FI112885B - Laite ydinreaktorin sydämen jäähdyttämiseksi ja reaktorin betonirakenteen suojaamiseksi, kun sydän on alkanut sulaa onnettomuuden seurauksena - Google Patents

Description

112885

Laite ydinreaktorin sydämen jäähdyttämiseksi ja reaktorin betonirakenteen suojaamiseksi, kun sydän on alkanut sulaa onnettomuuden seurauksena 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on laite ydinreak torin sydämen jäähdyttämiseksi ja reaktorin betonirakenteen suojaamiseksi, kun sydän on alkanut sulaa onnettomuuden seurauksena.

Painevesiydinreaktorit käsittävät muodoltaan yleen-10 sä lieriömäisen säiliön, joka sisältää reaktorin sydämen ja on asetettu siten, että sen akseli on pystysuorassa lieriömäisen säiliökuilun sisällä, jolloin sydämen alapää on samassa linjassa säiliön kanssa. Ydinreaktorin sydäntä jäähdytetään paineistetulla vedellä, joka kiertää reakto-15 rin ensiöpiirissä ja säiliön sisällä kosketuksessa poltto-aineyhdistelmien kanssa.

Joidenkin ydinreaktorissa tapahtuvien onnettomuuksien yhteydessä, jotka johtavat sydämen jäähdytystoiminnan menettämiseen, on välttämätöntä, ottaen huomioon ne erit-20 täin vakavat seuraukset, jotka aiheutuisivat siitä, että reaktorin hätäruiskutuspiirejä ei voitaisi ottaa käyttöön, , , vaikka tällaisen tapauksen todennäköisyys onkin erittäin • 1 » ' ‘ vähäinen ja käytännössä suorastaan olematon, tarkastella *· · tilannetta, jonka yhteydessä reaktorin hätäruiskutuspiire- 25 jä ei voitaisi ottaa käyttöön. Voi tapahtua sarja peräk- käisiä onnettomuuksia, jotka johtavat reatorisydämen sula-*,’· miseen ilman jäähdytysveden saatavuutta, ja tämä saattaa t : ; rikkoa säiliön pohjan, jolloin sula sydänmassa ja sydäntä ympäröivät materiaalit pääsevät virtaamaan reaktorisäiliön !’30 ympärillä olevaan betonikuiluun. Sulan polttoainemassan ja , , polttoainetta ympäröivien materiaalien, joita kutsutaan sydänsulaksi ja joiden lämpötila voi olla jopa 2 500 -2 800 °C, ja betonisen säiliökuilun välinen kosketus voi • ' tuhota täysin kuilun pohjan. Sydänsula saattaa tällöin : 35 tunkeutua reaktorin pohjalaattaan, tuhota sen ja saastut- 112885 2 taa ydinreaktorin alla olevat pöhjavesikerrokset. Sydän-sulan eteneminen maaperään voidaan pysäyttää vain silloin, kun sen sisältämää jäämävoimaa vähennetään riittävässä määrin.

5 Erilaisia laitteita on ehdotettu käytettäväksi sy- dänsulan ja reaktorin betonikuilun välisen kosketuksen estämiseksi.

Aikaisemmin tunnetut laitteet mahdollistavat yleensä sydänsulamassan leviämisen ulos tietyn pinnan yli pin-10 tayksikköä kohti poistettavan voiman tekemiseksi mahdollisimman alhaiseksi ja jäähdytyksen suorittamiseksi juoksevien väliaineiden avulla. On ehdotettu esimerkiksi sydän-massan talteenottoa ja keräämistä metallipussiin, joka on päällystetty sisäpuolelta tulenkestävillä materiaaleilla, 15 joiden osittainen sulaminen vaimentaa hetkellisesti energiaa ja tarjoaa käyttöön riittävän väliajan tämän metalli-pussin upottamiseksi ulkoisesti veteen sydänmassan jäljellä olevan voiman poistamiseksi kiehuttamalla tätä vettä.

Tämän laitteen haitta johtuu siitä tosiasiasta, 20 että tulenkestävät materiaalit johtavat useimmiten erittäin huonosti lämpöä, mikä lisää nestemäisessä tilassa olevan sydänsulan tasapainolämpötilaa.

* - »

Muissa aikaisemmin tunnetuissa laitteissa käytetään tulenkestäviä lattioita, joita jäähdytetään jatkuvasti 25 vesipiirin avulla. Näiden laitteiden yhtenä haittana on se, että jäähdytyspiirissä voi esiintyä vaurioita, jotka ·, · pyrkivät tekemään sen ainakin osittain tehottomaksi. Li- : . : säksi lämmönvaihto ei ole riittävän suuri estämään sydän sulan pysymistä korkeassa lämpötilassa ja nestemäisessä ; 30 olotilassa sen purkaantumisen jälkeen talteenotto- ja * . jäähdytyslaitteeseen.

Tunnetaan myös laite, joka käsittää pinon leik-kausprofiileja asetettuina vaakasuorasti kuilun pohjalle : säiliön pohjan alapuolelle siten, että syntyy vastaanotto- . . 35 säiliöt sydänsulaa varten tämän sulamassan hajottamiseksi, , 112885 sen jäähtymisen edesauttamiseksi ja sen jähmettymisen mahdollistamiseksi. Tämän laitteen haittana on kuitenkin se, että se ei suojele tehokkaasti reaktorikuilun betonia sy-dänsulan virratessa paikallisesti. Nämä porrastetulla ta-5 valla asetetut leikkausprofiilit pyrkivät sitten tulemaan peräkkäisessä järjestyksessä täytetyiksi sydänsulalla paikallisen ylivuodon tapahtuessa, jolloin sulamassa voi nopeasti saavuttaa reaktorikuilun pohjan.

Lopuksi FR-patenttihakemuksessa nro 91-06 047 se-10 lostetaan ydinreaktorin sulan sydämen talteenottoa ja jäähdytystä varten tarkoitettu laite, joka mahdollistaa kosketuksen välttämisen sulan sydänmassan ja säiliökuilun betonin välillä ja varmistaa sulan massan jäähdytyksen ja nopean jähmettymisen. Tämä laite käsittää metalliraken-15 teen, joka on asetettu säiliökuilun pohjalle upotettuna veteen, joka täyttää säiliökuilun alaosan. Tämä metalli-rakenne sisältää keskiakselin, seinän sulan sydänmassan talteenottoa ja jäähdytystä varten sekä kehäseinän.

Tämän laitteen, joka mahdollistaa sydänsulan nopean 20 levittämisen, jäähdyttämisen ja jähmettämisen, haittana on kuitenkin se, että metallirakenne saattaa tuhoutua niiden dynaamisten voimien johdosta, jotka syntyvät sydänsulan ja * > « '. * säiliön pohjan putoamisen aikana, näiden voimien voidessa ·· olla suuruudeltaan jopa useita tuhansia tonneja.

' ’ 25 Lisäksi sydänsulan jäähtyminen synnyttää erittäin suuren höyryvirtauksen säiliökuilun sisällä, tämän vir-: : tauksen voidessa olla suuruusluokkaa 10 000 m3/h. Tällaisen : : höyryvirtauksen poistaminen suojarakenteen ilmakehään ai heuttaa fissiotuotteiden hajaantumisen koko reaktoriraken-' 30 nuksen tiloihin, mikä rikkoo noudatettavia turvallisuus määräyksiä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten tar-' jota käyttöön laite ydinreaktorin sydämen jäähdyttämiseksi ja reaktorin betonirakenteen suojelemiseksi, kun reaktori-35 sydän on alkanut sulaa onnettomuuden seurauksena, tämän 4 112885 reaktorin käsittäessä muodoltaan yleensä lieriömäisen säiliön, joka sisältää reaktorisydämen ja on asetettu sen akselin ollessa pystysuorassa säiliökuiluun, jonka alapohjalle on asetettu jäähdytys- ja suojalaite, joka käsittää 5 osan samaan linjaan säiliön kanssa asetetusta pohjalaatas-ta, tämän laitteen ollessa erittäin kestävä ja jäykkä, niin että se kestää sydänsulan ja säiliön pohjan putoamisen ja kykenee varmistamaan sydänsulan jäähdytyksen ilman että höyryä pääsee virtaamaan reaktorirakennuksen sisälle.

10 Tämän saavuttamiseksi keksinnön mukainen laite kä sittää metallilattian, joka peittää säiliökuilun ja johon on tehty kanavia jäähdytystä varten juoksevan väliaineen kierrätyksen avulla, näiden kanavien ollessa liitettyinä jäähdytysväliaineen syöttö- ja poistolaitteisiin.

15 Keksinnön havainnollistamiseksi erästä sen mukaista jäähdytys- ja suojalaitesovellutusta, jota käytetään pai-nevedellä jäähdytetyssä ydinreaktorissa, selostetaan seu-raavassa luonteeltaan rajoittaman esimerkin tavoin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:" 20 Kuvio 1 esittää leikkauskuvantoa pystysuorassa ta sossa painevesiydinreaktorin turvajärjestelyistä, jotka . sisältävät keksinnön mukaisen jäähdytys- ja suojalaitteen; kuvio 2 esittää kaavamaisesti kuvion 1 mukaisen ydinreaktorin säiliökuilun alaosaa; 25 kuvio 3 esittää päälliskuvantoa keksinnön mukaisen jäähdytys- ja suojalaitteen muodostavasta metallilattias-ta; : : : kuvio 4 esittää kuvion 3 nuolen 4 mukaisesti otet tua sivukuvantoa; 30 kuvio 5 esittää kuvion 3 linjaa 5-5 pitkin ote- , ” . ttua leikkauskuvantoa; kuvio 6 esittää kuvion 5 linjaa 6-6 pitkin otettua leikkauskuvantoa; , 112885 5 kuvio 7 esittää leikkauskuvantoa vaihtoehtoisen muunnelman mukaisesti valmistetusta metallilattiasta, näyttäen jäähdytyskanavan syöttö- ja poistolaitteet; kuvio 8 esittää suurennettua leikkauskuvantoa näyt-5 täen kuvion 7 mukaisen jäähdytyskanavan takaiskuventtii-lin.

Kuvio 1 esittää ydinreaktorin kaksikuorisen suojarakenteen 1, jonka sisälle on asetettu reaktorisydämen 4 sisältävä säiliö 3 pystysuorassa asennossa säiliökuilun 2 10 akselin suuntaisesti.

Tämän kaksikuorisen betonisen suojarakenteen 1 alaosa käsittää maanpintaan asetetun pohjalaatan 5.

Keksinnön mukainen jäähdytys- ja suojalaite, jota on kokonaisuudessaan merkitty viitenumerolla 10, käsittää 15 metallilattian 11, joka on asetettu pohjalaatan 5 nostetun osan päälle samaan linjaan sydänmateriaalia 4 sisältävän säiliön 3 pohjan alla olevan säiliökuilun 2 kanssa. Lattian 11 sisälle on tehty jäähdytyskanavat, joihin syötetään juoksevaa jäähdytysväliainetta, kuten vettä, jäähdy-20 tyspiiristä, joka käsittää suojarakenteen 1 seinän läpi kulkevat johdot 12 ja 13.

. , Jäähdytyspiiri käsittää kaksi puolipiiriä, jotka kumpikin sisältää jäähdytettyyn lattiaan 11 liitetyt joh- dot 12 ja 13, ilmajäähdytteisen lämmönvaihtimen 14 (nuoli 25 15), säiliön 16 lämmönvaihtimesta 14 tulevien kondensaat- tien laajentamista ja keräämistä varten tarkoitetun säi-; liön 16 ja kiertopumpun 17.

v ' Lattiasta johdon 13 kautta kumpaankin puolipiiriin tuleva vesi jäähdytetään lämmönvaihtimen 14 sisällä ennen ; · ; 30 sen palauttamista lattian sisään putken 12 välityksellä johdossa 13 olevan vesi/höyryemulsion sekä johdon 12 kaut-* , ta lattiaa kohti palaavan jäähdytetyn veden ominaistila- ' vuuksien erosta aiheutuvan käyttöpaineen avulla.

Keksinnön mukaisen jäähdytys- ja suojalaitteen toi-: 35 mintaa suhteessa sydämen 4 ja säiliön pohjan sulamiseen 112885 6 selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa. Yleensä ottaen, jos ydinreaktorin sydän 4 alkaa vahingossa sulaa ja aiheuttaa myös säiliön pohjan sulamisen, jolloin sydämen, verhousmateriaalin ja reaktorisäiliön joidenkin element-5 tien muodostama seos, jota kutsutaan sydänsulaksi, leviää lattialle 11. Erittäin paksu lattia 11 kykenee vangitsemaan tämän sydänsulan tuhoutumatta antaen suojan pohjalaa-talle 5 ja varmistaen sydänsulan jäähdytyksen.

Lattiaa jäähdytetään syöttöputkien, kuten putken 10 12, kautta tulevan veden kierrättämisen avulla.

Kuumennettu vesi tai höyry kulkee putkeen 13 lattian 11 poistopäässä ja se jäähdytetään ja lauhdutetaan lämmönvaihtimen 14 sisällä. Jäähdytetty vesi palautetaan lattian 11 jäähdytyskanaviin johdon 12 välityksellä.

15 Sydänsula jäähdytetään siis ilman että höyryä pää see suojarakenteeseen käyttämällä reaktorin suojarakenteen ulkopuolelle asetettuja jäähdytyslaitteita.

Jäähdytyspiirin sisältämät lämmönvaihtimet 14 ja säiliöt 16 on asetettu lattian 11 vaakasuoran keskitason 20 yläpuolelle korkeuteen, joka voi olla suuruusluokkaa 25 m ja joka mahdollistaa veden staattisen paineen saavuttami-. . sen syöttöjohdoissa, tämän paineen ollessa samaa suuruus- » I i luokkaa kuin painehäviö lattian 11 jäähdytyskanavissa.

' t Kuvio 2 esittää pohjalaatan 5 osaa 5a, joka nousee 25 ylöspäin samassa linjassa säiliökuilun 2 kanssa, sekä pohjalaatan osan 5a päällä olevaa jäähdytettyä lattiaa 11.

·. i Metallilevystä tehty seinä 18 tai päällyste, joka V * peittää pohjalaatan 5 yläpinnan ja jonka päälle on valettu suojaava betonikerros, on liitetty metallilattian 11 ul-30 koiseen osaan.

Keksinnön mukaisen jäähdytys- ja suojalaitteen si- t sältämää metallilattiaa selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa kuvioihin 3, 4, 5 ja 6 kokonaisuudessaan viitaten.

7 112885

Lattia 11 käsittää metallilevyn, johon on tehty jäähdytyskanavat 20 ja joka on liitetty pitkittäisistä päistään kokoojayhdistelmiin 21 ja 22, mikä mahdollistaa juoksevan jäähdytysväliaineen syötön kanaviin 20 sekä kuu-5 mennetun ja mahdollisesti höyrystetyn jäähdytysväliaineen poistamisen niistä.

Kokoojayhdistelmään 21 syötetään jäähdytysvettä putken 21a kautta ja vastakkaisen järjestelyn yhteydessä se on liitetty poistoputkeen 21b.

10 Kuten kuviosta 5 näkyy, kukin kokoojayhdistelmä käsittää ulkokotelon 24 ja sisäkotelon 25, jotka on kiinnitetty hitsaamalla kiinteän metallilattian 11 sivupintoihin.

Kukin lattian sisään tehty kanava 20 on hiusneulan 15 mukainen ja käsittää alahaaran, joka avautuu yhdessä päässään ulkokotelon 24 sisään ja kokoojan 21 (tai 22) sisäkotelon 25 ulkopuolelle, sekä ylähaaran, joka avautuu yhdestä päästään yhden kokoojan 21 (tai 22) sisäkotelon 25 sisään.

20 Peräkkäiset jäähdytyskanavat, kuten kanavat 20, 20', jotka on asetettu jäähdytetyn lattian 11 pituudelle, .j avautuvat vuorottaisesti kokoojaan 21 tai 22.

Laitteen toiminnan aikana jäähdytysvesi kiertää

I

"", kunkin kanavan 20 sisällä ulkoisen syöttökokoojan 24 ja 25 sisäisen poistokokoojan 25 välissä.

Kuten kuviosta 6 näkyy, metallilattia 11 käsittää •. : peräkkäiset lohkot 30a, 31a, 31b,..., 31n ja 30b, jotka on V : hitsattu toisiinsa sivupintojaan pitkin peräkkäisten rin nakkaisten liitostasojen 32 muodostamiseksi.

*’·'; 30 Päätelohkojen 30a ja 30b korkeus on suurempi kuin välilohkojen 31a, 31b, ..., 31n korkeus ja ne käsittävät 1 , ylöspäin lohkojen 31 yläosan suhteen ulkonevan yläosan 43, ’ joka muodostaa rintamuurin lattialla 11 olevan sydänsula- massan pidättämistä varten.

112885 8 Päätelohkot 30a ja 30b sisältävät pinnan, joka on tarkoitettu kiinnitettäväksi ja hitsattavaksi välilohkon vastaavaan pintaan, joka on työstetty siten, että se muodostaa yhdessä välilohkojen vastaavien työstöjen kanssa 5 jäähdytyskanavan 20 ala- ja ylähaaran.

Välikanavat 31a, 31b, ..., 31n on työstetty kahdessa sivupinnassaan, jotka on kiinnitetty hitsaamalla pääte-kappaleen toisen välilohkon vastaavaan pintaan kahden peräkkäisen jäähdytyskanavan ala- ja ylähaarojen osien muo-10 dostamiseksi.

Päätekappaleiden 30a ja 30b nostetut pinnat 43 on peitetty tulenkestävällä materiaalikerroksella 35, jonka tarkoituksena on suojata edellä mainittua rintamuuria lattialle 11 valumaan pyrkivää kuumaa sydänsulaa vastaan.

15 Päätelohkot 30a ja 30b sekä välilohkot 31a ja 31n on työstetty yläosassaan siten, että niiden ollessa asetettuina rinnakkain ne muodostavat samansuuntaiset urat 33 lattian 11 pituussuunnassa. Nämä urat 33 mahdollistavat sydänsulasta kohti jäähdytyskanavia 20 tulevan lämmön sii-20 rtämisen auttamisen ja "ansojen" muodostamisen, jotka pidättävät sydänsulan sen jäähtyessä. Nämä urat helpottavat . . myös rinnakkain asetettujen teräslohkojen hitsaamista yh- ; i 4 ' , ‘ teen pareiksi.

Mekaanisesti hitsattu metallilevyrakenne 34 on ase-25 tettu lattian 11 välilohkojen 31 yläpinnan yläpuolelle suojaamaan lattiaa ja vaimentamaan liike-energiaa, joka syntyy sydänsulan ja säiliön pohjan putoamisen aikana lat-·’ tialle 11 reaktori sydämen sulamiseen johtavan onnettomuu den sattuessa.

’· : 30 Rakenne 34 käsittää yläosan, joka on tehty taivute- tusta metallilevystä ja vahvikelevyjen 29 muodostamasta • t yhdistelmästä, joka on asetettu kohtisuorasti rakenteen yläosan suhteen, kunkin levyn 29 kiinnittyessä uraan 33 varmistaakseen sen, että rakenne 34 pidetään kiinni lat-.1; 35 tiassa 11.

112885 9

Kuten kuviosta 7 voidaan nähdä laitteen erään vaihtoehtoisen sovellutusmuodon yhteydessä kokoojien asennon suhteen, on jokainen metallilattian 11 sisäpuolelle asetettu hiusneulan muotoinen jäähdytyskanava 20 liitetty 5 yhdestä päästään syöttökokoojaan 36, joka on taas liitetty syöttöjohtoon takaiskuventtiilin 38 välityksellä. Jäähdy-tyskanavan 20 toinen pää on liitetty poistokokoojaan 37, joka on taas liitetty poistoputkeen 37a.

Syöttöputket 36a ja 37a on liitetty jäähdytyspiirin 10 putkiin, kuten kuviossa 1 esitettyihin putkiin 12 ja 13.

Kuvio 8 esittää takaiskuventtiiliä, joka on asetettu lattian 11 sisäpuolelle tehdyn jäähdytyskanavan 20 si-säänmenoon.

Venttiili 38 sisältää kammion 39, jonka sisälle on 15 hitsattu istukka 41. Alumiinipallo 40 tulee istukkaa 41 vasten oman painonsa ansiosta sulkien väylän, joka liittää syöttökammion 36 kanavaan 20, kun kokoojaan 36 ei tapahdu syöttöä.

Kun kokoojaan ei tapahdu syöttöä, pallo 40 noste-20 taan jäähdytysvesivirtauksen avulla asentoonsa 40', jolloin vesi pääse tunkeutumaan jäähdytyskanavaan 20.

: Jäähdytyskanavan 20 sisällä kiertävä jäähdytysvesi pyrkii haihtumaan ainakin osittain jäähdytyksen alussa, kun luontaista kiertoa ei vielä tapahdu, sillä seuraukse-25 na, että vesi/höyryemulsio kulkee kanavan 20 kautta.

Venttiili 38 mahdollistaa sen tilanteen torjumisen, ; että muodostettu vesi/höyryemulsio virtaa pois syöttöko- , : koojan 36 kautta. Tämä vesi/höyryemulsio voi virrata pois vain poistokokoojan 32 tai kuuman kokoojan kautta. Luon-;’· : 30 täinen kierto muodostuu siten asteettaisesti johtuen mo lempien väliaineiden tiheyserosta, joka tämän jälkeen pitää venttiilin nostettuna.

Keksinnön mukaisen jäähdytys- ja suojalaitteen suhteen, jota käytetään nykyisin toiminnassa olevissa paine-35 vesiydinreaktoreissa, käytetään lattiaa, jonka pääasiassa 112885 10 säiliökuilun pohjan pinta-alaa vastaava alue on suuruudeltaan 66 m2.

A 42 rakenneteräksestä tehdyn metallilattian paksuus on yli 300 mm keskiosassaan ja se sisältää sivut-5 täiset rintamuurit, joiden tarkoituksena on pidättää sy-dänsula yli noin 800 mm korkeudella.

Lattia 11 käsittää rinnakkain asetetut lohkot 30a, 30b, 31a ... 3In, joiden pituus on noin 8 m.

Nämä lohkot on työstetty siten, että ne muodostavat 10 jäähdytyskanavat, joiden läpimitta on suunnilleen 30 mm.

Lattia on asetettu betonisen pohjalaatan 5 päälle, jota se suojelee säiliöpohjan alueella.

Lattia mahdollistaa sydänsulan vangitsemisen onnettomuuden tapahtuessa, joka johtaa täydelliseen jäähdytys-15 vaurioon reaktorissa, tämän sydänsulan tilavuuden ollessa yli 40 m3.

Metallilattialle 11 valunut sydänsula on korkeudeltaan suurempi kuin 600 mm lattian 11 keskiosassa rintamuu-rien 43 välissä.

20 Sydämen sulaessa syntynyt sydänsula voi olla jatku van nestemäisen väliaineen tai osittain sulaneiden palas-; ten muodossa, jotka valuvat jäähdytyslaitteen lattialle 11 onnettomuuden sattuessa. Joka tapauksessa sydänsula leviää suunnilleen yhtenäisesti lattian pinnalle.

25 Jos sydänsulana on jatkuvasti sulava väliaine, se on erittäin juoksevaa, eikä kiinteää jähmeää kuorta voi muodostua sen pinnalle, niin kauan kuin voimakasta lämpö-V · säteilyä esiintyy sydänsulan pinnan alla. Kaikki erittäin hyvin juoksevat sydänsulat leviävät siten helposti lat-: ’ : 30 tialle. Jos sydänsula sisältää palasia, paikallisia mate- riaalikasautumia voi muodostua lattialle, mutta nämä kasautumat eivät voi koskaan saavuttaa kokoa, joka johtaisi . . . ^ suurempaan lämpövuohon, kuin mikä esiintyy nestemäisen sydänsulan yhtenäisen jakautumisen yhteydessä.

112885 11

Kun sydänsula leviää metallilattialle 11, se tulee kosketukseen rakenteen 34 kanssa, joka vaimentaa jonkin verran sydänsulan putoamisen aiheuttamaa liike-energiaa. Metallilattian 11 mitat ovat sellaiset, että se kestää 5 sydänsulan putoamisen ja erityisesti jäähdytyskanavat 20 on asetettu etäisyyden P päähän toisistaan, tämän etäisyyden muodostaessa jäähdytysverkoston jakovälin, jonka arvo on sellainen, että jäähdytetyn lattian pinta vastaa kiinteää rakennetta, joka kykenee siirtämään pohjalaattaan 5 10 sydänsulan putoamisesta aiheutuvat suuret kuormitukset ilman jäähdytyskanavien huomattavampaa muodonmuutosta.

Kun sydänsula, jonka lämpötila on noin 2 400 °C, tulee kosketukseen lattian 11 yläpinnan kanssa, lattiate-räs sulaa pieneen paksuuteen asti ja sekoittuu yhteen sy-15 dänsulan kanssa. Ohut kuori (jonka paksuus on muutamia senttimetrejä) muodostuu sydänsulan ja teräksen väliin ja lämpötasapaino syntyy heti kun jäähdytyskanavien 20 vaimentama energia tulee yhtä suureksi kuin sydänsulan sä-teilemä lämpö.

20 Lattian mittoja ja jäähdytysjärjestelmän ominai suuksia laskettaessa oletetaan, että sydänsula on täysin . kuiva ja että sitä ei siten jäähdytetä ylhäältä päin veden höyrystämisen avulla. Lisäksi sydänsulan säiliökuilun suunnassa säteilemä lämpövuo jää huomioonottamatta. Piiri on 25 suunniteltu sydänsulan jäähdyttämiseksi joko luontaisen tai pakotetun kierrätyksen avulla.

Jähmeässä tilassa, kun jähmettynyt kuori on muodos-·,- tunut kosketuksen tapahtuessa lattiaan, lämpötila jähmet tyneen kuoren ja lattian yläpinnan välisessä rajapinnassa ; 30 alittaa teräksen sulamislämpötilan, joka on noin 1 450 °C.

, Kaikki sydänsulan säteilemä lämpö hajaantuu johtumisen avulla jähmettyneen kuoren ja lattian sisään.

Sydänsulan vapauttama voima, jonka lattia ottaa vastaan, on suuruusluokkaa 32 MW, jolloin jäähdytyspiiri 35 hajottaa tämän voiman.

112885 12

Heti kun sydänsula tulee kosketukseen lattian kanssa, tämän lattian kuumennus aiheuttaa veden osittaisen kiehumisen, mikä saa aikaan luontaisen kierrätyksen pumppujen 17 ollessa kytkettyinä irti käytöstä.

5 Koska jäähdytysveden luontainen kierto kanavissa yhdessä osittaisen kiehumisen kanssa tapahtuu kuitenkin, kanavat on suunniteltu siten, että niissä ei voi esiintyä mitään esteitä höyryn kululle. Jäähdytysveden luontainen kierto alkaa ilman mitään ulkopuolelta tapahtuvaa asioihin 10 puuttumista ja vesi kulkee jäähdytyspiirin pumppujen 17 kautta.

Pitemmällä tähtäyksellä, esimerkiksi kolme vuorokautta sydämen sulamisen aiheuttaneen onnettomuuden jälkeen, jäähdytyspiirin kaksi pumppua 17 voidaan asettaa 15 taas toimintaan pakotetun kierrätyksen aikaansaamiseksi.

Tämän seurauksena on jatkuva kierto, mikä johtaa jäähdytyksen kiihtymiseen ja lattialle levinneen sydänsu-lan jähmettymiseen.

Pumppuja 17 voidaan käyttää lämpö- tai sähkömootto-20 rien avulla.

Kiertovesi kuumentuu kunkin jäähdytyskanavan ala- . . haarassa ennen kulkemistaan ylähaaraan, jossa se kuumenee pysyen samalla nestemäisenä pakotetun kierrätyksen yhteydessä, tai osittain höyrystyy kaksivaiheisen seoksen luon-25 täisen kierrätyksen tapahtuessa.

Keksinnön mukainen laite on siten erittäin luotet-

' I

Λ: tava ja mahdollistaa reaktorin pohjalaatan tehokkaan suo- v · jauksen, kunhan vain metallilattia kykenee kestämään sy- dänsulan putoamisen muotoaan muuttamatta, juoksevan jääh-30 dytysväliaineen kierron lattiakanavissa alkaessa välittö-mästi sydänsulan putoamisen jälkeen passiivisella tavalla.

Lisäksi sydänsulan pitkäaikainen jäähdytys sen täydelliseen jähmettymiseen asti voidaan saavuttaa helposti jäähdytysveden pakotetun kierrätyksen avulla.

112885 13

Sydänsula jäähdytetään ilman että höyryä syntyy reaktorirakennuksen sisällä.

Keksintö ei ole rajoittunut edellä selostettuun sovellutusmuotoon.

5 On siten mahdollista käyttää metallilattioita, jot ka on valmistettu eri tavalla kuin mitä edellä on selostettu. Toisiinsa hitsattujen lohkojen sijasta on mahdollista käyttää lattian komponenttielementtejä, jotka on koottu yhteen keskinäisen lukituksen avulla ja kiinnitetty 10 pohjaisattaan siihen upotettujen ja tiivistettyjen nastojen välityksellä, jotka on kiinnitetty jokaisessa lattia-elementeissä oleviin aukkoihin.

Lattia voi olla muodoltaan ja mitoiltaan erilainen reaktorin säiliön ja säiliökuilun ominaisuuksista riip-15 puen.

Lattian jäähdytyspiiri voidaan valmistaa myös eri tavoin kuin mitä edellä on selostettu.

On kuitenkin suotavaa asettaa jäähdytyspiirin aktiiviset elementit, kuten lämmönvaihtimet, reaktorin suo-20 jarakenteen ulkopuolelle.

Juoksevan jäähdytysväliaineen pakotettu kierrätys . ; voidaan varmistaa minkä tahansa kiertopumpputyypin avulla, jota käytetään ydinreaktorin jäähdytyspiirissä.

..... Lopuksi on huomautettava, että keksinnön mukaista 25 jäähdytys- ja suojalaitetta voidaan käyttää missä tahansa ydinreaktorissa, joka käsittää reaktorisydämen sisältävän ; ja säiliökuiluun asetetun säiliön, tämän kuilun pohjan : muodostaessa osan ydinreaktorin rakenteesta, esimerkiksi pöhj alaatasta.

Claims (9)

112885 14

1. Laite ydinreaktorin betonirakenteen suojaamiseksi ja jäähdyttämiseksi, kun ydinreaktorin sydän (4) on 5 alkanut sulaa onnettomuuden seurauksena, reaktorin käsittäessä muodoltaan yleensä lieriömäisen säiliön (3) , joka sisältää reaktorin sydämen (4) , joka on asetettu pystysuoraan asentoon säiliökuiluun (2), jolla on alempi poh-jaosio, jolla suojaus- ja jäähdytyslaite (11) lepää, joka 10 laite muodostuu reaktorin rakenteen osasta (5) , joka käsittää osan lattiaa, joka on sijoitettu kohtisuoraan säiliön (3) kanssa, tunnettu siitä, että laite muodostuu metallilattiasta (11), joka käsittää lohkoja (30a, 30b, 31a, 31b, ..., 31n), jotka on kiinnitetty ja hitsattu toi- 15 siinsa siten, että ne peittävät säiliökuilun pohjan, ja palkkikanavat (20) on liitetty jäähdyttämään väliainekier-rolla, jolloin kanavat on muodostettu työstetyistä lohkojen (30a, 30b, 31a, 31b, ..., 31n) osista, joiden pinnat koskettavat toisiansa ja jotka on yhdistetty välineisiin 20 (12, 13, 14, 15) jäähdytysväliaineen syöttämiseksi ja poistamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että lohkojen (30a, 30b, 31a, 31b, ..., ... ; 3In) toisiaan koskettavat pinnat ovat pystysuorat sivupin- 25 nat.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että metallilattia (11) käsittää kaksi '·’ ' päätelohkoa (30a, 30b) pituussuuntaisissa päissään ja vä- lilohkoja (31a, 31b) päätelohkojen välissä, jolloin pääte- ; 30 lohkoilla (30a, 30b) on yläosat (43) , jotka työntyvät vä- • * * • lilohkojen (31a, 31b) yläpinnasta muodostaen alaseinämän, jonka tarkoituksena on pidättää reaktorin sulanut sydän sen valuessa lattialle (11).

, 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen lai- ; 35 te, tunnettu siitä, että lattia (11) käsittää metalli- levyrakenteen, joka on asetettu sen vaakasuoralle yläpin- 112885 15 nalle määrätylle etäisyydelle siitä ja jonka tarkoituksena on absorboida reaktorin sulavan sydämen liike-energiaa sydämen valuessa lattialle (11).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tun- 5 nettu siitä, että lattian (11) päätelohkojen (30a, 30b) ulkonevat osat (43) käsittävät sisäiset toisiaan vastaan olevat pinnat, jotka on peitetty kerroksella tulenkestävää materiaalia (35).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen lai-10 te, tunnettu siitä, että välineet jäähdytysvälinaineen syöttämiseksi ja poistamiseksi lattialta (11) käsittävät kokoojat (24, 25, 36, 27), jotka on yhdistetty jäähdytys- kanavien (20) pääteosiin, ja jäähdytysväliaineen syöttöjä poistoputket (21, 21b, 22a, 22b, 36a, 37a) sekä jäähdy-15 tyspiirin, joka käsittää ainakin yhden lämmönvaihtimen (14) ja putket (12, 13), jotka on yhdistetty kokoojien syöttöputkiin lattian jäähdytysväliaineen syöttämistä ja poistamista varten.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tun-20 nettu siitä, että jäähdytyspiiri on järjestetty ainakin osittain suojarakenteen sisäpuolelle, joka rakenne muodos-taa osan reaktorin rakenteesta, jolloin sydämen (3) si-säänsä peittävä säiliö (4) on järjestetty mainitun suoja-rakenteen sisäpuolelle.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tun- T\ nettu siitä, että jäähdytyspiiri käsittää ainakin yhden lämmönvaihtimen (14), ainakin yhden laajennus- ja lauhdu-’·’ * tushauteen (16) ja kiertopumpun (17) , jotka on yhdistetty sarjaan suojarakenteen (1) ulkopuolella ja asetettu jääh-• V 30 dytyspiirin putkiin (12, 13). : _

: 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen lai- f,[ ; te, tunnettu siitä, että takaiskuventtiili (38) on . asetettu kunkin jäähdytyskanavan, jotka on yhdistetty s ( , jäähdytysväliaineen syöttövälineisiin (36), pääteosaan. 112885 16