BR112019028211A2 - Dispositivo de localização de fusão da zona ativa do reator nuclear - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE LOCALIZAÇÃO DE FUSÃO DA ZONA ATIVA DO REATOR NUCLEAR. A invenção refere-se a área de energia nuclear, em particular, aos sistemas de segurança de centrais nucleares, e pode ser usado em acidentes graves, levando à fusão do núcleo, a destruição do corpo de um reator nuclear e a saída da massa fundida para o espaço do invólucro da central nuclear. O resultado técnico da invenção reivindicada inclui o aumento da segurança do dispositivo de localização de fusão da zona ativa do reator nuclear. O resultado técnico é alcançado através do uso de um dispositivo de localização de fusão de uma área ativa do reator nuclear de suporte inferior, constituída por suportes radiais da placa horizontal, e suportes radiais instalados na parte inferior do corpo da armadilha de fusão, ligados entre si por fixadores, enquanto os suportes radiais e fixadores possuem orifícios ovais.

Description

DISPOSITIVO DE LOCALIZAÇÃO DE FUSÃO DA ZONA ATIVA DO REATOR NUCLEAR

[001] A invenção refere-se a área de energia nuclear, em particular, aos sistemas de segurança de centrais nucleares, e pode ser usado em acidentes graves, levando ao derretimento do núcleo, a destruição do corpo de um reator nuclear e a saída da massa fundida para o espaço do invólucro da central nuclear.

[002] O maior risco de radiação constitui os acidentes com fusão da área ativa, que podem ocorrer com várias combinações de falhas (destruição de componentes do equipamento) de sistemas de segurança ativos e passivos e sistemas de funcionamento normal, ou em condições de interrupção total da energia nuclear e impossibilidade de fornecer energia durante o período definido pelo projeto da central nuclear para garantir refrigeração de emergência da área ativa.

[003] Nesse tipo de acidente, a fusão da área ativa - o corium, derretendo as estruturas internas do reator e o corpo do reator, vaza e, devido ao calor residual, pode comprometer a hermeticidade do invólucro da central nuclear, a última barreira para a saída de produtos radioativos no meio ambiente.

[004] Para excluí-lo, é necessário localizar o corium que vazou do corpo do reator e garantir que o arrefecimento de forma contínua até à cristalização total de todos os componentes do corium. Esta função é desempenhada pelo sistema de localização e refrigeração da zona ativa do reator nuclear, que evita danos no invólucro hermético da central nuclear e, assim, protege a população e o ambiente da exposição à radiação em caso de acidentes graves de reatores nucleares.

[005] O dispositivo reivindicado [1] de localização do derretimento da zona ativa de um reator nuclear, contém uma armadilha de derretimento, instalado sob o fundo do reator e um invólucro refrigerador de múltiplas camadas, enchimento de diluição de derretimento, colocado no referido vaso de múltiplas camadas, um suporte inferior, composto por uma secção horizontal, inteira ou dividida, placa instalada sob um vaso de múltiplas camadas no betão do eixo do reator, tubulação cilíndrica vertical que liga a coletor de fusão à placa por grampos e fixadores.

[006] As desvantagens deste dispositivo englobam o facto de que, quando o derretimento se move na armadilha, não é fornecida a expansão radial térmica livre do seu fundo, além de manter a integridade do fundo da armadilha de fusão e da placa no piso do eixo do reator durante expansões térmicas axiais do fundo da armadilha de fusão e durante impactos, devido às características estruturais de fixação da armadilha de fusão, através de um tubo vertical cilíndrico vertical no suporte inferior.

[007] Ou seja, quando a fusão entra no fundo do conetor de fusão, a superfície interna do conetor de fusão é aquecida a uma temperatura próxima à temperatura de fusão do aço, cerca de mil e quinhentos graus Celsius. Embora a espessura do fundo do conetor ser menos 30% mais espessa do que as paredes laterais, isso conduz ainda a tensões térmicas críticas entre a parte inferior da armadilha de fusão, que se expande na direção radial e o tubo cilíndrico vertical relativamente frio, cuja expansão ocorre na direção radial somente sob o efeito da carga mecânica a partir do fundo de fusão. Um tubo cilíndrico vertical começa a deformar de forma desigual, tanto nas direções azimutais como radiais, o que resulta no aparecimento de fissuras e consequente destruição. A destruição da tubulação cilíndrica vertical leva à interrupção do funcionamento do projeto de armadilhas de fusão.

[008] O resultado técnico da invenção reivindicada inclui o aumento da segurança do dispositivo de localização de fusão da zona ativa do reator nuclear.

[009] As tarefas para as quais é reivindicada esta invenção inclui eliminar as falhas acima mencionadas.

[010] As tarefas são resolvidas devido ao fato de que, no dispositivo de localização a fusão da zona ativa de um reator nuclear, que contem uma armadilha de fusão, está instalada sob o fundo do recipiente do reator, e está provido de um invólucro refrigerado na forma de um recipiente de múltiplas camadas, um enchimento para diluição de fusão colocado no referido recipiente de múltiplas camadas, um suporte inferior, consistindo numa placa de secção horizontal, inteira ou dividida, a placa contém suportes radiais, a armadilha de fusão também contém suportes radiais com base nos suportes radiais da placa em secção horizontal, inteira ou dividida, a placa, os suportes radiais da placa em secção horizontal, inteira ou dividida, a placa e os suportes radiais da armadilha de fusão estão ligados por fixadores, sendo que os suportes radiais e fixadores possuem orifícios ovais.

[011] Uma característica distintiva da invenção reivindicada é o suporte inferior, que consiste numa placa em secção horizontal, inteira ou dividida, placa com suportes radiais e suportes radiais instalados na parte inferior da armadilha de fusão, enquanto os suportes radiais da placa e da armadilha de fusão estão conectados por fixadores. Os suportes radiais da placa, as armadilhas de fusão e os fixadores possuem orifícios ovais.

[012] Isso permite, ao aquecer o fundo da armadilha de fusão e os seus suportes radiais, fornecer expansão térmica radial livre do fundo da armadilha de fusão juntamente com os seus suportes radiais devido ao deslizamento dos suportes radiais da armadilha de fusão ao longo dos suportes radiais da placa incorporada, mantendo um forte azimutal mecânico e as ligações axiais entre os suportes radiais da placa inferior e a armadilha de fusão devido a uma alteração na posição das fixadores nos orifícios ovais dos suportes radiais da placa e a armadilha de fusão (devido a uma alteração na posição das zonas de folga nos orifícios ovais). Isso exclui o risco de a armadilha de fusão e a placa inferior se formarem com perda de capacidade de funcionamento e o risco de formação de fissuras no fundo da armadilha de fusão e no piso do eixo do reator, onde a armadilha de fusão pode ser destruída.

[013] Em caso de deformações térmicas e mecânicas axiais da armadilha de fusão e em caso de impacto, a preservação da integridade do fundo e da placa de empenho no piso dos eixos do reator é alcançada mediante a redistribuição da carga entre todos os suportes radiais da armadilha de fusão e a placa inferior. Neste caso, parte dos suportes radiais irá funcionar no deslizamento e tensão, e parte na compressão e cisalhamento. No caso de impacto da carga na armadilha de fusão, ocorrem oscilações no fundo, nas quais todos os suportes e fixadores radiais funcionam alternadamente em tensão e compressão na zona de deformação elástica, até a atenuação do processo oscilatório.

[014] A Fig. 1 ilustra um dispositivo de localização da zona de fusão ativa de um reator nuclear, feito de acordo com a invenção reivindicada.

[015] A invenção reivindicada funciona da seguinte forma.

[016] Na Fig. 1, o dispositivo de localização de fusão (1) reivindicado da zona ativa de um reator nuclear, que contém uma armadilha (2) de derretimento (1), instalado sob o fundo do corpo do reator e equipado com um invólucro de refrigeração na forma de um recipiente de múltiplas camadas, um enchimento (3) para diluir a fusão (1) colocado no recipiente de múltiplas camadas mencionado, um suporte inferior (4) consistindo numa placa na secção horizontal, inteira ou dividida (5) instalada sob o recipiente de múltiplas camadas no concreto do eixo (6) do reator com suportes radiais (7). Do lado externo da parte inferior da armadilha (2) de fusão (1), estão os suportes radiais (8) apoiados em suportes radiais (7) de uma placa horizontal (5). Os suportes radiais (7) da placa horizontal (5) e os suportes radiais (8) da armadilha (2) de fusão (1) estão unidos por fixadores (9), cada um dos suportes radiais (8) da armadilha (2) de fusão (1) e placa horizontal (5), assim como o fixador (9) possuem orifícios (10) ovais.

[017] No momento da destruição do corpo do reator (1), a área ativa sob pressão hidrostática e excessiva começa a entrar na armadilha (2) e entra em contacto com o enchimento (3).

[018] A fusão (1) acumula-se principalmente na parte central do fundo da armadilha (2) de fusão (1). A temperatura de fusão é de cerca de 2500 °C, o que leva à expansão da armadilha (1) de fusão (2) e dos suportes radiais (7), (8). No entanto, a presença de suportes radiais (8) na parte inferior do coletor de fusão (2) (1) e suportes radiais (7) na placa horizontal (5) estão ligados entre si por fixadores (9) com orifícios (10) ovais, o que permite manter a integridade do fundo do coletor de fusão, da placa horizontal (5) no piso do eixo do reator (6) do reator com expansões térmicas axiais não uniformes da armadilha de fusão devido ao deslizamento dos fixadores (9) nos orifícios ovais (10) dos suportes radiais no plano axial (vertical), garantido por um pequeno jogo axial mecânico dos fixadores (9) localizados nos orifícios ovais (10).

[019] Com a entrada assimétrica de fusão (1), por exemplo, 60 toneladas de aço superaquecido durante 30 segundos, o choque principal e as cargas térmicas devem ficar na parede interna lateral do coletor (2) de fusão (1).

[020] Neste caso, primeiro, devido às deformações elásticas do fundo da armadilha de fusão, a carga é redistribuída entre os suportes radiais (7) da placa inferior e os suportes radiais (8) da armadilha de fusão. Parte do choque mecânico é absorvido pelas vibrações elásticas do fundo da armadilha de fusão, parte é absorvido pelas vibrações elásticas dos suportes radiais (7), (8), e parte é extinta pelas fixações da armadilha de fusão para o suporte inferior devido à localização dos fixadores nos orifícios ovais (10) dos suportes radiais (7), (8) e na folga estrutural dos fixadores nesses suportes.

[021] Em seguida, o aquecimento subsequente do fundo da armadilha (2) de fusão (1) é acompanhado pela sua expansão radial e axial, na qual os suportes radiais (8) da armadilha de fusão não resistem mecanicamente à sua expansão na direção radial e ao aumento das suas dimensões azimutais. A alteração da posição dos suportes radiais (8) das armadilhas (2) é garantida através do deslizamento dos suportes radiais (7) da placa horizontal (6) instalada piso do eixo do reator. Isso permite que o coletor de fusão seja descarregado a partir de cargas térmicas e mecânicas adicionais causadas pelos efeitos mecânicos e térmicos da fusão da área ativa numa armadilha de fusão.

[022] O uso do suporte inferior tornou possível aumentar a segurança do dispositivo de localização de fusão da zona ativa do reator nuclear, garantindo expansões térmicas radiais livres do fundo do coletor de fusão. Fontes de informação

[023] Patente RF Nº 2398294, CIP G21C 9/00, prioridade datada de 15 de abril de 2009

Claims (1)

REIVINDICAÇÕES

1. O dispositivo de localização de fusão da zona ativa do reator nuclear, que contem uma armadilha de fusão montado sob o fundo do reator e provido de um invólucro refrigerável em forma de invólucro de um vaso de múltiplas camadas, enchimento de fusão instalado no recipiente de múltiplas camadas mencionado, suporte inferior composto por uma placa de secção horizontal, inteiro ou dividido, instalado sob um vaso várias camadas do eixo do reator, caracterizado por a placa em secção horizontal, inteira ou dividida que contem suportes radiais, a armadilha de fusão também contém suportes radiais apoiados nos suportes radiais da placa em secção horizontal, inteira ou dividida, a placa, os suportes radiais da placa em secção horizontal, inteira ou dividida, a placa e os suportes radiais da armadilha de fusão estão ligados por fixadores, sendo que os suportes radiais e fixadores possuem orifícios ovais.