EA044620B1 - 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 PDFInfo
- Publication number
- EA044620B1 EA044620B1 EA202390123 EA044620B1 EA 044620 B1 EA044620 B1 EA 044620B1 EA 202390123 EA202390123 EA 202390123 EA 044620 B1 EA044620 B1 EA 044620B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- melt
- cooling
- membrane
- nuclear reactor
- localizing
- Prior art date
Links
- 230000004807 localization Effects 0.000 title description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 84
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 60
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 55
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 13
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 11
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 102200052313 rs9282831 Human genes 0.000 claims 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 29
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
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 тяжелых 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 boundaries and, due to residual heat 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, и наполнитель, установленный внутри многослойного корпуса, состоящий из набора кассет, установленных друг на друге.A known system [1] for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core, containing a guide plate installed under the nuclear reactor vessel and resting on a cantilever truss, a multilayer housing mounted on embedded parts at the base of a concrete shaft, the flange of which is equipped with thermal protection, and a filler installed inside a multilayer housing, consisting of a set of cassettes mounted on top of each other.
Данная система имеет низкую надежность, обусловленную следующими недостатками:This system has low reliability due to the following disadvantages:
при неосесимметричном истечении расплава из корпуса реактора (при боковом проплавлении корпуса) под действием внутреннего давления в корпусе реактора происходит секторное разрушение расплавом направляющей плиты, фермы-консоли и тепловых защит, а ударная волна газа, вытекающего вместе с расплавом активной зоны из корпуса реактора, распространяется внутри объема многослойного корпуса и внутри периферийных объемов, расположенных между многослойным корпусом, наполнителем и фермой-консолью, и воздействует на периферийное оборудование, что может привести к разрушению системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермойконсолью, в результате чего произойдет поступление охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения многослойного корпуса с внешней стороны, внутрь многослойного корпуса, что может привести к паровому взрыву и разрушению системы;during a non-axisymmetric flow of the melt from the reactor vessel (with lateral penetration of the vessel), under the influence of internal pressure in the reactor vessel, sectoral destruction of the guide plate, console truss and thermal shields occurs by the melt, and the shock wave of gas flowing along with the core melt from the reactor vessel propagates inside the volume of the multilayer body and inside the peripheral volumes located between the multilayer body, filler and console truss, and affects peripheral equipment, which can lead to the destruction of the melt localization and cooling system in the area of connection of the multilayer body with the console truss, resulting in the flow of cooling water intended for cooling the multilayer casing from the outside, inside the multilayer casing, which can lead to a steam explosion and destruction of the system;
при падении обломков днища корпуса реактора или при падении остатков расплава активной зоны из корпуса реактора в многослойный корпус на начальной стадии водяного охлаждения зеркала расплава происходит ударное повышение давления, действующее на периферийное оборудование, в результате чего может произойти разрушение системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермой-консолью и поступление охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения многослойного корпуса с внешней стороны, внутрь многослойного корпуса, что может привести к паровому взрыву и разрушению системы.when debris from the bottom of the reactor vessel falls or when the remaining core melt falls from the reactor vessel into the multilayer vessel, at the initial stage of water cooling of the melt mirror, a shock increase in pressure occurs, acting on the peripheral equipment, as a result of which the melt localization and cooling system in the connection zone may be destroyed multilayer casing with a console truss and the flow of cooling water intended to cool the multilayer casing from the outside into the multilayer casing, which can lead to a steam explosion and destruction of the 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, и наполнитель, установленный внутри многослойного корпуса, состоящий из набора кассет, установленных друг на друге.A known system [2] for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core, containing a guide plate installed under the nuclear reactor vessel and resting on a cantilever truss, a multilayer housing mounted on embedded parts at the base of a concrete shaft, the flange of which is equipped with thermal protection, and a filler installed inside a multilayer housing, consisting of a set of cassettes mounted on top of each other.
Данная система имеет низкую надежность, обусловленную следующими недостатками:This system has low reliability due to the following disadvantages:
при неосесимметричном истечении расплава из корпуса реактора (при боковом проплавлении корпуса) под действием внутреннего давления в корпусе реактора происходит секторное разрушение расплавом направляющей плиты, фермы-консоли и тепловых защит, а ударная волна газа, вытекающего вместе с расплавом активной зоны из корпуса реактора, распространяется внутри объема многослойного корпуса и внутри периферийных объемов, расположенных между многослойным корпусом, наполнителем и фермой-консолью, и воздействует на периферийное оборудование, что может привести к разрушению системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермойконсолью, в результате чего произойдет поступление охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения многослойного корпуса с внешней стороны, внутрь многослойного корпуса, что может привести к паровому взрыву и разрушению системы;during a non-axisymmetric flow of the melt from the reactor vessel (with lateral penetration of the vessel), under the influence of internal pressure in the reactor vessel, sectoral destruction of the guide plate, console truss and thermal shields occurs by the melt, and the shock wave of gas flowing along with the core melt from the reactor vessel propagates inside the volume of the multilayer body and inside the peripheral volumes located between the multilayer body, filler and console truss, and affects peripheral equipment, which can lead to the destruction of the melt localization and cooling system in the area of connection of the multilayer body with the console truss, resulting in the flow of cooling water intended for cooling the multilayer casing from the outside, inside the multilayer casing, which can lead to a steam explosion and destruction of the system;
при падении обломков днища корпуса реактора или при падении остатков расплава активной зоны из корпуса реактора в многослойный корпус на начальной стадии водяного охлаждения зеркала расплава происходит ударное повышение давления, действующее на периферийное оборудование, в результате чего может произойти разрушение системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермой-консолью и поступление охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения многослойного корпуса с внешней стороны, внутрь многослойного корпуса, что может привести к паровому взрыву и разрушению системы.when debris from the bottom of the reactor vessel falls or when the remaining core melt falls from the reactor vessel into the multilayer vessel, at the initial stage of water cooling of the melt mirror, a shock increase in pressure occurs, acting on the peripheral equipment, as a result of which the melt localization and cooling system in the connection zone may be destroyed multilayer casing with a console truss and the flow of cooling water intended to cool the multilayer casing from the outside into the multilayer casing, which can lead to a steam explosion and destruction of the system.
- 1 044620- 1 044620
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, и наполнитель, установленный внутри многослойного корпуса, состоящий из набора кассет, установленных друг на друге.A known system [3] for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core, containing a guide plate installed under the nuclear reactor vessel and resting on a cantilever truss, a multilayer housing mounted on embedded parts at the base of a concrete shaft, the flange of which is equipped with thermal protection, and a filler installed inside a multilayer housing, consisting of a set of cassettes mounted on top of each other.
Данная система имеет низкую надежность, обусловленную следующими недостатками:This system has low reliability due to the following disadvantages:
при неосесимметричном истечении расплава из корпуса реактора (при боковом проплавлении корпуса) под действием внутреннего давления в корпусе реактора происходит секторное разрушение расплавом направляющей плиты, фермы-консоли и тепловых защит, а ударная волна газа, вытекающего вместе с расплавом активной зоны из корпуса реактора, распространяется внутри объема многослойного корпуса и внутри периферийных объемов, расположенных между многослойным корпусом, наполнителем и фермой-консолью, и воздействует на периферийное оборудование, что может привести к разрушению системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермойконсолью, в результате чего произойдет поступление охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения многослойного корпуса с внешней стороны, внутрь многослойного корпуса, что может привести к паровому взрыву и разрушению системы;during a non-axisymmetric flow of the melt from the reactor vessel (with lateral penetration of the vessel), under the influence of internal pressure in the reactor vessel, sectoral destruction of the guide plate, console truss and thermal shields occurs by the melt, and the shock wave of gas flowing along with the core melt from the reactor vessel propagates inside the volume of the multilayer body and inside the peripheral volumes located between the multilayer body, filler and console truss, and affects peripheral equipment, which can lead to the destruction of the melt localization and cooling system in the area of connection of the multilayer body with the console truss, resulting in the flow of cooling water intended for cooling the multilayer casing from the outside, inside the multilayer casing, which can lead to a steam explosion and destruction of the system;
при падении обломков днища корпуса реактора или при падении остатков расплава активной зоны из корпуса реактора в многослойный корпус на начальной стадии водяного охлаждения зеркала расплава происходит ударное повышение давления, действующее на периферийное оборудование, в результате чего может произойти разрушение системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения многослойного корпуса с фермой-консолью и поступление охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения многослойного корпуса с внешней стороны, внутрь многослойного корпуса, что может привести к паровому взрыву и разрушению системы.when debris from the bottom of the reactor vessel falls or when the remaining core melt falls from the reactor vessel into the multilayer vessel, at the initial stage of water cooling of the melt mirror, a shock increase in pressure occurs, acting on the peripheral equipment, as a result of which the melt localization and cooling system in the connection zone may be destroyed multilayer casing with a console truss and the flow of cooling water intended to cool the multilayer casing from the outside into the multilayer casing, which can lead to a steam explosion and destruction of the system.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности системы локализации и охлаждения 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 melt of the core of a nuclear reactor.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение разрушения системы локализации и охлаждения расплава в зоне соединения корпуса с фермой-консолью в условиях неосесимметричного истечения расплава из корпуса реактора и падения обломков днища корпуса реактора в корпус на начальной стадии водяного охлаждения расплава, и следовательно, исключение попадания охлаждающей воды внутрь корпуса, предназначенной для охлаждения его внешней стороны.The problem to which the claimed invention is aimed is to eliminate the destruction of the melt localization and cooling system in the zone of connection of the vessel with the cantilever truss under conditions of non-axisymmetric outflow of the melt from the reactor vessel and the fall of debris from the bottom of the reactor vessel into the vessel at the initial stage of water cooling of the melt, and therefore , preventing the ingress of cooling water into the housing, intended for cooling its outer side.
Поставленная задача решаются за счет того, что система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащая направляющую плиту, ферму-консоль и корпус с наполнителем, предназначенный для приема и распределения расплава, согласно изобретению дополнительно содержит мембрану выпуклой формы, верхний и нижний фланцы которой соединены с верхним и нижним теплопроводящими элементами соответственно, соединенными с фермой-консолью и фланцем корпуса, бандажные пластины, установленные с внешней и внутренней стороны мембраны таким образом, что их верхние и нижние концы жестко закреплены к верхнему и нижнему фланцам мембраны, и гидрогазомеханический демпфер, состоящий из внешней и внутренней секторных обечаек, верхний конец которых соединен с верхним теплопроводящим элементом, а нижний конец соединен с фланцем корпуса и нижним теплопроводящим элементом.The problem is 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, a truss-console and a housing with a filler intended for receiving and distributing the melt, according to the invention additionally contains a convex-shaped membrane, the upper and lower flanges of which connected to the upper and lower heat-conducting elements, respectively, connected to the console truss and the housing flange, bandage plates installed on the outer and inner sides of the membrane in such a way that their upper and lower ends are rigidly fixed to the upper and lower flanges of the membrane, and a hydro-gas-mechanical damper, consisting of outer and inner sector shells, the upper end of which is connected to the upper heat-conducting element, and the lower end is connected to the housing flange and the lower heat-conducting element.
Одним существенным признаком заявленного изобретения является наличие в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора мембраны выпуклой формы, верхний и нижний фланцы которой соединены с верхним и нижним теплопроводящими элементами, соединенными с фермой-консолью и фланцем корпуса, снабженной бандажными пластинами, установленными с внешней и внутренней стороны мембраны таким образом, что их верхние и нижние концы жестко закреплены к верхнему и нижнему фланцам с помощью сварных соединений, что позволяет обеспечить независимые радиально-азимутальные тепловые расширения фермы-консоли, независимые перемещения фермыконсоли и корпуса при ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава, аксиально-радиальные тепловые расширения корпуса, и следовательно, исключить попадание охлаждающей воды внутрь корпуса, предназначенной для охлаждения его внешней стороны. Бандажные пластины, в свою очередь, позволяют сохранить целостность мембраны при воздействии ударной волны со стороны корпуса реактора при его разрушении, а также сохранить целостность мембраны при воздействии ударной волны, образующейся на начальной стадии охлаждения водой зеркала расплава при падении в расплав обломков днища корпуса реактора или остатков расплава активной зоны.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, the upper and lower flanges of which are connected to the upper and lower heat-conducting elements connected to the console truss and the housing flange, equipped with bandage plates installed on the outside and the inner side of the membrane in such a way that their upper and lower ends are rigidly fixed to the upper and lower flanges using welded joints, which allows for independent radial-azimuthal thermal expansion of the cantilever truss, independent movements of the cantilever truss and the housing under mechanical shock impacts on equipment elements melt localization and cooling systems, axial-radial thermal expansion of the housing, and therefore prevent the ingress of cooling water into the housing, intended for cooling its outer side. The bandage plates, in turn, make it possible to maintain the integrity of the membrane when exposed to a shock wave from the side of the reactor vessel during its destruction, as well as to maintain the integrity of the membrane when exposed to a shock wave formed at the initial stage of cooling the melt mirror with water when fragments of the bottom of the reactor vessel fall into the melt or remnants of the core melt.
Еще одним существенным признаком заявленного изобретения является наличие в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора гидрогазомеханического демпфера, состоящего из внешней и внутренней секторных обечаек, верхний конец которых соединен с верхним теплопроводящим элементом, а нижний конец соединен с фланцем и нижним теплопроводящим элементом, что позволяет исключить прямое ударное воздействие со стороны расплава активной зоны и со стороны газодинамических потоков из корпуса реактора на зону герметичного соединения корпуса с фермой- 2 044620 консолью. Гидрогазомеханический двухсторонний демпфер по своим функциональным возможностям позволяет обеспечить необходимое гидродинамическое сопротивление при движении парогазовой смеси из внутреннего объема корпуса реактора в пространство, расположенное за внешней поверхностью гидрогазомеханического двухстороннего демпфера - за внешней секторной обечайкой - и ограниченное внутренней поверхностью мембраны, что, в свою очередь, позволяет снизить скорость роста давления на внутреннюю поверхность мембраны, одновременно увеличивая время роста этого давления. Таким образом, гидрогазомеханический двухсторонний демпфер позволяет увеличить время, необходимое для выравнивания давления внутри и снаружи корпуса, что позволяет снизить максимальную величину этого давления, сохраняя целостность (прочность и плотность) мембраны.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 hydro-gas-mechanical damper, consisting of external and internal sector shells, the upper end of which is connected to the upper heat-conducting element, and the lower end is connected to the flange and the lower heat-conducting element, which makes it possible to exclude direct impact from the core melt and from gas-dynamic flows from the reactor vessel on the zone of hermetic connection of the vessel with the truss - 2 044620 console. The hydro-gas-mechanical double-sided damper, in its functionality, makes it possible to provide the necessary hydrodynamic resistance when moving the vapor-gas mixture from the internal volume of the reactor vessel into the space located behind the outer surface of the hydro-gas-mechanical double-sided damper - behind the outer sector shell - and limited by the inner surface of the membrane, which, in turn, allows reduce the rate of pressure growth on the inner surface of the membrane, while simultaneously increasing the time of growth of this pressure. Thus, the hydro-gas-mechanical double-sided damper allows you to increase the time required to equalize the pressure inside and outside the housing, which allows you to reduce the maximum value of this pressure while maintaining the integrity (strength and density) of the membrane.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению верхний конец гидрогазомеханического демпфера соединен с верхним теплопроводящим элементом посредством верхних элементов закрепления, а нижний конец соединен через упор с нижним теплопроводящим элементом посредством нижних элементов закрепления.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, the upper end of the hydrogas-mechanical damper is connected to the upper heat-conducting element by means of upper fastening elements, and the lower end is connected through a stop to the lower heat-conducting element by means of lower fastening elements.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению верхний конец гидрогазомеханического демпфера жестко соединен с верхним теплопроводящим элементом посредством сварного соединения, а нижний конец соединен через упор с фланцем корпуса посредством нижних элементов закрепления. При этом нижние элементы закрепления могут быть дополнительно снабжены фиксатором страховочного упора.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, the upper end of the hydro-gas-mechanical damper is rigidly connected to the upper heat-conducting element by means of a welded joint, and the lower end is connected through a stop to the housing flange by means of lower fastening elements. In this case, the lower fastening elements can be additionally equipped with a safety stop lock.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению в нижних концах бандажных пластин и фланце мембраны выполнено отверстие, в котором установлен элемент закрепления, снабженный регулировочной гайкой и ограничителем.Additionally, in the system for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core according to the invention, a hole is made in the lower ends of the bandage plates and the membrane flange in which a fastening element is installed, equipped with an adjusting nut and a limiter.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению в секторах внешней и внутренней секторных обечаек гидрогазомеханического демпфера в местах креплений выполнены отверстия.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, holes are made in the sectors of the outer and inner sector shells of the hydrogas-mechanical damper at the fastening points.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению секторы внешней и внутренней секторных обечаек установлены с секторными зазорами.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, the sectors of the outer and inner sector shells are installed with sector gaps.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению внешняя и внутренняя секторные обечайки гидрогазодинамического демпфера установлены с радиальным зазором относительно друг друга.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, the outer and inner sector shells of the hydrogas-dynamic damper are installed with a radial gap relative to each other.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению между внешней и внутренней секторными обечайками гидрогазодинамического демпфера установлена промежуточная секторная обечайка.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, an intermediate sector shell is installed between the outer and inner sector shells of the hydrogas-dynamic damper.
Дополнительно в системе локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора согласно изобретению количество промежуточных секторных обечаек гидрогазодинамического демпфера может быть выбрано в количестве от 2 до 4 штук.Additionally, in the system for localizing and cooling the core melt of a nuclear reactor according to the invention, the number of intermediate sector shells of the hydrogas-dynamic damper can be selected from 2 to 4 pieces.
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 мембрана с гидрогазомеханическим демпфером, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 2 shows a membrane with a hydro-gas-mechanical damper, made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 3 изображена мембрана с гидрогазомеханическим демпфером, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 3 shows a membrane with a hydrogas-mechanical damper, made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 4 изображена мембрана с гидрогазомеханическим демпфером, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 4 shows a membrane with a hydro-gas-mechanical damper, made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 5 изображена мембрана с гидрогазомеханическим демпфером, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 5 shows a membrane with a hydrogas-mechanical damper, made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 6 изображено крепление мембраны, выполненное в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 6 shows a membrane fastening made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 7 изображено крепление гидрогазодинамического демпфера, выполненное в соответствии с заявленным изобретением.In fig. 7 shows the fastening of a hydro-gas-dynamic damper, made in accordance with the claimed invention.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the Invention
Как показано на фиг. 1-7, система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора содержит 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 корпус (4). Фланец (5) корпуса (4) снабжен тепловой защитой (6). Внутри корпуса (4) размещен наполнитель (7), предназначенный для приема и распределения расплава. Наполнитель (7), например, может состоять из кассет (9) с выполненными в них различного рода отверстиями (10). По периметру корпуса (4) в его верхней части в зоне между наполнителем (7) и фланцем (5) корпуса (4) расположены клапаны (8) подачи воды, установленные в патрубки. Между фланцем (5) корпуса (4) и нижней поверхностью фермы-консоли (3) установлена мембрана (11) выпуклой формы, состоящая из вертикально ориентированных секторов (12), соединенных сварными соединениями (13). Выпуклая сторона мембраны (11) обращена за пределы корпуса (4). В верхней части мембраны (11) выпуклой формы в зонеAs shown in FIG. 1-7, the system for localizing and cooling the nuclear reactor core melt contains 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 housing (4). The flange (5) of the housing (4) is equipped with thermal protection (6). Inside the housing (4) there is a filler (7) intended for receiving and distributing the melt. The filler (7), for example, may consist of cassettes (9) with various kinds of holes (10) made in them. Along the perimeter of the housing (4) in its upper part, in the area between the filler (7) and the flange (5) of the housing (4), there are water supply valves (8) installed in the nozzles. Between the flange (5) of the housing (4) and the lower surface of the console truss (3) there is a convex-shaped membrane (11), consisting of vertically oriented sectors (12), connected by welded joints (13). The convex side of the membrane (11) faces outside the housing (4). In the upper part of the membrane (11) there is a convex shape in the area
- 3 044620 соединения с нижней частью фермы-консоли (3) выполнен своего рода карман (23) конвективного теплообмена с верхним теплопроводящим элементом (16), соединенным с верхним фланцем (14) мембраны (11), а в нижней части мембраны (11) выполнен нижний теплопроводящий элемент (17), соединенный с нижним фланцем (15) мембраны (11).- 3 044620 connection with the lower part of the console truss (3) there is a kind of pocket (23) of convective heat exchange with the upper heat-conducting element (16) connected to the upper flange (14) of the membrane (11), and in the lower part of the membrane (11) a lower heat-conducting element (17) is made, connected to the lower flange (15) of the membrane (11).
Вдоль внешней поверхности мембраны (11) установлены внешние бандажные пластины (18) с внешними элементами (21) закрепления, обеспечивающими внешний страховочный бандажный зазор (24), а вдоль внутренней поверхности мембраны (11) установлены внутренние бандажные пластины (19) с внутренними элементами (22) закрепления, обеспечивающими внутренний страховочный бандажный зазор (25).Along the outer surface of the membrane (11) there are external bandage plates (18) with external fastening elements (21), providing an external safety bandage gap (24), and along the inner surface of the membrane (11) there are internal bandage plates (19) with internal elements ( 22) fastenings that provide an internal safety bandage gap (25).
Внешняя и внутренняя бандажные пластины (18, 19) с одной стороны жестко закреплены к верхнему фланцу (14) мембраны (11) с помощью сварных соединений (20), а с другой стороны к нижнему фланцу (15) мембраны (11) выполнено плавающее закрепление внешними и внутренними элементами (21, 22) закрепления, регулирующими внешний и внутренний страховочные бандажные зазоры (24, 25), перемещение которых ограничено ограничителями (26).The outer and inner bandage plates (18, 19) on one side are rigidly fixed to the upper flange (14) of the membrane (11) using welded connections (20), and on the other hand, a floating fastening is made to the lower flange (15) of the membrane (11) external and internal fastening elements (21, 22), regulating the external and internal safety bandage gaps (24, 25), the movement of which is limited by limiters (26).
С внутренней стороны мембраны (11) на верхний и нижний фланцы (14, 15) дополнительно установлен гидрогазомеханический двухсторонний демпфер (31), состоящий из внешней и внутренней секторных обечаек (32, 33), подвешенных к верхнему и нижнему фланцам (14, 15) мембраны (11) посредством верхних и нижних секторных элементов (34, 35) закрепления. Секторы внешней и внутренней секторных обечаек (32, 33) установлены с секторными зазорами (36), обеспечивающими независимую работу каждого сектора при ударном воздействии. Внешняя и внутренняя секторные обечайки (32, 33) относительно друг друга установлены с радиальным зазором (37), обеспечивающим независимую работу каждой обечайки при небольших температурных возмущениях и совместную работу при ударном воздействии на них. При термическом расширении корпуса (4) мембрана (11) начинает сжиматься в аксиальном направлении. Для обеспечения свободного механического хода мембраны (11) внешняя и внутренняя секторные обечайки (32, 33), а также промежуточные секторные обечайки (39) гидрогазомеханического двухстороннего демпфера (31) выполнены со свободным ходом, который обеспечивается верхними секторными элементами (34) закрепления, имеющими регулировочные зазоры (44), выставляемые регулировочными гайками (43), ход которых контролируется ограничителями (42).On the inner side of the membrane (11) on the upper and lower flanges (14, 15) a hydro-gas-mechanical double-sided damper (31) is additionally installed, consisting of outer and inner sector shells (32, 33) suspended from the upper and lower flanges (14, 15) membranes (11) by means of upper and lower sector fastening elements (34, 35). The sectors of the outer and inner sector shells (32, 33) are installed with sector gaps (36), ensuring independent operation of each sector under impact. The outer and inner sector shells (32, 33) are installed relative to each other with a radial gap (37), ensuring independent operation of each shell under small temperature disturbances and joint operation under shock influences on them. With thermal expansion of the housing (4), the membrane (11) begins to compress in the axial direction. To ensure free mechanical movement of the membrane (11), the outer and inner sector shells (32, 33), as well as the intermediate sector shells (39) of the hydro-gas-mechanical double-sided damper (31) are made with free movement, which is ensured by the upper sector elements (34) of fastening, which have adjustment gaps (44), set by adjusting nuts (43), the movement of which is controlled by limiters (42).
Заявленная система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора работает следующим образом.The declared system for localizing and cooling the melt of a nuclear reactor core works 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 фермойконсолью (3). Расплав, стекая по направляющей плите (1), попадает в корпус (4) и входит контакт с наполнителем (7). При секторном неосесимметричном стекании расплава при повышенном давлении в корпусе реактора (2) происходит секторное разрушение направляющей плиты (1) и секторное разрушение фермы-консоли (3), в результате чего повышенное давление из корпуса реактора (2) непосредственно воздействует сначала на гидрогазомеханический демпфер (31), а затем на мембрану (11).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 housing (4) and comes into contact with the filler (7). During the sectoral non-axisymmetric flow of the melt at elevated pressure in the reactor vessel (2), sector destruction of the guide plate (1) and sector destruction of the cantilever truss (3) occurs, as a result of which the increased pressure from the reactor vessel (2) directly affects first the hydrogas-mechanical damper ( 31), and then onto the membrane (11).
Как показано на фиг. 3-5, гидрогазомеханический демпфер (31), установленный перед мембраной (11) с внутренней стороны, принимает на себя прямое ударное воздействие от фрагментов расплава активной зоны и от газодинамических потоков, движущихся из корпуса реактора (2) в зону герметичного соединения корпуса (4) с фермой-консолью (3). Гидрогазомеханический демпфер (31) по своим функциональным возможностям позволяет обеспечить необходимое гидродинамическое сопротивление при движении парогазовой смеси из внутреннего объема корпуса реактора (2) в пространство, расположенное за внешней поверхностью гидрогазомеханического демпфера (31), и снизить скорость роста давления на периферии, одновременно увеличивая время роста этого давления, что обеспечивает необходимое время для выравнивания давления внутри и снаружи корпуса (4) и уменьшение динамических нагрузок на мембрану (11).As shown in FIG. 3-5, the hydro-gas-mechanical damper (31), installed in front of the membrane (11) on the inside, takes on the direct impact from fragments of the core melt and from gas-dynamic flows moving from the reactor vessel (2) to the area of the sealed connection of the vessel (4 ) with a console truss (3). The hydro-gas-mechanical damper (31), in its functionality, makes it possible to provide the necessary hydrodynamic resistance during the movement of the vapor-gas mixture from the internal volume of the reactor vessel (2) into the space located behind the outer surface of the hydro-gas-mechanical damper (31), 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 housing (4) and reduce dynamic loads on the membrane (11).
Гидрогазомеханический демпфер (31) своей нижней частью закрывает внутренние элементы (22) закрепления внутренних бандажных пластин (19) к нижнему фланцу (15) мембраны (11), а своей верхней частью закрывает сварные соединения (20) внутренних бандажных пластин (19) с верхним фланцем (14) мембраны (11), обеспечивая защиту мембраны (11) от воздействия теплового излучения со стороны зеркала расплава активной зоны. Геометрические характеристики, такие как толщина внешней и внутренней секторных обечаек (32, 33), толщины дополнительных промежуточных секторных обечаек (39), размеры радиальных зазоров (37) между обечайками (32, 33, 39), разгрузочные отверстия (38) выбраны таким образом, чтобы гидрогазомеханический демпфер (31) при разогреве тепловым излучением со стороны зеркала расплава ослаблял тепловой поток на мембрану (11) до безопасных значений, определяемых теплопередачей от мембраны (11) к насыщенному пару в условиях расположения уровня воды в шахте (10) реактора ниже уровня расположения мембраны (11).The hydrogas-mechanical damper (31) with its lower part covers the internal elements (22) of fastening the internal bandage plates (19) to the lower flange (15) of the membrane (11), and with its upper part covers the welded joints (20) of the internal bandage plates (19) with the upper flange (14) of the membrane (11), providing protection of the membrane (11) from the effects of thermal radiation from the side of the core melt mirror. Geometric characteristics, such as the thickness of the outer and inner sector shells (32, 33), the thickness of additional intermediate sector shells (39), the dimensions of the radial gaps (37) between the shells (32, 33, 39), unloading holes (38) are selected in this way so that the hydrogas-mechanical damper (31), when heated by thermal radiation from the side of the melt mirror, weakens the heat flow to the membrane (11) to safe values determined by the heat transfer from the membrane (11) to the saturated steam under conditions where the water level in the reactor shaft (10) is below the level membrane location (11).
Как показано на фиг. 1 и 2, мембрана (11) выпуклой формы, установленная между фланцем (5) корпуса (4) и нижней поверхностью фермы-консоли (3) в пространстве, расположенном за наружной поверхностью гидрогазомеханического демпфера (31), обеспечивает герметизацию корпуса (4) от затопле- 4 044620 ния водой, поступающей для охлаждения его внешней поверхности, а также независимые радиальноазимутальные тепловые расширения фермы-консоли (3) и аксиально-радиальные тепловые расширения корпуса (4), независимые перемещения фермы-консоли (3) и корпуса (4) при ударных механических воздействиях на элементы оборудования системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора. Конструктивно мембрана (11) состоит из вертикально ориентированных секторов (12), которые соединены друг с другом посредством сварных соединений (13).As shown in FIG. 1 and 2, a convex membrane (11) installed between the flange (5) of the housing (4) and the lower surface of the console truss (3) in the space located behind the outer surface of the hydro-gas-mechanical damper (31), ensures sealing of the housing (4) from flooding 4 044620 with water entering to cool its outer surface, as well as independent radial-azimuthal thermal expansions of the console truss (3) and axial-radial thermal expansions of the body (4), independent movements of the console truss (3) and the body (4) under mechanical shock impacts on the equipment elements of the system for localizing and cooling the melt of the core of a nuclear reactor. Structurally, the membrane (11) consists of vertically oriented sectors (12), which are connected to each other through welded joints (13).
Для сохранения мембраной (11) своих функций на начальной стадии поступления расплава активной зоны из корпуса (2) реактора в корпус (4) и связанного с этим повышения давления, мембрана (11) размещается в защищенном пространстве, обеспечиваемым гидрогазомеханическим демпфером (31).In order for the membrane (11) to maintain its functions at the initial stage of the flow of the core melt from the reactor vessel (2) into the vessel (4) and the associated increase in pressure, the membrane (11) is placed in a protected space provided by a hydrogas-mechanical damper (31).
До начала подачи охлаждающей воды через клапаны (8) подачи воды внутрь корпуса (4) на шлаковую шапку и тонкую корку, образовавшуюся над зеркалом расплава, происходит разрушение тепловых защит корпуса (4) и фермы-консоли (3). Это приводит к увеличению теплового воздействия на гидрогазомеханический демпфер (31) со стороны зеркала расплава активной зоны. Гидрогазомеханический демпфер (31) частично передает тепловую нагрузку на мембрану (11), которая начинает нагреваться с внутренней стороны, однако в связи с небольшой толщиной лучистый тепловой поток не может обеспечить разрушение мембраны (11). В этот же период происходит дополнительный разогрев направляющей плиты (1) и удерживаемого ею днища корпуса реактора (2) с остатками расплава активной зоны. После начала поступления охлаждающей воды внутрь корпуса (4) на корку, находящуюся на поверхности расплава, мембрана (11) продолжает выполнение своих функций по герметизации внутреннего объема корпуса (4) и разделения внутренних и наружных сред. В режиме устойчивого водяного охлаждения наружной поверхности корпуса (4) мембрана (11) не разрушается, охлаждаясь водой с внешней стороны. Однако состояние днища корпуса реактора (2) и находящегося внутри него небольшого количества расплава активной зоны может измениться, что может привести к падению обломков днища корпуса реактора (2) с остатками расплава внутрь корпуса (4), что приведет к динамическому воздействию расплава на тепловую защиту (6) фланца (5) корпуса (4) и приведет к подъему давления в результате взаимодействия расплава с водой. Взаимодействие расплава с водой возможно в условиях, при которых прочная корка на поверхности зеркала расплава еще не сформировалась, а на днище корпуса реактора (2) находятся остатки расплава активной зоны, что возможно только в промежуток времени не более 30 мин при практическом отсутствии воды на поверхности шлаковой шапки, закрывающей поверхность тонкой корки над зеркалом расплава, в самом начале водяного охлаждения зеркала расплава. В этих условиях весь объем воды, поступающий сверху на шлаковую шапку, испаряется, охлаждая вышерасположенные конструкции. В тот момент, когда начинается накопление воды на шлаковой шапке, т.е. расход воды на испарение начинает отставать от поступления воды внутрь корпуса (4), корка на поверхности расплава начинает быстро расти. Рост корки происходит неравномерно: наиболее толстая корка образуется около внутренней поверхности корпуса (4), а тонкая корка формируется на поверхности зеркала расплава в центральной части корпуса (4). В этих условиях падение обломков днища корпуса реактора (2) может пробить тонкую корку, а расплав, выброшенный в результате удара на поверхность корки, может прореагировать с водой, создав ударную волну, либо обрушение элементов днища корпуса реактора (2) не произойдет, но остатки расплава выльются на корку расплава, покрытую водой, что также может привести к образованию ударной волны вследствие парового взрыва.Before cooling water begins to be supplied through the valves (8) for supplying water inside the housing (4) to the slag cap and the thin crust formed above the melt surface, the thermal protection of the housing (4) and the console truss (3) is destroyed. This leads to an increase in the thermal effect on the hydrogas-mechanical damper (31) from the side of the core melt mirror. The hydrogasomechanical damper (31) partially transfers the thermal load to the membrane (11), which begins to heat up from the inside, however, due to its small thickness, the radiant heat flow cannot ensure the destruction of the membrane (11). During the same period, additional heating of the guide plate (1) and the bottom of the reactor vessel (2) held by it occurs with the remnants of the core melt. After cooling water begins to flow into the housing (4) onto the crust located on the surface of the melt, the membrane (11) continues to perform its functions of sealing the internal volume of the housing (4) and separating the internal and external environments. In the mode of stable water cooling of the outer surface of the housing (4), the membrane (11) does not collapse, being cooled by water from the outside. However, the state of the bottom of the reactor vessel (2) and the small amount of core melt inside it may change, which may lead to the fall of fragments of the bottom of the reactor vessel (2) with melt residues inside the vessel (4), which will lead to a dynamic effect of the melt on the thermal protection (6) flange (5) of the housing (4) and will lead to a rise in pressure as a result of the interaction of the melt with water. The interaction of the melt with water is possible under conditions in which a strong crust on the surface of the melt mirror has not yet formed, and at the bottom of the reactor vessel (2) there are remnants of the core melt, which is possible only in a period of no more than 30 minutes with the practical absence of water on the surface a slag cap covering the surface of a thin crust above the melt mirror at the very beginning of water cooling of the melt mirror. Under these conditions, the entire volume of water flowing from above onto the slag cap evaporates, cooling the structures above. At the moment when water begins to accumulate on the slag cap, i.e. the water consumption for evaporation begins to lag behind the flow of water inside the housing (4), the crust on the surface of the melt begins to grow rapidly. The growth of the crust occurs unevenly: the thickest crust is formed near the inner surface of the body (4), and a thin crust is formed on the surface of the melt mirror in the central part of the body (4). Under these conditions, the fall of debris from the bottom of the reactor vessel (2) can pierce the thin crust, and the melt ejected as a result of the impact onto the surface of the crust can react with water, creating a shock wave, or the collapse of the elements of the bottom of the reactor vessel (2) will not occur, but the remains melt will spill onto the melt crust covered with water, which can also lead to the formation of a shock wave due to a steam explosion.
Для того чтобы защитить мембрану (11) от разрушения при подъеме давления внутри корпуса (4), на первом этапе используется гидрогазомеханический демпфер (31), а при его разрушении на втором этапе используются внешние и внутренние бандажные пластины (18, 19), установленные с внешней и внутренней стороны мембраны (11).In order to protect the membrane (11) from destruction when pressure rises inside the housing (4), at the first stage a hydro-gas-mechanical damper (31) is used, and if it is destroyed at the second stage, external and internal bandage plates (18, 19) are used, installed with outer and inner sides of the membrane (11).
На первом этапе защиты мембраны (11) ударную волну принимает на себя гидрогазомеханический демпфер (31), основным демпфирующим элементом которого являются внешняя и внутренняя секторные обечайки (32, 33), между которыми могут быть установлены одна или несколько промежуточных секторных обечаек (39). При воздействии ударной волны на внутреннюю секторную обечайку (33) начинается движение секторов, составляющих обечайку (33), в радиальном направлении. Особенностью конструкции гидрогазомеханического демпфера (31) является независимость направления формоизменения секторных обечаек (32, 33, 39) от направления возмущающего воздействия: формоизменение обечаек (32, 33, 39) происходит только в радиальном направлении, причем самое большое формоизменение обечаек (32, 33, 39) происходит почти на равном удалении от верхних и нижних секторных элементов (34, 35) закрепления. Обечайки (32, 33, 39) под воздействием ударной волны выгибаются в радиальном направлении, а щелевые зазоры (36) между секторами раскрываются в азимутальном направлении. Однако это не приводит к увеличению проходного сечения и не приводит к уменьшению гидродинамического сопротивления обечаек (32, 33, 39) радиальному движению парогазовой смеси в связи с тем, что обечайки (32, 33, 39) установлены со смещением таким образом, что, например, при установке только двух секторных обечаек (32) и (33), щелевые зазоры (36) между секторами внешней секторной обечайки (32) перекрываются секторами внутренней секторной обечайкой (33). При воздействии ударной волны на внутреннюю секторную обечайку (33), секторы этой обечайки начинают изгибаться в радиальном направлении и передавать усилия на смежные секторы внешней секторной обечайки (32). Чем сильнее воздействие на внутреннююAt the first stage of protecting the membrane (11), the shock wave is absorbed by a hydro-gas-mechanical damper (31), the main damping element of which is the outer and inner sector shells (32, 33), between which one or more intermediate sector shells (39) can be installed. When a shock wave acts on the inner sector shell (33), the sectors that make up the shell (33) begin to move in the radial direction. A design feature of the hydro-gas-mechanical damper (31) is the independence of the direction of shape change of the sector shells (32, 33, 39) from the direction of the disturbing influence: the shape change of the shells (32, 33, 39) occurs only in the radial direction, with the greatest change in shape of the shells (32, 33, 39) occurs at almost equal distances from the upper and lower sector elements (34, 35) of fastening. The shells (32, 33, 39) under the influence of the shock wave bend in the radial direction, and the slot gaps (36) between the sectors open in the azimuthal direction. However, this does not lead to an increase in the flow area and does not lead to a decrease in the hydrodynamic resistance of the shells (32, 33, 39) to the radial movement of the vapor-gas mixture due to the fact that the shells (32, 33, 39) are installed offset in such a way that, for example , when installing only two sector shells (32) and (33), the slot gaps (36) between the sectors of the outer sector shell (32) are overlapped by the sectors of the inner sector shell (33). When a shock wave impacts the inner sector shell (33), the sectors of this shell begin to bend in the radial direction and transfer forces to adjacent sectors of the outer sector shell (32). The stronger the impact on the internal
- 5 044620 секторную обечайку (33), тем больше сила контактного давления, передаваемая на смежные секторы внешней секторной обечайки (32), что позволяет перераспределить сосредоточенную ударную нагрузку на значительно большую площадь и тем самым защитить гидрогазомеханический демпфер (31) от разрушения при приложении точечной ударной нагрузки. Размер щелевого зазора (36) между секторами определяет аксиальный свободный ход каждого сектора внешней и внутренней секторных обечаек (32, 33) при формоизменении под действием ударной нагрузки, а радиальный зазор (37) между самими секторными обечайками (32) и (33) определяет силу динамического трения между секторами этих обечаек, передаваемую от внутренней секторной обечайки (33) к внешней секторной обечайке (32) при воздействии ударной волны на внутреннюю секторную обечайку (33). Чем меньше радиальный зазор (37) между секторными обечайками (32) и (33), тем больше контактное давление, больше возникающая при этом сила трения между обечайками, меньше перемещение и, соответственно, меньше щелевой зазор (36) между секторами в каждой обечайке (32) и (33). Применение промежуточных секторных обечаек (39) позволяет обеспечить необходимую прочность и устойчивость гидрогазомеханического демпфера (31) к точечным ударным нагрузкам произвольного направления и секторным неосесимметричным ударным волнам. Жесткость гидрогазомеханического демпфера (31) регулируется не только набором секторных обечаек (32, 33, 39), щелевыми зазорами (36) и радиальными зазорами (37) между обечайками (32, 33, 39), но и верхними и нижними секторными элементами (34, 35) закрепления с верхними и нижними страховочными упорами (40) и (41), обеспечивающими передачу динамических усилий от обечаек (32, 33, 39) к верхнему и нижнему фланцам (14, 15) мембраны (11), причем верхние секторные элементы (34) закрепления имеют ограничители (42) перемещения регулировочных гаек (43), фиксирующих регулировочный зазор (44), а нижние секторные элементы (35) закрепления имеют нижние страховочные упоры (41), препятствующие отрыву и разрушению оснований секторных обечаек (32, 33, 39) при неосесимметричных волновых воздействиях или локальных точечных механических или гидродинамических воздействиях, при этом нижние элементы (35) закрепления могут быть дополнительно снабжены фиксатором (45) страховочного упора.- 5 044620 sector shell (33), the greater the contact pressure force transmitted to adjacent sectors of the outer sector shell (32), which makes it possible to redistribute the concentrated impact load over a much larger area and thereby protect the hydro-gas-mechanical damper (31) from destruction when applying a point shock load. The size of the slot gap (36) between the sectors determines the axial free play of each sector of the outer and inner sector shells (32, 33) when changing shape under the influence of impact load, and the radial gap (37) between the sector shells themselves (32) and (33) determines the force dynamic friction between the sectors of these shells, transmitted from the inner sector shell (33) to the outer sector shell (32) when a shock wave acts on the inner sector shell (33). The smaller the radial gap (37) between the sector shells (32) and (33), the greater the contact pressure, the greater the resulting friction force between the shells, the less movement and, accordingly, the smaller the slot gap (36) between the sectors in each shell ( 32) and (33). The use of intermediate sector shells (39) makes it possible to ensure the necessary strength and stability of the hydro-gas-mechanical damper (31) to point shock loads of arbitrary direction and sectoral non-axisymmetric shock waves. The rigidity of the hydro-gas-mechanical damper (31) is regulated not only by a set of sector shells (32, 33, 39), slot gaps (36) and radial clearances (37) between shells (32, 33, 39), but also by upper and lower sector elements (34 , 35) fastening with upper and lower safety stops (40) and (41), ensuring the transfer of dynamic forces from the shells (32, 33, 39) to the upper and lower flanges (14, 15) of the membrane (11), with the upper sector elements (34) fastenings have limiters (42) for moving the adjusting nuts (43), fixing the adjusting gap (44), and the lower sector elements (35) of fastening have lower safety stops (41), preventing the separation and destruction of the bases of the sector shells (32, 33 , 39) under non-axisymmetric wave impacts or local point mechanical or hydrodynamic impacts, while the lower fastening elements (35) can be additionally equipped with a safety stop latch (45).
На втором этапе защиты мембраны (11) от ударной волны используются внешние и внутренние бандажные пластины (18, 19), установленные с внешней и внутренней стороны мембраны (11), обеспечивающие фиксированное изменение геометрических характеристик мембраны (11) в пределах внешнего и внутреннего страховочных бандажных зазоров (24, 25). В связи с тем что ударная волна при подъеме давления относительно оси корпуса (4) распространяется неосесимметрично, то воздействие ударной волны на мембрану (11) будет содержать как прямые, так и обратные волны давления, чему противостоят внешние и внутренние бандажные пластины (18, 19) соответственно. Для того чтобы существенно уменьшить пучности в мембране (11) при воздействии прямых и обратных волн давления, внешние и внутренние бандажные пластины (18, 19) располагаются симметрично с каждой стороны мембраны (11), препятствуя развитию колебательных процессов и резонансных явлений в мембране (11).At the second stage of protecting the membrane (11) from the shock wave, external and internal bandage plates (18, 19) are used, installed on the outer and inner sides of the membrane (11), providing a fixed change in the geometric characteristics of the membrane (11) within the limits of the external and internal safety bandage gaps (24, 25). Due to the fact that the shock wave, when the pressure rises relative to the axis of the housing (4), propagates non-axisymmetrically, the impact of the shock wave on the membrane (11) will contain both direct and reverse pressure waves, which is opposed by the external and internal bandage plates (18, 19 ) respectively. In order to significantly reduce antinodes in the membrane (11) when exposed to direct and reverse pressure waves, external and internal bandage plates (18, 19) are located symmetrically on each side of the membrane (11), preventing the development of oscillatory processes and resonance phenomena in the membrane (11 ).
Особенностью движения ударной волны является ее направление снизу вверх. В этих условиях первыми ударную нагрузку принимают нижний фланец (15), нижняя часть мембраны (11) и нижние части внешних и внутренних бандажных пластин (18, 19). Формоизменение мембраны (11) увеличивается снизу вверх. Для предотвращения разрушения мембраны (11) верхние концы внешних и внутренних бандажных пластин (18, 19) неподвижно крепятся, например, сварными соединениями (20) к верхнему фланцу (14) мембраны (11) с фиксированными внешним и внутренним страховочными зазорами (24, 25), что обеспечивает уменьшение амплитуды формоизменений мембраны (11) при движении ударной волны снизу вверх.The peculiarity of the movement of the shock wave is its direction from bottom to top. Under these conditions, the first to take the shock load are the lower flange (15), the lower part of the membrane (11) and the lower parts of the outer and inner shroud plates (18, 19). The shape change of the membrane (11) increases from bottom to top. To prevent destruction of the membrane (11), the upper ends of the outer and inner bandage plates (18, 19) are fixedly attached, for example, by welded joints (20) to the upper flange (14) of the membrane (11) with fixed external and internal safety gaps (24, 25 ), which ensures a decrease in the amplitude of changes in the membrane (11) when the shock wave moves from bottom to top.
При поступлении расплава активной зоны в наполнитель (7) корпус (4) постепенно нагревается, оказывая сжимающее давление на мембрану (11). Для того чтобы мембрана (11) могла выполнять свои компенсирующие функции, необходимо обеспечить независимое аксиально-радиальное движение мембраны (11) от движения внешних и внутренних бандажных пластин (18, 19). Требование независимости движений связано со значительной разницей в жесткости мембраны (11) и внешних и внутренних бандажных пластин (18, 19), что обусловлено необходимостью защиты мембраны (11) от воздействия ударных волн. Практическая независимость движений достигается установкой внешних и внутренних элементов (21, 22) закрепления, обеспечивающих свободное перемещение внешних и внутренних бандажных пластин (18, 19) на нижнем фланце (15) мембраны (11) с внешним и внутренним страховочными бандажными зазорами (24, 25).When the core melt enters the filler (7), the housing (4) gradually heats up, exerting compressive pressure on the membrane (11). In order for the membrane (11) to perform its compensating functions, it is necessary to ensure independent axial-radial movement of the membrane (11) from the movement of the external and internal banding plates (18, 19). The requirement for independence of movement is associated with a significant difference in the rigidity of the membrane (11) and the external and internal bandage plates (18, 19), which is due to the need to protect the membrane (11) from the effects of shock waves. Practical independence of movements is achieved by installing external and internal fastening elements (21, 22), ensuring free movement of external and internal banding plates (18, 19) on the lower flange (15) of the membrane (11) with external and internal safety banding gaps (24, 25 ).
При выполнении транспортно-технологических операций, внешние и внутренние бандажные пластины (18, 19) жестко зафиксированы внешними и внутренними регулировочными гайками (27, 28) для исключения повреждения мембраны (11), а при установке в проектное положение внешние и внутренние регулировочные гайки (27, 28) откручиваются до упора в ограничители (26). При этом образуются внешний и внутренний регулировочные зазоры (29, 30), обеспечивающие свободное перемещение нижнего фланца (15) мембраны (11) вверх при тепловых расширениях корпуса (4) за счет скольжения внешних и внутренних бандажных пластин (18, 19) по нижнему фланцу (15) мембраны (11).When performing transport and technological operations, the external and internal bandage plates (18, 19) are rigidly fixed with external and internal adjusting nuts (27, 28) to prevent damage to the membrane (11), and when installed in the design position, the external and internal adjusting nuts (27 , 28) are unscrewed until they stop against the stops (26). In this case, external and internal adjustment gaps (29, 30) are formed, ensuring free movement of the lower flange (15) of the membrane (11) upward during thermal expansion of the housing (4) due to the sliding of external and internal bandage plates (18, 19) along the lower flange (15) membranes (11).
При воздействии на мембрану (11) ударной волны необходимо обеспечить надежное крепление мембраны (11) к ферме-консоли (3) и к корпусу (4). С этой целью верхний фланец (14) мембраны (11) установлен на верхнем теплопроводящем элементе (16), закрепленным на ферме-консоли (3), с которойWhen the membrane (11) is exposed to a shock wave, it is necessary to ensure reliable fastening of the membrane (11) to the console truss (3) and to the body (4). For this purpose, the upper flange (14) of the membrane (11) is installed on the upper heat-conducting element (16), fixed to the console truss (3), from which
--
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020136905 | 2020-11-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044620B1 true EA044620B1 (en) | 2023-09-15 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7463411B2 (en) | Systems for containment and cooling of nuclear reactor molten cores | |
| KR102608348B1 (en) | Pressurized water reactor core melt capture cooling system | |
| WO2021188006A1 (en) | System for confining and cooling melt from the core of a nuclear reactor | |
| RU2749995C1 (en) | System for localization and cooling of core melt of nuclear reactor | |
| RU2750204C1 (en) | System for localization and cooling of core melt of nuclear reactor | |
| EA044620B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
| RU2750230C1 (en) | Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor | |
| EA044696B1 (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 | |
| RU2758496C1 (en) | Nuclear reactor core melt localization and cooling system | |
| RU2767599C1 (en) | Nuclear reactor core melt localization and cooling system | |
| EA045164B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
| EA044052B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
| JP7490897B2 (en) | A system for containing and cooling molten material from a nuclear reactor core | |
| RU2810654C1 (en) | Truss console of melt localization device (options) | |
| EA045312B1 (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 |