off the air injection devices in the event of an increase in pressure in the containment, leading to air exiting the inflatable gates and complete opening of the annular gap. The introduction of the permanent air discharge nozzle into the annular collector increases the safety of the nuclear power plant operation in emergency situations, accelerating the air exit from the inflatable gates and accelerating the opening of the annular gap.
[0026] A figura 1 apresenta a imagem geral do sistema de divisão do interior do confinamento da usina nuclear na versão preferida, contendo os portões infláveis 1, localizados nos elementos da estrutura, fixados à estrutura de teto 3, e conectados ao coletor anular 2, vinculado à ventoinha 6, estacionada na estrutura de teto 3. Os portões infláveis 1 estão enchidos de ar e fecham o vão anular 5 entre a estrutura de teto 3 e a parede do containment 4.[0026] Figure 1 shows the general image of the division system inside the confinement of the nuclear power plant in the preferred version, containing the inflatable gates 1, located in the structure elements, fixed to the ceiling structure 3, and connected to the annular collector 2 , linked to fan 6, parked on the ceiling structure 3. The inflatable gates 1 are filled with air and close the annular gap 5 between the ceiling structure 3 and the containment wall 4.
[0027] A figura 2 apresenta a versão preferida do portão inflável 1, instalado no elemento da estrutura e conectado, através do bico, ao coletor anular 2, na posição «fechada».[0027] Figure 2 shows the preferred version of the inflatable gate 1, installed in the structure element and connected, through the nozzle, to the annular collector 2, in the “closed” position.
[0028] A figura 3 apresenta a imagem seccional do dispositivo de divisão do interior do confinamento em regime da operação normal. O dispositivo de divisão do interior do confinamento está instalado entre a estrutura de teto 3 e a parede do containment 4, no vão anular 5, contendo os portões infláveis 1, conectados ao coletor anular 2; o vão anular 5 está completamente fechado pelo portão inflável 1.[0028] Figure 3 shows the sectional image of the device dividing the interior of the confinement under normal operation. The device dividing the interior of the containment is installed between the ceiling structure 3 and the containment wall 4, in the annular gap 5, containing the inflatable gates 1, connected to the annular collector 2; the annular gap 5 is completely closed by the inflatable gate 1.
[0029] A figura 4 apresenta a imagem seccional do dispositivo de divisão do interior do confinamento no momento da ocorrência da onda de choque. O dispositivo de divisão do interior do confinamento está instalado entre a estrutura de teto 3 e a parede do containment 4, no vão anular 5, contendo os portões infláveis 1, conectados ao coletor anular 2; o vão anular 5 está parcialmente aberto pela onda de choque, que ocorreu como consequência da queda da pressão abaixo.[0029] Figure 4 shows the sectional image of the device dividing the interior of the confinement at the moment the shock wave occurs. The device dividing the interior of the containment is installed between the ceiling structure 3 and the containment wall 4, in the annular gap 5, containing the inflatable gates 1, connected to the annular collector 2; the annular gap 5 is partially opened by the shock wave, which occurred as a consequence of the drop in pressure below.
[0030] A figura 5 apresenta a imagem seccional do dispositivo de divisão do interior do confinamento após a descarga do ar do portão inflável 1. O dispositivo de divisão do interior do confinamento está instalado entre a estrutura de teto 3 e a parede do containment 4, no vão anular 5, contendo os portões infláveis 1, conectados ao coletor anular 2; o vão anular 1 está completamente aberto.[0030] Figure 5 shows the sectional image of the division device inside the containment after air discharge from the inflatable gate 1. The division device inside the containment is installed between the ceiling structure 3 and the wall of the containment 4 , in the annular gap 5, containing the inflatable gates 1, connected to the annular collector 2; annular gap 1 is completely open.
[0031] O sistema de divisão do interior do confinamento da usina nuclear, na versão preferida, contém o dispositivo de divisão do interior do confinamento localizado no vão anular 5, entre a estrutura de teto 3, que divide as instalações do containment, e a parede do containment 4. O dispositivo de divisão do interior do confinamento contém portões infláveis 1, adjacentes apertadamente um a outro, permitindo fechar completamente o vão anular 5 em regime da operação normal. Os portões infláveis 1 estão instalados na estrutura fixada à estrutura de teto 3, que divide as instalações do containment. Ao mesmo tempo, os portões infláveis 1 estão conectados, através dos bicos, com o coletor anular 2, ligado ao dispositivo de injeção do ar que, na versão preferida, contém duas ventoinhas 6, uma das quais injeta o ar para o coletor anular 2, e a outra está na reserva. As ventoinhas indicadas estão equipadas com válvulas anti-retorno a fim de prevenir o retorno do ar através da ventoinha desligada. O sistema de divisão do interior do confinamento também inclui a unidade de controle (não visualizada nas figuras), conectado aos sensores da pressão (não visualizados nas figuras), localizados em vários pontos do containment.[0031] The system for dividing the interior of the containment of the nuclear power plant, in the preferred version, contains the device for dividing the interior of the containment located in the annular gap 5, between the roof structure 3, which divides the containment facilities, and the containment wall 4. The device dividing the interior of the containment contains inflatable gates 1, closely adjacent to each other, allowing the annular gap 5 to be completely closed under normal operation. The inflatable gates 1 are installed in the structure fixed to the roof structure 3, which divides the containment facilities. At the same time, the inflatable gates 1 are connected, via the nozzles, with the annular collector 2, connected to the air injection device which, in the preferred version, contains two fans 6, one of which injects air into the annular collector 2 , and the other is in reserve. The indicated fans are equipped with non-return valves to prevent air from returning through the switched off fan. The containment interior division system also includes the control unit (not seen in the figures), connected to the pressure sensors (not seen in the figures), located at various points in the containment.
[0032] É possível, em uma versão da invenção, conectar, em vez de usar a ventoinha autónoma 6, o coletor anular 3 ao sistema de ventilação regular do containment da usina nuclear.[0032] It is possible, in one version of the invention, to connect, instead of using the autonomous fan 6, the annular collector 3 to the regular ventilation system of the nuclear power plant containment.
[0033] O sistema de divisão do interior do confinamento da usina nuclear, na versão preferida, funciona da seguinte maneira. Em regime da operação normal, uma das ventoinhas 6 injeta a pressão para o coletor anular 2 através da válvula anti-retorno. Devido a esse fato, os portões infláveis 1 tornam-se enchidos de ar e fecham completamente o vão anular 5 entre a estrutura de teto 3 e a parede do containment 4, segundo apresentado na figura 3. Desta forma, a instalação superior do containment torna-se completamente isolado da instalação inferior, que possui a radiação de fundo elevada, permitindo acesso para o pessoal da usina nuclear a fim de manter os aparelhos e dispositivos, localizados nela. De acordo com os cálculos, para isolar a instalação superior da inferior de forma segura bastará fechar o vão anular em 95%; neste caso o sistema de ventilação de ar forçado no containment assegura a diferença das pressões entre as instalações, suficiente para ausência dos fluxos ascendentes do ar da instalação inferior para a superior. A unidade de controle do sistema efetua monitoramento dos sensores de pressão, instalados no containment. Em caso da falha de uma das ventoinhas 6, a unidade de controle liga a segunda ventoinha 6 com a finalidade de garantir o fechamento completo do vão anular 5, permitindo o conserto ágil, por parte do pessoal da UN, da ventoinha avariada 6 in loco, sem riscos da radiação.[0033] The system for dividing the interior of the nuclear power plant confinement, in the preferred version, works as follows. In normal operation, one of the fans 6 injects pressure into the annular collector 2 through the non-return valve. Due to this fact, the inflatable gates 1 become filled with air and completely close the annular gap 5 between the roof structure 3 and the containment wall 4, as shown in figure 3. In this way, the superior installation of the containment makes It is completely isolated from the lower installation, which has high background radiation, allowing access for nuclear power plant personnel to maintain the apparatus and devices located there. According to calculations, to safely isolate the upper installation from the lower one, it will be enough to close the annular gap by 95%; In this case, the forced air ventilation system in the containment ensures the pressure difference between the installations, sufficient to prevent upward air flows from the lower to the upper installation. The system control unit monitors the pressure sensors installed in the container. In case of failure of one of the fans 6, the control unit turns on the second fan 6 in order to guarantee the complete closure of the annular gap 5, allowing the UN personnel to quickly repair the damaged fan 6 on site. , without radiation risks.
[0034] No momento de um acidente grave, por exemplo, como consequência do rompimento na tubulação com água pressurizada na parte inferior do containment, surge a área de alta pressão da mistura de gás e vapor, inclusive o hidrogénio, criando a onda de choque que normalmente passa através dos portões infláveis 1, via uma das áreas do vão anular 5, segundo apresentado na figura 4, como fabricados de pano, os portões infláveis 1 consequentemente são flexíveis e suscetíveis ao impacto de choque. Desta forma, a onda de choque é distribuída entre ambas as instalações do containment, reduzindo a carga sobre as paredes do containment 4. Concomitantemente, os sensores de pressão indicam o aumento brusco da pressão, registrado pela unidade de controle, que desliga ambas as ventoinhas 6. Na prática, caso a pressão no containment se torne superior a 0,129 MPa (chamada pressão estabelecida), desligam-se todos os sistemas elétricos, apagando automaticamente as ventoinhas 6. Quando o sistema regular de ventilação do containment da usina nuclear desempenha o papel do dispositivo de injeção do ar, ele também desligase quando a meta da pressão indicada é ultrapassada. Como consequência, os portões infláveis 1, em todo o perímetro do containment, se tornam murchos, colocando-se em uma posição vertical, segundo apresentado na figura 5, abrindo completamente o vão anular 5. Os portões infláveis 1, na versão preferida, são fabricados de pano, o que garante a desinflação rápida deles através do pano, caso falte a injeção do ar das ventoinhas 6. Isso permite manter a distribuição uniforme da concentração do hidrogénio e pressão da mistura de gás e vapor por todo o containment, preservando a integridade das paredes 4 dele. Além disso, a água dos sistemas de aspersão, localizados sob a cúpula do containment, escorre através do vão anular 5 aberto para poços (tanques) do containment.[0034] At the time of a serious accident, for example, as a consequence of the rupture in the pipe with pressurized water at the bottom of the containment, the area of high pressure of the mixture of gas and steam appears, including hydrogen, creating the shock wave which normally passes through the inflatable gates 1, via one of the areas of the annular gap 5, as shown in figure 4, as made of cloth, the inflatable gates 1 are consequently flexible and susceptible to shock impact. In this way, the shock wave is distributed between both containment installations, reducing the load on the containment walls 4. At the same time, the pressure sensors indicate the sudden increase in pressure, registered by the control unit, which turns off both fans 6. In practice, if the pressure in the containment becomes greater than 0.129 MPa (called established pressure), all electrical systems are turned off, automatically turning off the fans 6. When the nuclear plant's regular containment ventilation system plays the role of the air injection device, it also turns off when the indicated pressure target is exceeded. As a consequence, the inflatable gates 1, throughout the perimeter of the containment, become deflated, placing themselves in a vertical position, as shown in figure 5, completely opening the annular gap 5. The inflatable gates 1, in the preferred version, are made of cloth, which guarantees their rapid deflation through the cloth, in case the air injection from the fans 6 is missing. This allows maintaining the uniform distribution of the hydrogen concentration and pressure of the gas and vapor mixture throughout the containment, preserving the integrity of its walls 4. Furthermore, water from the sprinkler systems, located under the containment dome, flows through the open annular gap 5 into containment wells (tanks).
[0035] Após localizar o acidente grave e eliminação das consequências dele, é possível o fechamento rápido do vão anular 5 por meio da ligação das ventoinhas 6, permitindo isolar a instalação superior atendida do containment da UN da fonte da emissão radioativa, e, por meio disso, organizar a normalização da operação da usina nuclear com a maior brevidade possível.[0035] After locating the serious accident and eliminating its consequences, it is possible to quickly close the annular gap 5 by connecting the fans 6, allowing the upper installation served to be isolated from the UN containment from the source of the radioactive emission, and, therefore, Therefore, organize the normalization of the operation of the nuclear plant as soon as possible.
[0036] Em uma das versões da invenção, é possível equipar o coletor anular com um bico de descarga contínua do ar para o ambiente de ar do containment. Neste caso a pressão, criada pela ventoinha ligada 6, continuará suficiente para manter os portões infláveis inflados, ao mesmo tempo, após a desligação das ventoinhas 6 por causa do acidente grave, o ar dos portões infláveis vai sair através o bico. A aplicação do bico de descarga contínua do ar, embora não seja obrigatória para realização da invenção, permite acelerar consideravelmente a saída do ar dos portões infláveis 1 e, por meio disso, garantir a abertura do vão anular 5. Mais uma versão da invenção pressupõe a aplicação do bico de descarga do ar, ligado pelo comando da unidade de controle, em caso da queda da pressão ou a meta alcançada da pressão estabelecida no containment.[0036] In one of the versions of the invention, it is possible to equip the annular collector with a continuous air discharge nozzle into the containment air environment. In this case the pressure, created by the switched on fan 6, will remain sufficient to keep the inflatable gates inflated, at the same time, after the fans 6 are turned off due to the serious accident, the air from the inflatable gates will escape through the nozzle. The application of the continuous air discharge nozzle, although not mandatory to carry out the invention, makes it possible to considerably accelerate the air exit from the inflatable gates 1 and, thereby, guarantee the opening of the annular gap 5. Another version of the invention presupposes the application of the air discharge nozzle, switched on by command from the control unit, in the event of a drop in pressure or the target pressure established in the containment is reached.
[0037] O uso do sistema de injeção do ar na forma da bomba de ar ou ventoinha 6, frente à utilização do sistema regular de ventilação da usina nuclear, é mais preferido, uma vez que garante o funcionamento deste sistema independente dos fatores ambientais no containment.[0037] The use of the air injection system in the form of the air pump or fan 6, compared to the use of the regular ventilation system of the nuclear power plant, is more preferred, as it guarantees the functioning of this system independent of environmental factors in the environment. containment.
[0038] O sistema de divisão do interior do confinamento, na versão preferida, contém os tuneis tecnológicos verticais, localizados entre os certos portões infláveis.[0038] The system of dividing the interior of the confinement, in the preferred version, contains vertical technological tunnels, located between certain inflatable gates.
[0039] É possível aplicar portões de metal em vez dos portões infláveis de pano 1, porém essa opção tem várias desvantagens. Em particular, os portões de metal são mais pesados e, a fim de garantir a possibilidade de deixar a onda de choque da pressão passar, deverão possuir um dispositivo complexo, incluindo cortinas dobráveis, o que afeta a confiabilidade dele.[0039] It is possible to apply metal gates instead of inflatable cloth gates 1, however this option has several disadvantages. In particular, metal gates are heavier and, in order to ensure the possibility of letting the pressure shock wave pass through, they must have a complex device, including folding curtains, which affects its reliability.
[0040] O fato que o prazo de validade dos portões infláveis de pano pode tornar-se menor que o prazo da operação da UN prevê a fabricação do portão inflável 1 de modo que seja substituído de maneira mais ágil possível. A fabricação padrão apresenta um portão inflável de pano, fixado na estrutura, por meio do qual todo o dispositivo é instalado na parte de suporte e fixado com dois pinos.[0040] The fact that the expiration date of the inflatable cloth gates may become shorter than the UN's operating period provides for the manufacturing of the inflatable gate 1 so that it can be replaced as quickly as possible. The standard manufacture features an inflatable cloth gate, fixed to the frame, whereby the entire device is installed on the supporting part and secured with two pins.
[0041] O sistema de divisão do interior do confinamento da usina nuclear permite aumentar a segurança dela tanto em regime da operação normal, como em regime de um acidente grave, e poderá ser aplicada nos confinamentos das usinas nucleares de qualquer tipo.[0041] The system for dividing the interior of the nuclear power plant's confinement makes it possible to increase its safety both in normal operation and in the event of a serious accident, and can be applied in the confines of nuclear plants of any type.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000945 WO2018124914A1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | System for dividing a pressurized volume of a containment building of a nuclear power plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112018077501A2 BR112018077501A2 (en) | 2019-07-02 |
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