EA044052B1 - SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT - Google Patents

SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT Download PDF

Info

Publication number
EA044052B1
EA044052B1 EA202193315 EA044052B1 EA 044052 B1 EA044052 B1 EA 044052B1 EA 202193315 EA202193315 EA 202193315 EA 044052 B1 EA044052 B1 EA 044052B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
membrane
multilayer
melt
truss
cooling
Prior art date
Application number
EA202193315
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Стальевич Сидоров
Татьяна Ярополковна Дзбановская
Инна Сергеевна Сидорова
Original Assignee
Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
Частное Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Атомэнергопроект", Частное Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации") filed Critical Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
Publication of EA044052B1 publication Critical patent/EA044052B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

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.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular to systems that ensure the safety of nuclear power plants (NPPs), and can be used in severe accidents leading to the destruction of the reactor vessel and its hermetically sealed shell.

Наибольшую радиационную опасность представляют аварии с расплавлением активной зоны, которые могут происходить при множественном отказе систем охлаждения активной зоны.The greatest radiation hazard is posed by accidents with core melting, which can occur with multiple failures of core cooling systems.

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 оболочки АЭС - последнего барьера на пути выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду.In such accidents, the core melt - corium, melting the internal reactor structures and the reactor vessel, flows beyond its limits, and due to residual heat generation remaining in it, can disrupt the integrity of the sealed shell of the nuclear power plant - the last barrier to the release of radioactive products into the environment.

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.To eliminate this, it is necessary to localize the core melt (corium) that has leaked from the reactor vessel and ensure its continuous cooling until complete crystallization. This function is performed by the Nuclear Reactor Core Melt Localization and Cooling System, which prevents damage to the sealed shell of the nuclear power plant and thereby protects the population and the environment from radiation exposure in the event of severe nuclear reactor accidents.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

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.A known system [1] for localizing and cooling 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 at the base of a concrete shaft, a multilayer housing, the flange of which is equipped with thermal protection, filler, installed inside a multilayer housing, consisting of a set of cassettes mounted on top of each other.

Данная система в соответствии со своими конструктивными особенностями имеет следующие недостатки, а именно:This system, in accordance with its design features, has the following disadvantages, namely:

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;at the moment of penetration (destruction) of the reactor vessel by the core melt into the resulting hole under the influence of the residual pressure present in the reactor vessel, the melt begins to flow out and gases come out, which spread inside the volume of the multilayer vessel and inside the peripheral volumes located between the multilayer vessel, the filler and the truss - console, in these volumes there is a rapid increase in gas pressure, as a result of which destruction of the melt localization and cooling system in the area of connection of the multilayer housing with the console truss may occur;

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.When the melt enters the multilayer body, the console truss and the multilayer body can independently move relative to each other as a result of heating, shock or seismic influences, which can lead to the destruction of their sealed connection, and, consequently, disruption of the melt localization and cooling system.

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.A known system [2] for localizing and cooling 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 at the base of a concrete shaft, a multilayer housing, the flange of which is equipped with thermal protection, filler, installed inside a multilayer housing, consisting of a set of cassettes mounted on top of each other.

Данная система, в соответствии со своими конструктивными особенностями имеет следующие недостатки, а именно:This system, in accordance with its design features, has the following disadvantages, namely:

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;at the moment of penetration (destruction) of the reactor vessel by the core melt into the resulting hole under the influence of the residual pressure present in the reactor vessel, the melt begins to flow out and gases come out, which spread inside the volume of the multilayer vessel and inside the peripheral volumes located between the multilayer vessel, the filler and the truss - console, in these volumes there is a rapid increase in gas pressure, as a result of which destruction of the melt localization and cooling system in the area of connection of the multilayer housing with the console truss may occur;

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.When the melt enters the multilayer body, the console truss and the multilayer body can independently move relative to each other as a result of heating, shock or seismic influences, which can lead to the destruction of their sealed connection, and, consequently, disruption of the melt localization and cooling system.

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.A known system [3] for localizing and cooling 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 at the base of a concrete shaft, a multilayer housing, the flange of which is equipped with thermal protection, filler, installed inside a multilayer casing, consisting of a set of cassettes installed on top of each other, each of which contains one central and several peripheral holes, water supply valves installed in pipes located along the perimeter of the multilayer casing in the area between the upper cassette and the flange.

Данная система в соответствии со своими конструктивными особенностями имеет следующие недостатки, а именно:This system, in accordance with its design features, has the following disadvantages, namely:

в момент проплавления (разрушения) корпуса реактора расплавом активной зоны в образовавшеесяat the moment of penetration (destruction) of the reactor vessel by the melt of the active zone into the resulting

- 1 044052 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;- 1 044052 hole under the influence of the residual pressure present in the reactor vessel, the melt begins to flow out and gases come out, which spread 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 there is a rapid increase in pressure gas, as a result of which destruction of the melt localization and cooling system in the area of connection of the multilayer housing with the console truss may occur;

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.When the melt enters the multilayer body, the console truss and the multilayer body can independently move relative to each other as a result of heating, shock or seismic influences, which can lead to the destruction of their sealed connection and, consequently, disruption of the melt localization and cooling system.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

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.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the system for localizing and cooling the nuclear reactor core melt, increasing the efficiency of heat removal from the nuclear reactor core melt.

Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются следующие:The problems to be solved by the claimed invention are the following:

обеспечение герметизации многослойного корпуса от затопления водой, поступающей для охлаждения наружной поверхности многослойного корпуса;ensuring the sealing of the multilayer casing from flooding with water supplied to cool the outer surface of the multilayer casing;

обеспечение независимых радиально-азимутальных тепловых расширений фермы-консоли;ensuring independent radial-azimuthal thermal expansions of the cantilever truss;

обеспечение независимых перемещений фермы-консоли и многослойного корпуса при сейсмических и ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава;ensuring independent movements of the cantilever truss and the multilayer body under seismic and shock mechanical impacts on the equipment elements of the melt localization and cooling system;

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.ensuring the necessary hydraulic resistance during the movement of the vapor-gas mixture from the internal volume of the reactor vessel into the space located in the zone of hermetic connection of the multilayer vessel with the console truss.

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 дополнительно содержит мембрану выпуклой формы, установленную между фланцем многослойного корпуса и нижней поверхностью фермыконсоли 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.The objectives are solved due to the fact that the system for localizing and cooling 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, installed on embedded parts at the base of a concrete shaft, is a multilayer housing designed for receiving and distribution melt, the flange of which is equipped with thermal protection, a filler consisting of several cassettes stacked 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 , according to the invention, additionally contains a convex-shaped membrane installed between the flange of the multilayer housing and the lower surface of the cantilever truss in such a way that the convex side faces outside the multilayer housing, while in the upper part of the convex-shaped membrane in the area of connection with the lower part of the cantilever truss there are thermal elements resistances connected to each other by welding to form a contact gap; a thermal protection is additionally installed inside the multilayer body, containing an outer, inner shell and a bottom, suspended from the console truss by means of thermally destructible fasteners installed in the heat-conducting flange of the thermal protection, and covering the top part of the thermal protection of the flange of a multilayer body, between which in the overlap area there is a ring jumper with holes, while the outer shell is made in such a way that its strength is higher than the strength of the inner shell and bottom, and on the outer shell there is a layer of melting concrete, divided into sectors by vertical ribs and held by vertical, long radial and short radial reinforcing bars.

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.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-shaped membrane installed between the flange of the multilayer casing and the lower surface of the cantilever truss in such a way that the convex side faces outside the multilayer casing, while in the upper part of the membrane thermal resistance elements are made of a convex shape in the connection area with the lower part of the cantilever truss, connected to each other by welding to form a contact gap. This design makes it possible to ensure sealing of the multilayer casing from flooding with water supplied to cool the outer surface of the multilayer casing, to ensure independent radial-azimuthal thermal expansion of the cantilever truss, to ensure axial-radial thermal expansion of the multilayer casing, to ensure independent movements of the cantilever truss and the multilayer casing during seismic and mechanical shock effects on the equipment elements of the melt localization and cooling system.

Ещё одним существенным признаком заявленного изобретения является наличие в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора тепловой защиты, подвешенной к фермеконсоли 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.Another significant 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 thermal protection suspended from the truss console and covering the upper part of the thermal protection of the multilayer housing flange with the formation of a slot gap that prevents direct impact from the core melt and from the gas-dynamic flows from the reactor vessel into the zone of hermetic connection of the multilayer vessel with the cantilever truss.

- 2 044052- 2 044052

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.Another significant feature of the claimed invention is that in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor, in the overlap area of the thermal protection and thermal protection of the multilayer housing flange, an annular jumper with holes is installed, which ensures the overlap of the slot gap between the thermal protection of the housing flange and the thermal protection. The ring jumper with holes, in its functionality, forms a kind of gas-dynamic damper, which makes it possible to provide the necessary hydraulic resistance during the movement of the vapor-gas mixture from the internal volume of the reactor vessel into the space located behind the external surface of the thermal protection, and to reduce the rate of pressure growth at the periphery, while simultaneously increasing the time growth of this pressure, which provides the necessary time to equalize the pressure inside and outside the multilayer housing.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 изображена система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. 1 shows a system for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core, made in accordance with the claimed invention.

На фиг. 2 изображена зона между верхней кассетой наполнителя и нижней поверхностью фермыконсоли.In fig. Figure 2 shows the area between the upper filler cassette and the lower surface of the cantilever truss.

На фиг, 3 изображен общий вид тепловой защиты, выполненной в соответствии с заявленным изобретением.Figure 3 shows a general view of thermal protection made in accordance with the claimed invention.

На фиг. 4 изображен фрагмент тепловой защиты в разрезе, выполненной в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 4 shows a sectional fragment of thermal protection made in accordance with the claimed invention.

На фиг. 5 изображена зона крепления тепловой защиты к ферме-консоли.In fig. Figure 5 shows the area where the thermal protection is attached to the console truss.

На фиг. 6 изображена кольцевая перемычка, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. 6 shows a ring jumper made in accordance with the claimed invention.

На фиг. 7 изображен общий вид мембраны, выполненной в соответствии с заявленным изобретением.In fig. 7 shows a general view of a membrane made in accordance with the claimed invention.

На фиг. 8 изображена зона соединения мембраны с нижней поверхностью фермы-консоли.In fig. Figure 8 shows the area where the membrane is connected to the lower surface of the cantilever truss.

На фиг. 9 изображена зона соединения мембраны с нижней поверхностью фермы-консоли, выполненная с использованием дополнительных пластин.In fig. Figure 9 shows the area of connection of the membrane with the lower surface of the cantilever truss, made using additional plates.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the Invention

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.As shown in FIG. 1-9, a system for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core, containing a guide plate (1) installed under the nuclear reactor body (2). The guide plate (1) rests on the console truss (3). Under the cantilever truss (3) at the base of the concrete shaft there is a multilayer housing (4) mounted on embedded parts and designed to receive and distribute the melt. The flange (5) of the multilayer housing (4) is equipped with thermal protection (6). Inside the multilayer body (4) there is a filler (7). 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). Along the perimeter of the multilayer housing (4) in its upper part (in the area between the upper cassette (8) and the flange (5)) there are water supply valves (10) installed in the nozzles (11). A convex membrane (12) is installed between the flange (5) of the multilayer body (4) and the lower surface of the cantilever truss (3). The convex side of the membrane (12) faces outside the multilayer body (4). In the upper part of the convex membrane (12), in the area of connection with the lower part of the cantilever truss (3), thermal resistance elements (13) are made. The thermal connection elements (13) are connected to each other by welding to form a contact gap (14). A thermal protection (15) is installed inside the multilayer housing (4). Thermal protection (15) consists of outer (21), inner (24) shells and bottom (22). The thermal protection (15) is suspended from the console truss (3) by means of thermally destructible fasteners (19), which are 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 housing (4), between which an annular jumper (16) with holes (17) is installed in the overlap 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). Fusible concrete (26) is held (fastened) by means of vertical (23), long radial (25) and short radial (27) reinforcing bars.

Заявленная система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно заявленному изобретению работает следующим образом.The claimed system for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core according to the claimed invention operates as follows.

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.At the moment of destruction of the nuclear reactor vessel (2), the core melt, under the influence of hydrostatic pressure of the melt and residual excess gas pressure inside the nuclear reactor vessel (2), begins to flow onto the surface of the guide plate (1), held by the truss-console (3). The melt, flowing down the guide plate (1), enters the multilayer housing (4) and comes into contact with the filler (7). When the sectoral non-axisymmetric flow of the melt occurs, the thermal protection (15) melts. Partially collapsing, thermal protection (15), on the one hand, reduces the thermal effect of the core melt on the protected equipment, and on the other, reduces the temperature and chemical activity of the melt itself.

- 3 044052- 3 044052

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).Thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (4) provides protection of its upper thick-walled internal part from thermal effects from the core melt mirror from the moment the melt enters the filler (7) until the end of the interaction of the melt with the filler, that is, until the water begins to cool 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 allows protecting the inner surface of the multilayer casing (4) above the level of the core melt formed in the multilayer casing (4) during interaction with the filler (7) , precisely that upper part of the multilayer casing (4), which has a greater thickness compared to the cylindrical part of the multilayer casing (4), ensuring normal (without a heat transfer crisis in boiling mode in a large volume) heat transfer from the core melt to water located with external side of the multilayer housing (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.During the interaction of the core melt with the filler (7), the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (4) is heated and partially destroyed, shielding thermal radiation from the side of the melt mirror. The geometric and thermophysical characteristics of the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer body (4) are selected in such a way that, under any conditions, they ensure 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 physical processes. -chemical interaction of the core melt with the filler (7). Thus, the presence of thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (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.

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.Thermal protection (15), as shown in Fig. 1 and 3, suspended from the console truss (3) above the upper level of thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (4), with its lower part it covers the upper part of the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (4) , providing protection from the effects of thermal radiation from the side of the core melt mirror not only of the lower part of the console truss (3), but also of the upper part of the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (4). Geometric 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 housing (4), as well as the overlap height of the specified thermal protections (15 and 6) are selected so that the resulting as a result of such overlap, the slot gap prevented direct impact on the zone of the sealed connection of the multilayer vessel (4) with the cantilever truss (3) both from the moving core melt and from the gas-dynamic flows leaving the reactor vessel (2).

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).As shown in FIG. 6, the annular jumper (16) with holes (17) ensures the overlap of the slot gap between the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer housing (4) and the thermal protection (15), and forms a kind of gas-dynamic damper, which makes it possible to ensure the necessary hydraulic resistance when moving the vapor-gas mixture from the internal volume of the reactor housing (2) into the space located behind the outer surface of the thermal protection (15), and reduce the rate of pressure growth at the periphery, while simultaneously increasing the time of growth of this pressure, which provides the necessary time for pressure equalization inside and outside the multilayer casing (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 located in the multilayer vessel (4), which leads to an increase in pressure at the periphery of the internal volume of the multilayer vessel (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).As shown in FIG. 4 and 5, structurally, thermal protection (15) consists of a heat-insulating flange (18), connected to the flange of the cantilever truss (3) through thermally destructible fasteners (19), outer shell (21), inner shell (24), bottom ( 22), vertical ribs (20). The space between the outer shell (21), the bottom (22) and the inner shell (24) is filled with melting concrete (26). Fusible concrete (26) ensures the absorption of thermal radiation from the side of the melt mirror throughout the entire range of its heating and phase transformation from solid to liquid. In addition, the thermal protection (15) includes vertical reinforcing bars (23), long radial reinforcing bars (25), as well as short radial reinforcing bars (27) reinforcing the melting concrete (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.As shown in FIG. 1 and 7, a convex membrane (12) installed between the flange (5) of the multilayer housing (4) and the lower surface of the cantilever truss (3) in the space located behind the outer surface of the thermal protection (15), ensures sealing of the multilayer housing (4 ) from flooding with water entering to cool its outer surface.

Мембрана (12) обеспечивает независимые радиально-азимутальные тепловые расширения фермыконсоли (3) и аксиально-радиальные 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.The membrane (12) provides independent radial-azimuthal thermal expansion of the cantilever truss (3) and axial-radial thermal expansion of the multilayer body (4), ensures independent movements of the cantilever truss (3) and the multilayer body (4) under seismic and shock mechanical impacts on the elements equipment for the system of localization and cooling of the nuclear reactor core melt.

Для сохранения мембраной (12) своих функций на начальной стадии поступления расплава актив- 4 044052 ной зоны из корпуса (2) реактора в многослойный корпус (4) и связанного с этим повышения давления, мембрана (12) размещается в защищенном пространстве, образованном тепловой защитой (6) фланца (5) многослойного корпуса (4) и тепловой защитой (15), подвешенной к ферме-консоли (3).To maintain the membrane (12) its functions at the initial stage of the flow of the core melt from the reactor vessel (2) into the multilayer vessel (4) and the associated increase in pressure, the membrane (12) is placed in a protected space formed by a thermal shield (6) flange (5) of the multilayer housing (4) and thermal protection (15) suspended from the console truss (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.After cooling water begins to flow inside the multilayer housing (4) onto the crust located on the surface of the melt, the membrane (12) continues to perform its functions of sealing the internal volume of the multilayer housing (4) and separating the internal and external environments. In the mode of stable water cooling of the outer surface of the multilayer housing (4), the membrane (12) is not destroyed, being cooled by water from the outside.

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.If the supply of cooling water inside the multilayer casing (4) to the crust fails, the thermal protection (6) of the flange (5) of the multilayer casing (4) and the thermal protection (15) are gradually destroyed, the overlap area of the thermal protections (15 and 6) is gradually reduced to complete destruction of the overlap zone. From this moment, the effect of thermal radiation on the membrane (12) from the side of the core melt mirror begins. The membrane (12) begins to heat up from the inside, however, due to its small thickness, the radiant heat flow cannot ensure the destruction of the membrane (12) if the membrane (12) is below the cooling water level.

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).As shown in FIG. 8 and 9, to ensure the destruction of the membrane (12) in conditions of failure of the supply of cooling water from above to the core melt crust, the membrane (12) is connected to the lower surface of the cantilever truss (3) using thermal resistance elements (13) connected to each other each other by welding to form a contact gap (14). In the area of junction of the membrane (12) and the lower surface of the cantilever truss (3), along the upper perimeter, a pocket (28) is formed, which ensures deterioration of the heat exchange conditions from the membrane (12) to the water, which, in the presence of thermal protection (15) and thermal 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, provides cooling of the membrane (12), but these conditions of poor heat transfer cannot provide effective heat removal during strong heating by radiant heat flows from the side of the melt mirror during the destruction of thermal protections (15 and 6).

Конструктивное расположение кармана (28) (положение места стыковки мембраны (12) с фермойконсолью (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).The structural location 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 melt mirror level depends on the position of the maximum water level supplied to cool the outer surface of the multilayer housing (4) than this The higher the level, the further the pocket (28) is located from the position of the melt mirror level (from the plane of thermal radiation).

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 фермыконсоли (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-консолью (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.In the process of destruction of thermal protection (15), radiant heat flows from the side of the melt mirror begin to intensively affect the equipment located below the position of the pocket (28). In the absence of cooling of the melt mirror, it is necessary to reduce overheating and destruction of equipment located below the position of the pocket (28), for which the joining zone of the membrane (12) and the console truss (3) faces the melt mirror and is directly heated by radiant heat flows, and the pocket itself (28) made with thermal resistance elements (13), which reduce heat flow from the junction of the membrane (12) with the cantilever truss (3). To do this, between the membrane (12) and the cantilever truss (3), as shown in Fig. 9, for example, additional plates (29) are installed, welding of which is carried out only along the perimeter to each other and to the console truss (3). The membrane (12), welded to the additional plate (29), cannot transfer heat over a large area due to the fact that both between the membrane (12) and the additional plate (29), between the additional plates themselves (29), and between additional plate (29) and the cantilever truss (3), there are contact gaps (14) that provide thermal resistance to heat transfer into the thick-walled cantilever truss (3) (the cantilever truss is thick-walled in relation to the membrane - in terms of its ability to accumulate and redistribute the resulting warm). The use of thermal resistance elements (13) makes it possible to reduce the power of radiant heat flows to ensure controlled destruction of the membrane (12), and, as a result, reduce the temperature inside the multilayer melt (4), while reducing the volume of destruction of thermal protections (15 and 6), reducing changing the shape of the main equipment of the system for localizing and cooling the melt of the core of a nuclear reactor, provides the necessary safety margin and increases reliability.

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).The place of destruction of the membrane (12) is structurally designed in its upper part on the border with the lower plane of the cantilever truss (3) in the zone formed at the level of the maximum water level located around the multilayer body (4) from the outside, ensuring in case of membrane destruction ( 12) free-flow flow of cooling water into the internal space of the multilayer housing (4) from above onto the melt crust in the area closest to the inner surface of the multilayer housing (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 тейловой 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). ПроцессIf the cooling water level is below the maximum level, the membrane (12) is destroyed as a result of heating and deformation. This process occurs simultaneously with the destruction of the thermal protection (15) and tail protection (6) of the flange (5) of the body (4), the destruction and melting of which reduces the shading of the membrane (12) from the effects of radiant heat flows from the melt mirror, increasing the effective area of influence thermal radiation onto the membrane (12). Process

--

Claims (3)

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.heating, deformation and destruction of the membrane (12) will develop from top to bottom until the destruction of the membrane (12) leads to the entry of cooling water into the multilayer housing (4) onto the melt crust. 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.If the cooling water level is located in the zone where the maximum level is located, the membrane (12) heats up as follows: first, heat transfer deteriorates in the pocket (28) and a water boiling crisis develops in the pocket (28) with the formation of a superheated steam bubble, which prevents heat removal from membrane (12), then the upper part of the membrane (12) overheats in the area where the contact gap (14) is located, and then it becomes deformed and destroyed. As a result of the destruction of the membrane (12), cooling water begins to flow through cracks into the multilayer housing (4) from above onto the melt crust. 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, обращенной 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.To ensure the process of destruction of the membrane (12) from top to bottom, two conditions must be met: first, heat transfer from the outer surface of the membrane (12) must deteriorate, otherwise the membrane (12) will not collapse, and second, it is necessary to have vertically located inhomogeneities that ensure the formation of cracks. The first condition is achieved by using a convex membrane (12), for example, a semicircular one, facing the cooling water or steam-water mixture; in this case, there are two zones in the zone of deteriorated 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 deteriorated heat transfer, which does not allow heating the area of attachment of the membrane (12) to the cantilever truss (3) to the point of destruction. The second condition is achieved by manufacturing a membrane (12) from vertically oriented sectors (30) connected to each other by welded joints (31), as shown in Fig. 7, which provide vertical inhomogeneities periodically located along the perimeter of the membrane (12), contributing to vertical destruction. The geometric characteristics of the membrane (12), together with the properties of the base and welding materials used in the manufacture, make it possible to ensure directed vertical destruction of the membrane (12) when exposed to radiant heat flows from the side of the melt mirror. As a result, the membrane (12) not only seals the internal volume of the multilayer body (4) from the uncontrolled flow of water cooling the outer surface of the multilayer body (4) during normal (standard) water supply to the surface of the melt, but also protects the multilayer body (4) from overheating when there is a failure to supply cooling water inside the multilayer housing (4) to the melt. 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 фермыконсоли 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.Thus, the use of membrane (12) as part of the system for localizing and cooling the melt of the core of a nuclear reactor made it possible to ensure sealing of the multilayer casing from flooding with water supplied to cool the outer surface of the multilayer casing, independent radial-azimuthal thermal expansion of the cantilever truss, independent movements of the cantilever truss and multilayer vessel under seismic and shock mechanical impacts 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 during the movement of the vapor-gas mixture from the internal volume of the reactor vessel into the space located in the zone of hermetic connection of the multilayer vessel with the truss -console, which, in total, made it possible to increase the reliability of the system as a whole. Источники информацииInformation sources 1. Патент РФ № 2576517, МПК G21C 9/016, приоритет от 16.12.2014 г.;1. RF Patent No. 2576517, IPC G21C 9/016, priority dated December 16, 2014; 2. Патент РФ № 2576516, МПК G21C 9/016, приоритет от 16.12.2014 г.;2. RF Patent No. 2576516, IPC G21C 9/016, priority dated December 16, 2014; 3. Патент РФ № 2696612, МПК G21C 9/016, приоритет от 26.12.2018 г.3. RF Patent No. 2696612, IPC G21C 9/016, priority dated December 26, 2018 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту (1), установленную под корпусом (2) ядерного реактора и опирающуюся на фермуконсоль (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 кре1. A system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor, containing a guide plate (1) installed under the nuclear reactor vessel (2) and resting on a truss console (3), installed on embedded parts at the base of a concrete shaft, a multilayer housing (4) designed for receiving and distributing the melt, the flange (5) of which is equipped with thermal protection (6), filler (7), consisting of several stacked cassettes (8), each of which contains one central and several peripheral holes (9), valves (10) water supply installed in nozzles (11) located around the perimeter of the multilayer body (4) in the area between the upper cassette (8) and the flange (5), characterized in that it additionally contains a convex-shaped membrane (12), consisting of vertically oriented sectors (30), interconnected by welded joints (31), installed between the flange (5) of the multilayer body (4) and the lower surface of the cantilever truss (3) in such a way that the convex side faces outside the multilayer body (4) , while in the upper part of the convex-shaped membrane (12) in the area of connection with the lower part of the cantilever truss (3) there are thermal resistance elements (13) connected to each other by welding to form a contact gap (14), inside the multilayer housing ( 4) an additional thermal protection (15) is installed, containing an outer (21), inner (24) shell and a bottom (22), suspended from a console truss (3) by means of thermally destructible crepes --
EA202193315 2020-03-20 2020-12-29 SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT EA044052B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111695 2020-03-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044052B1 true EA044052B1 (en) 2023-07-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021188008A1 (en) System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor
WO2021188006A1 (en) System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor
EA044052B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
EA045164B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
US20230268086A1 (en) System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor
RU2750204C1 (en) System for localization and cooling of core melt of nuclear reactor
RU2750230C1 (en) Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor
RU2758496C1 (en) Nuclear reactor core melt localization and cooling system
EA044620B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
US20240055143A1 (en) System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor
EA044696B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
EA045342B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
EA044394B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
EA045312B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT
EA044913B1 (en) SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT