CN111226291A - 核反应堆堆芯熔化定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核能领域，特别是涉及确保核电站(NPPS)安全的系统，并且可用于导致核熔化、核反应堆容器的破坏和熔体出口进入核电站密封壳空间的严重事故中。本发明的技术成果是提高核反应堆活性区熔体定位装置的可靠性。该技术成果是利用核反应堆堆芯熔体定位装置的一部分，由水平埋板的径向支承和安装在熔体捕集器体下部的径向支承组成的下部支承相互连接而成，而径向轴承和保持架有椭圆形的开口。

Description

核反应堆堆芯熔化定位装置
本发明涉及核能领域，特别是涉及确保核电站(NPPS)安全的系统，并且可用于导致核熔化、核反应堆容器的破坏和熔体出口进入核电站密封壳空间的严重事故中。
最大的辐射危害是堆芯熔化事故，在主被动安全系统和正常运行系统的各种故障组合(设备物品的销毁)中可能发生，或者在核电站完全断电，无法按照核电站设计规定的时间间隔供电，为活跃区提供紧急冷却的情况下。
在这种事故中，堆芯熔化物——堆芯，熔化了反应堆内部结构和反应堆容器，从堆芯流出，由于堆芯中残留的热量，可能会破坏核电站密封外壳的完整性——这是放射性产品释放到环境中的最后一道屏障。
为了消除这一点，有必要对从反应堆容器泄漏的芯进行定位，并确保其持续冷却，直至所有芯部件完全结晶。这项功能是由核反应堆堆芯熔化物的定位和冷却系统来执行的，该系统可防止核电站加压外壳受损，从而在核反应堆严重事故期间保护民众和环境免受辐射。
一种用于定位核反应堆活性区熔体的装置[1]，该装置包含一个安装在反应堆容器底部的熔体捕集器，并具有一个多层容器形式的冷却壳、一个用于稀释上述多层容器中的熔体的填料、由水平分段的下支架、连续或分裂的预埋板(它安装在反应堆轴混凝土中的多层容器下)、垂直圆柱形管(通过夹持器第二种方式将熔体捕集器连接到预埋板)和紧固件组成。
该装置的缺点是当熔体在捕集器中移动时，没有提供底部的自由热径向膨胀，以及在熔融阱底部的轴向热膨胀过程中和冲击期间保持反应器轴底部的熔融捕集器和嵌入板的完整性，这是由于使用垂直圆柱形管将熔体捕集器紧固到下支撑件的结构特征。
也就是说，当熔体进入熔体捕集器的底部时，熔体捕集器的内表面被加热到接近钢的熔化温度，大约为1.5千摄氏度。尽管熔池底部的厚度不小于侧壁厚度的30％，这仍然会导致在径向膨胀的熔体捕捉器底部和相对较冷的垂直圆柱管之间出现临界热应力，其径向膨胀仅在熔体捕捉器底部侧面的机械载荷作用下发生。垂直圆柱管在方位和径向开始不均匀变形，从而导致裂纹的出现和随后的破坏。垂直圆柱管的破坏导致熔体捕集器的设计功能终止。
本发明的技术成果是提高核反应堆活性区熔体定位装置的可靠性。
本发明涉及的任务是消除上述缺点。
解决这些问题的原因是，在核反应堆活性区熔体定位装置中，该装置包含一个安装在反应堆容器底部并具有多层容器形式的冷却壳的熔体捕集器、一个用于稀释多层容器中的熔体的填料、由安装在反应堆竖井混凝土多层容器下的水平分段的下支架、连续或分开的预埋板组成，根据本发明，一种水平分段、实心或分体式的预埋板含有径向支撑，所述熔体捕集器还含有基于水平分段、连续或分体式的径向支撑的径向支撑，预埋板、水平分段、实心或分体式的径向支撑，预埋板和熔体捕集器的径向支承采用卡箍连接，径向轴承和卡箍具有椭圆形开口。
本发明的一个显著特征是下支架，由水平分段、连续或分开的、具有径向支架的预埋板和安装在熔体捕捉器下部的径向支架组成，而预埋板和熔体捕捉器的径向支架通过夹具连接。径向轴承的预埋板、熔体捕捉器以及夹钳都有椭圆形的开口。
这允许在加热熔体收集器底部及其径向支撑时，由于熔体收集器的径向支撑沿嵌入板的径向支撑滑动而使熔体收集器底部及其径向支撑自由径向热膨胀，同时通过改变嵌入板和熔融阱的径向支撑的椭圆孔中的闩锁的位置(通过改变椭圆孔中的间隙区域的位置)，在下嵌入板的径向支撑和熔融阱之间保持强的机械方位角和轴向连接。这就消除了熔体捕集器和底板在丧失工作能力的情况下成形的风险，消除了熔体捕集器底部和反应器轴底板开裂的风险，在这些情况下，熔体捕集器可以被破坏。
在熔体捕集器的轴向热变形和机械变形下，在冲击的情况下，反应器轴的底部和嵌入板的完整性通过重新分配熔体夹持器和下嵌入板的所有径向支撑件之间的载荷来实现。在这种情况下，部分径向轴承将工作在滑动和张力，部分压缩和剪切。在载荷作用于熔体捕集器的情况下，其底部发生振荡，其中所有径向轴承和夹具在弹性变形区的拉伸和压缩中交替工作，直至振荡过程的衰减。
图1示出了根据本发明制造的用于定位核反应堆活性区熔体的装置。
本发明的工作原理如下。
图1显示了一种用于定位核反应堆堆芯熔体(1)的装置，该装置包含一个熔体(1)存水弯(2)，该熔体(1)安装在反应堆容器底部，并具有多层容器形式的冷却壳、用于稀释上述多层容器中熔体(1)的填料(3)，由水平分段的下部支撑(4)、连续或分开的预埋板(5)组成，安装在具有径向支撑(7)的反应堆轴(6)的混凝土中的多层容器下面。在熔体(1)的存水弯(2)下部的外侧，制造径向轴承(8)，径向轴承由水平预埋板(5)的径向轴承(7)支撑。水平埋板(5)的径向支撑(7)和熔体捕集器(2)(1)的径向支撑(8)通过卡箍(9)连接，熔体捕集器(2)(1)的径向支撑(8)和水平埋板(5)的每个径向支撑(8)以及锁存器(9)具有孔(10)椭圆形。
反应堆容器破坏时，堆芯熔体(1)在静水和超压作用下开始进入存水弯(2)并与填料(3)接触。
熔体(1)主要聚集在熔体(1)捕集器底部(2)的中心部位。熔体温度约为2500℃，导致熔体(1)捕集器(2)和径向支架(7)、(8)膨胀。然而，在熔体(1)捕集器(2)的下部有径向支撑(8)，在水平预埋板(5)处有径向支撑(7)，通过椭圆孔(10)形状的夹具(9)相互连接，允许您保持熔体捕集器底部的完整性，在反应器轴(6)的底板上的水平嵌入板(5)，由于夹持器(9)在径向(垂直)平面中的径向支撑件的椭圆形孔(10)中滑动，使得熔体捕集器的轴向热膨胀不均匀，是由位于椭圆孔(10)中的夹具(9)的一个小的机械轴向作用来保证的。
熔体(1)的非轴对称截流，例如，在30秒内，60吨过热钢，主冲击和热负荷在熔体捕集器(2)的侧内壁(1)上。
在这种情况下，首先，由于熔体捕集器底部的弹性变形，载荷在下部预埋板的径向支承(7)和熔体捕集器的径向支承(8)之间重新分配。部分机械冲击被熔体捕捉器底部的弹性振动吸收，部分被径向支架(7)、(8)的弹性振动吸收，部分被熔体捕捉器与下部支架的紧固件阻尼，因为紧固件位于径向支架(7)、(8)的椭圆孔(10)中和结构间隙安装在这些支架上。
然后，熔体(1)的阱(2)底部的后续加热伴随着其径向和轴向膨胀，其中熔体捕集器的径向支撑件(8)不提供其径向扩展的机械阻力和其方位角尺寸的增加。通过沿着安装在反应器轴底板上的水平预埋板(6)的径向支承(7)滑动来确保改变疏水阀(2)的径向支承(8)的位置。这使得熔体捕捉器能够从熔体捕捉器上的核心熔体的机械和热效应引起的附加热和机械载荷中卸载。
下部支撑的使用使得通过提供熔体捕集器底部的自由径向热膨胀来提高核反应堆堆芯中熔体定位装置的可靠性成为可能。
参考文献：
1、RF专利号2398294，IPC G21C 9/00，优先权日期：2009年4月15日。

Claims (1)

1.定位装置核反应堆堆芯中熔体的定位装置，包括一种安装在反应堆容器底部下面的熔体收集器，具有多层容器形式的冷却壳、用于稀释熔体的填料，放置在上述多层容器中，下部支架，由水平截面、固体或分开的部分组成、一种预埋板，安装在反应器轴混凝土中多层容器的下面，其特征在于，所述预埋板的水平截面为实心或分体式，所述预埋板包含径向支撑，所述熔体捕集器还包含基于水平截面为实心或分体式的预埋板的径向支撑的径向支撑，水平截面、连续或分开的径向轴承、预埋板和熔体捕集器的径向轴承通过夹具连接，而径向轴承和保持架有椭圆形的开口。
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