ITMI950640A1

ITMI950640A1 - SYSTEM FOR THE DISPOSAL OF HEAT FROM THE INSIDE OF A CONTAINMENT STRUCTURE OF A NUCLEAR REACTOR

Info

Publication number: ITMI950640A1
Application number: IT95MI000640A
Authority: IT
Inventors: Franco Luigi Rizzo
Original assignee: Finmeccanica Spa
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-09-30
Also published as: EP0818044A1; ITMI950640A0; WO1996030912A1; IT1275709B1; AU5272696A

Abstract

Un impianto (10) per lo smaltimento passivo del calore dall'interno (8) di una struttura di contenimento (3, 9) di un reattore nucleare (2), che dovesse svilupparsi particolarmente in caso di incidente, comprende una prima parete metallica (11) addossata alle pareti laterali (5) e/o di sommità (6) internamente a detta struttura di contenimento (3), una seconda parete metallica (16) intermedia tra detta prima parete metallica (11) e dette pareti laterali (5) e/o di contenimento (6), un'intercapedine (18) stagna confinata da dette prima e seconda parete metallica (11, 16) e contenente un fluido accumulatore di calore (22) e mezzi (24) per lo smaltimento passivo del calore da detta intercapedine (18).A plant (10) for the passive disposal of heat from the inside (8) of a containment structure (3, 9) of a nuclear reactor (2), which should develop particularly in the event of an accident, comprises a first metal wall ( 11) attached to the side walls (5) and / or top walls (6) inside said containment structure (3), a second metal wall (16) intermediate between said first metal wall (11) and said side walls (5) and / or containment (6), a sealed cavity (18) confined by said first and second metal walls (11, 16) and containing a heat accumulating fluid (22) and means (24) for the passive disposal of heat from said interspace (18).

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un impianto per lo smaltimento del calore dall'interno di una struttura di contenimento di un reattore nucleare, particolarmente per lo smaltimento del calore che dovesse generarsi nel caso di un improvviso ed incidentale cattivo funzionamento dei normali sistemi di raffreddamento. The present invention refers to a plant for the disposal of heat from the inside of a containment structure of a nuclear reactor, particularly for the disposal of the heat that should be generated in the event of a sudden and accidental malfunction of the normal cooling systems.

Com’è noto, gli attuali reattori nucleari, con il relativo circuito di refrigerazione primario, sono posti all'interno di una struttura primaria di contenimento in acciaio od in calcestruzzo, realizzata, di solito, in più strati o pareti. Tale struttura primaria di contenimento è, a sua volta, alloggiata all'interno di un edificio le cui pareti laterali ed il tetto comunicano con l’ambiente esterno. As is known, current nuclear reactors, with their primary refrigeration circuit, are located within a primary containment structure in steel or concrete, usually made of several layers or walls. This primary containment structure is, in turn, housed within a building whose side walls and roof communicate with the external environment.

Nel caso in cui si verifichi una situazione incidentale, il calore generato dal reattore nucleare, all'interno della struttura primaria di contenimento, deve venire necessariamente smaltito fuori dalla stessa struttura e dall'edificio, senza che venga rilasciato nell’atmosfera qualunque fluido o materiale precedentemente contenuto nella struttura primaria. In the event that an accidental situation occurs, the heat generated by the nuclear reactor, inside the primary containment structure, must necessarily be disposed of outside the structure itself and the building, without any fluid or material being released into the atmosphere. previously contained in the primary structure.

E’ importante notare che un reattore nucleare, anche se viene spento in conseguenza di una situazione incidentale, continua a generare calore per il decadimento del combustibile nucleare. Tale generazione di calore è inizialmente rilevante per poi decrescere nel tempo senza però azzerarsi. Lo smaltimento del calore quindi è necessario anche nel caso in cui il reattore venga spento. It is important to note that a nuclear reactor, even if it is shut down as a result of an accident, continues to generate heat due to the decay of nuclear fuel. This heat generation is initially significant and then decreases over time without however zeroing. The dissipation of heat is therefore also necessary in the event that the reactor is switched off.

Per rispettare le attuali esigenze in fatto di sicurezza, le modalità di smaltimento del calore devono essere di tipo passivo, non devono cioè dipendere dal funzionamento di sistemi di controllo automatici o manuali, dall'attivazione di pompe o simili, dall'apertura di valvole, dalla disponibilità di fonti di energia di qualunque tipo, ma devono essere intrìnsecamente attivate da fenomeni fisici naturali connessi a caratteristiche strutturali permanenti. To comply with current safety requirements, the methods of heat dissipation must be passive, i.e. they must not depend on the operation of automatic or manual control systems, on the activation of pumps or the like, on the opening of valves, by the availability of energy sources of any type, but they must be intrinsically activated by natural physical phenomena connected to permanent structural characteristics.

In particolare, nel caso di edifici e strutture di contenimento realizzati prevalentemente in calcestruzzo o cemento armato precompresso, le pareti laterali e di sommità costituiscono un ostacolo allo smaltimento di calore essendo di materiale isolante. In particular, in the case of buildings and containment structures made mainly of concrete or prestressed reinforced concrete, the side and top walls constitute an obstacle to the dissipation of heat since they are made of insulating material.

Sono stati proposti sistemi di smaltimento comprendenti circuiti idraulici che presentano scambiatori esterni e scambiatori interni alla struttura di contenimento, percorsi da un fluido termovettore in circolazione naturale. Disposal systems have been proposed comprising hydraulic circuits which have external exchangers and exchangers inside the containment structure, crossed by a heat-carrying fluid in natural circulation.

Gli scambiatori esterni devono essere di grandi dimensioni, perché devono presentare una superficie di scambio particolarmente ampia, e quindi hanno un costo elevato. The external exchangers must be large, because they must have a particularly large exchange surface, and therefore have a high cost.

Inoltre il fluido termovettore contenuto negli scambiatori esterni, in condizioni di normale funzionamento del reattore nucleare e con temperature esterne invernali, può congelarsi rendendo inefficiente l'impianto di smaltimento. Furthermore, the heat transfer fluid contained in the external exchangers, in normal operating conditions of the nuclear reactor and with external winter temperatures, can freeze making the disposal plant inefficient.

Ulteriormente tale circuito idraulico, se soggetto a rottura, costituisce una via preferenziale di fuoriuscita, dalla struttura di contenimento, di materiale radioattivo. Furthermore, this hydraulic circuit, if subject to breakage, constitutes a preferential way for the release, from the containment structure, of radioactive material.

Lo scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un impianto per lo smaltimento del calore che consenta il superamento degli inconvenienti citati con riferimento allo stato deH’arte. The purpose of the present invention is to provide a system for the disposal of heat that allows overcoming the drawbacks mentioned with reference to the state of the art.

Tale scopo viene raggiunto da un impianto per lo smaltimento del calore del tipo specificato come definito nella parte caratterizzante della annessa rivendicazione 1. This object is achieved by a heat dissipation plant of the type specified as defined in the characterizing part of the attached claim 1.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'impianto per lo smaltimento del calore secondo l’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di due esempi di attuazione dello stesso, fatta qui di seguito con riferimento ai disegni allegati, dati a titolo indicativo e non limitativo. The characteristics and advantages of the heat dissipation system according to the invention will emerge more clearly from the description of two examples of its implementation, made below with reference to the attached drawings, given as an indication and not a limitation.

Nei disegni: In the drawings:

- in figura 1 è rappresentata una vista d'insieme, in sezione, di un edificio di contenimento, dei tipo a doppia parete di calcestruzzo, di un reattore nucleare che incorpora un impianto per lo smaltimento del calore secondo l’invenzione; - Figure 1 shows an overall view, in section, of a containment building, of the double-walled concrete type, of a nuclear reactor that incorporates a plant for the disposal of heat according to the invention;

- in figura 2 è rappresentata una vista prospettica, in parziale sezione, di un particolare dell'impianto di figura 1; - figure 2 shows a perspective view, in partial section, of a detail of the system of figure 1;

- in figura 3 è rappresentata una vista parziale, in sezione, di un edificio di contenimento, del tipo a singola parete di calcestruzzo, di un reattore nucleare che incorpora un differente esempio di attuazione deirimpianto secondo l'invenzione; Figure 3 shows a partial sectional view of a containment building, of the type with a single concrete wall, of a nuclear reactor which incorporates a different example of embodiment of the plant according to the invention;

- in figura 4 è rappresentata una vista prospettica schematica, in parziale sezione, di un particolare dell’edificio e dell’impianto di figura - in figura 5 è rappresentata una vista prospettica, in parziale sezione, di un particolare dell'impianto di figura 3. - figure 4 shows a schematic perspective view, in partial section, of a detail of the building and of the plant in figure - in figure 5 there is a perspective view, in partial section, of a detail of the plant in figure 3 .

Nelle figure 1 e 2 un edificio di contenimento di un reattore nucleare è indicato con 1. Esso ospita il reattore nucleare vero e proprio, indicato con 2. In figures 1 and 2 a containment building of a nuclear reactor is indicated by 1. It houses the actual nuclear reactor, indicated by 2.

L’edificio 1 comprende una struttura di contenimento interna 3 in calcestruzzo, di forma sostanzialmente cilindrica, che presenta un basamento 4, pareti laterali 5 ed una parete di sommità 6. Le pareti laterali e di sommità 5, 6 presentano una superficie interna 7 comune ad entrambe che globalmente definisce e racchiude un ambiente interno 8 della struttura di contenimento interna 3. The building 1 comprises an internal containment structure 3 in concrete, of a substantially cylindrical shape, which has a base 4, side walls 5 and a top wall 6. The side and top walls 5, 6 have a common internal surface 7 to both which globally defines and encloses an internal environment 8 of the internal containment structure 3.

La struttura di contenimento interna 3 del reattore è racchiusa in una struttura di contenimento esterna 9 in calcestruzzo, anch’essa di forma sostanzialmente cilindrica, che appoggia sullo stesso basamento 4 e che presenta pareti laterali 5’ ed una parete di sommità 6’. The internal containment structure 3 of the reactor is enclosed in an external containment structure 9 in concrete, also of a substantially cylindrical shape, which rests on the same base 4 and which has side walls 5 'and a top wall 6'.

Tra la struttura di contenimento interna 3 e la struttura di contenimento esterna 9 vi è compreso un vano 30, a sviluppo cilindrico, delimitato dalle pareti laterali e dalle pareti di sommità 5, 5’, 6, 6’ contrapposte. Between the internal containment structure 3 and the external containment structure 9 there is a compartment 30, with a cylindrical development, delimited by the side walls and by the opposite top walls 5, 5 ', 6, 6'.

All'edificio di contenimento 1 è associato un impianto per lo smaltimento del calore, indicato globalmente con 10. A heat dissipation system is associated with the containment building 1, globally indicated with 10.

Esso comprende una prima parete metallica 11 addossata alle pareti laterali 5 ed alla parete di sommità 6, internamente a detta struttura di contenimento interna 3, in modo tale da ricoprire pressoché completamente la superficie interna 7 mantenendosi da essa ad una distanza sostanzialmente costante. It comprises a first metal wall 11 leaning against the side walls 5 and the top wall 6, inside said internal containment structure 3, in such a way as to almost completely cover the internal surface 7 while maintaining a substantially constant distance from it.

Detta prima parete metallica 11 è formata da una pluralità di lastre interne 12 contigue, disposte in file circonferenziali 13 sovrapposte, a partire dalla base 4 della struttura di contenimento interna 3 fino a ricoprire interamente la parete di sommità 6. Said first metal wall 11 is formed by a plurality of contiguous internal plates 12, arranged in overlapping circumferential rows 13, starting from the base 4 of the internal containment structure 3 until completely covering the top wall 6.

Ciascuna successione 13 è appoggiata su travi orizzontali 14, preferibilmente del tipo a doppia T, rigidamente fissate alla superficie interna 7 delle pareti laterali e di sommità 5, 6, che formano in successione un anello 15 per ciascuna fila circonferenziale 13 di lastre interne 12 la quale, oltre che essere appoggiata sulle travi a doppia T orizzontali 14 sottostanti, è connessa alle travi a doppia T orizzontali 14 sovrastanti in modo da essere posta in impegno meccanico tra travi a doppia T orizzontali 14 contrapposte. Each succession 13 rests on horizontal beams 14, preferably of the double T type, rigidly fixed to the internal surface 7 of the side and top walls 5, 6, which form in succession a ring 15 for each circumferential row 13 of internal plates 12 la which, in addition to being placed on the horizontal double-T beams 14 below, is connected to the horizontal double-T beams 14 above so as to be placed in mechanical engagement between opposing horizontal double-T beams 14.

Tra detta prima parete metallica 11 e le pareti laterali e di sommità 5, 6 della struttura di contenimento interna 3, l'impianto 10 comprende una seconda parete metallica 16, formata da una pluralità di lastre intermedie 17 contigue, corrispondenti alle lastre interne 12, che si appoggiano alle travi a doppia T orizzontali 14 e sono rigidamente fissate a detta superficie interna 7 della struttura di contenimento interna 3. Between said first metal wall 11 and the side and top walls 5, 6 of the internal containment structure 3, the plant 10 comprises a second metal wall 16, formed by a plurality of contiguous intermediate plates 17, corresponding to the internal plates 12, which rest on the horizontal double T beams 14 and are rigidly fixed to said internal surface 7 of the internal containment structure 3.

Complessivamente quindi la seconda parete metallica 16 è aderente alla superficie interna 7 ed è rigidamente fissata ad essa. Overall, therefore, the second metal wall 16 adheres to the internal surface 7 and is rigidly fixed to it.

In questo modo anche la seconda parete metallica 16 è fissata sul suo piano di giacitura rispetto alle pareti laterali e di sommità 5, 6. In this way, the second metal wall 16 is also fixed on its lying plane with respect to the side and top walls 5, 6.

L’impianto 10 comprende inoltre un'intercapedine 18 confinata da dette prima e seconda parete 11, 16 e suddivisa in una pluralità di settori 19 i quali sono delimitati dalle travi a doppia T orizzontali 14 e da travi verticali 20, preferibilmente del tipo a doppia T, disposte tra la prima e la seconda parete 11, 16, in appoggio sulle travi a doppia T orizzontali 14 e corrispondenti ai bordi contigui delle lastre interne ed intermedie 12, 17. The system 10 also comprises an interspace 18 confined by said first and second walls 11, 16 and divided into a plurality of sectors 19 which are delimited by the horizontal double T beams 14 and by vertical beams 20, preferably of the double type. T, arranged between the first and second walls 11, 16, resting on the horizontal double T beams 14 and corresponding to the contiguous edges of the internal and intermediate plates 12, 17.

Tra le lastre interne ed intermedie 12, 17 e le travi a doppia T orizzontali e verticali 14, 20 sono presenti organi di tenuta idraulica 21 che, in questo esempio realizzativo, sono soffietti. Between the internal and intermediate plates 12, 17 and the horizontal and vertical double T beams 14, 20 there are hydraulic sealing members 21 which, in this embodiment, are bellows.

Per la presenza di tali soffietti ciascun settore 19 e l’intercapedine 18 nel suo complesso sono stagni. L'intercapedine 18 contiene un fluido accumulatore di calore 22, in questo esempio realizzativo acqua, che non riempie completamente ciascun settore 19 il quale presenta anche un cielo 23 di vapore ed aria. In condizioni di normale funzionamento del reattore 2 la pressione assoluta interna a ciascun settore 19 e quindi, complessivamente, nell’intercapedine 18 è ad un valore prefissato, generalmente non superiore alla pressione atmosferica e vantaggiosamente inferiore a 10000 Pa. Due to the presence of these bellows each sector 19 and the interspace 18 as a whole are watertight. The interspace 18 contains a heat accumulator fluid 22, in this embodiment water, which does not completely fill each sector 19 which also has a sky 23 of steam and air. Under normal operating conditions of the reactor 2, the absolute pressure inside each sector 19 and therefore, overall, in the interspace 18 is at a predetermined value, generally not higher than atmospheric pressure and advantageously lower than 10000 Pa.

Anche il contenuto di aria è limitato per facilitare il fenomeno di scambio termico per evaporazione e condensazione. The air content is also limited to facilitate the phenomenon of heat exchange by evaporation and condensation.

All'interno di ogni settore 19 è contenuta una lamiera ondulata verticale 40 rigidamente connessa a dette lastre interne ed intermedie 12, 17. Inside each sector 19 there is contained a vertical corrugated sheet 40 rigidly connected to said internal and intermediate sheets 12, 17.

Ulteriormente l'impianto 10 comprende mezzi 24 per l’estrazione passiva del calore da detta intercapedine 18. Further, the plant 10 includes means 24 for the passive extraction of heat from said cavity 18.

In questo esempio realizzativo detti mezzi 24 per l'estrazione passiva del calore comprendono una pluralità di condensatori interni 25 contenuti nel vano 30 tra le strutture di contenimento 3 e 9. In this embodiment, said means 24 for passive heat extraction comprise a plurality of internal condensers 25 contained in the compartment 30 between the containment structures 3 and 9.

Ciascun condensatore interno 25 corrisponde ad un rispettivo settore 19 dell’intercapedine 18 collocato sulle pareti laterali 5 della struttura di contenimento interna 3 ed è idraulicamente comunicante con esso attraverso una condotto a tubi concentrici 26 che sfocia nel settore 19 nel cielo 23 ed è connesso ad un collettore 27 del condensatore interno 25. Each internal condenser 25 corresponds to a respective sector 19 of the interspace 18 located on the side walls 5 of the internal containment structure 3 and is hydraulically communicating with it through a conduit with concentric tubes 26 which flows into the sector 19 in the top 23 and is connected to a collector 27 of the internal condenser 25.

Il collettore 27, e quindi anche il condensatore 25, è posto in posizione sopraelevata rispetto al corrispondente settore 19 e da esso si diparte un fascio tubiera 28, disposto ad U, di tubi 29 alettati. The manifold 27, and therefore also the condenser 25, is placed in an elevated position with respect to the corresponding sector 19 and a U-shaped tube bundle 28 of finned tubes 29 departs from it.

I mezzi 24 comprendono inoltre una pluralità di aperture 31 , realizzate nella struttura di contenimento esterna 9 tra l'esterno ed il vano 30 e disposte in prossimità delle pareti di sommità 6, 6'. The means 24 further comprise a plurality of openings 31, made in the external containment structure 9 between the outside and the compartment 30 and arranged in proximity to the top walls 6, 6 '.

Detti mezzi 24 comprendono poi un canale discendente 33, interno al vano 30 a partire da dette aperture 31, ed un corrispondente canale ascendente 34. Said means 24 further comprise a descending channel 33, inside the compartment 30 starting from said openings 31, and a corresponding ascending channel 34.

Detti canali 33, 34 sono definiti da una terza parete metallica 32 disposta verticalmente all'interno del vano 30 in posizione intermedia tra le pareti laterali 5, 5' delle strutture di contenimento interna ed esterna 3, 9, connessa alla parete di sommità 6’ della struttura di contenimento esterna 9. Said channels 33, 34 are defined by a third metal wall 32 arranged vertically inside the compartment 30 in an intermediate position between the side walls 5, 5 'of the internal and external containment structures 3, 9, connected to the top wall 6' of the external containment structure 9.

La terza parete metallica 32 non arriva fino alla base 4 cosicché essa divide il vano 30 nel canale discendente 33, comunicante con l’esterno attraverso le aperture 31, e nel canale ascendente 34, nel quale sono posti i condensatori interni 25, detti canali 33 e 34 essendo quindi concentrici e comunicanti inferiormente. The third metal wall 32 does not reach as far as the base 4 so that it divides the compartment 30 into the descending channel 33, communicating with the outside through the openings 31, and into the ascending channel 34, in which the internal capacitors 25 are placed, called channels 33 and 34 being therefore concentric and communicating below.

I mezzi 24 per l’estrazione passiva del calore comprendono ulteriormente un camino 35, collocato centralmente sulla parete di sommità 6’ della struttura di contenimento esterna 9, che pone in comunicazione il canale ascendente 34 con l'esterno. The means 24 for passive heat extraction further comprise a chimney 35, centrally located on the top wall 6 'of the external containment structure 9, which places the ascending channel 34 in communication with the outside.

Dalle aperture 31 al camino 35, attraverso i canali discendente e ascendente 33, 34, è quindi sempre aperta una via alla circolazione naturale dell'aria che contiene i condensatori interni 25. From the openings 31 to the chimney 35, through the descending and ascending channels 33, 34, a way is therefore always open to the natural circulation of the air which contains the internal condensers 25.

Per lo smaltimento passivo del calore dal fluido contenuto nei settori 19 dell'intercapedine 18 posti in corrispondenza della parete di sommità 6 della struttura di contenimento interna 3, i mezzi 24 comprendono una pluralità di condensatori esterni 25' disposti esternamente all'edificio 1 sulla parete di sommità 6' della struttura di contenimento esterna 9. For the passive disposal of the heat from the fluid contained in the sectors 19 of the interspace 18 located in correspondence with the top wall 6 of the internal containment structure 3, the means 24 comprise a plurality of external condensers 25 'arranged externally to the building 1 on the wall top 6 'of the external containment structure 9.

Tali condensatori esterni 25’ sono comunicanti idraulicamente a detti settori 19 per mezzo di tubazioni 36 e sono preferibilmente immersi in corrispondenti piscine 37 piene d’acqua ricavate sulla parete di sommità 6’ della struttura di contenimento esterna 9. These external condensers 25 'are hydraulically communicating with said sectors 19 by means of pipes 36 and are preferably immersed in corresponding pools 37 filled with water obtained on the top wall 6' of the external containment structure 9.

Anche in questo caso i condensatori esterni 25' sono posti in posizione sopraelevata rispetto al corrispondente settore 19 dell’Intercapedine 18. Also in this case the external capacitors 25 'are placed in an elevated position with respect to the corresponding sector 19 of the interspace 18.

Con riferimento alle figure 1 e 2 verrà ora descritto il funzionamento dell'impianto 10 secondo l’esempio realizzativo dell'invenzione sopra descritto. With reference to figures 1 and 2, the operation of the system 10 will now be described according to the embodiment of the invention described above.

Quando l'impianto 10 si trova condizione di attesa, in assenza di situazioni incidentali che comportino la generazione di calore nell’ambiente interno 8, i condensatori 25, 25’ sono riempiti solo da aria e vapore del settore 19 al quale sono connessi, alla sua stessa pressione. When the plant 10 is in a waiting condition, in the absence of accidental situations involving the generation of heat in the internal environment 8, the condensers 25, 25 'are filled only with air and steam from the sector 19 to which they are connected, to the his own pressure.

La temperatura dell'acqua 22 contenuta nell’intercapedine 18 è maggiormente influenzata dalla temperatura dell’ambiente 8 piuttosto che dalla temperatura esterna all’edificio 1 , cosicché detta acqua 22 non corre il pericolo di congelarsi. The temperature of the water 22 contained in the interspace 18 is more influenced by the temperature of the environment 8 rather than the temperature outside the building 1, so that said water 22 does not run the risk of freezing.

Al verificarsi di una situazione incidentale l'aria interna alla struttura di contenimento 3 del reattore 2 subisce un forte riscaldamento. In particolare, se il reattore nucleare 2 è del tipo ad acqua, è molto probabile che si verifichi anche la liberazione di una grande quantità di vapore. When an accidental situation occurs, the air inside the containment structure 3 of the reactor 2 undergoes a strong heating. In particular, if the nuclear reactor 2 is of the water type, it is very likely that the release of a large amount of steam will also occur.

A questo punto la differenza di temperatura esistente tra l'ambiente interno 8 della struttura di contenimento 3 e l’acqua 22 dell'intercapedine 18 sale e quindi si instaura un trasferimento di calore tra l’ambiente 8 e l’acqua 22 attraverso la prima parete metallica 11 la quale, per effetto del riscaldamento, è libera di dilatarsi anche se trattenuta dalle travi a doppia T orizzontali 14. At this point the temperature difference existing between the internal environment 8 of the containment structure 3 and the water 22 of the interspace 18 rises and therefore a heat transfer is established between the environment 8 and the water 22 through the first metal wall 11 which, due to the heating effect, is free to expand even if held by the horizontal double T beams 14.

La dilatazione avviene radialmente, ovvero ciascuna lastra interna 12 si incurva verso l'interno del settore 19 comprimendo la lamiera ondulata 40. The expansion occurs radially, i.e. each internal plate 12 bends towards the inside of the sector 19 compressing the corrugated plate 40.

Anche la seconda parete metallica 16 sarà soggetta a riscaldamento e, appoggiandosi alla superficie interna 7 della struttura di contenimento interna 3, verrà compressa scaricando la forza alla quale è sottoposta direttamente sulla struttura 3 The second metal wall 16 will also be subjected to heating and, leaning on the internal surface 7 of the internal containment structure 3, it will be compressed by discharging the force to which it is subjected directly onto the structure 3

Al raggiungimento della temperatura di saturazione, l’acqua 22 dell'intercapedine 18 inizia a bollire liberando vapore saturo in ciascun condensatore 25, 25’ che, conseguentemente, sarà soggetto a riscaldamento. Upon reaching the saturation temperature, the water 22 in the jacket 18 begins to boil, releasing saturated steam in each condenser 25, 25 'which, consequently, will be subject to heating.

Il riscaldamento dei condensatori interni 25 innesca la circolazione naturale dell’aria esterna attraverso l'apertura 31, i canali discendente ed ascendente 33, 34 ed il camino 35. La temperatura dell'aria esterna è generalmente inferiore alla temperatura di saturazione dell’acqua 22 contenuta nell'intercapedine 18 cosicché, all’interno dei fasci tubieri 28, il vapore si condensa ritornando per gravità all’interno del rispettivo settore 19. - Analogamente i condensatori esterni 25’ riscaldano l’acqua delle piscine 37 che evapora condensando il vapore contenuto in ciascun condensatore esterno 25'. The heating of the internal condensers 25 triggers the natural circulation of the external air through the opening 31, the descending and ascending channels 33, 34 and the chimney 35. The external air temperature is generally lower than the saturation temperature of the water 22 contained in the interspace 18 so that, inside the tube bundles 28, the steam condenses, returning by gravity to the respective sector 19. - Similarly, the external condensers 25 'heat the water in the swimming pools 37 which evaporates, condensing the steam contained in each external capacitor 25 '.

All’esaurimento dell'acqua delle piscine 37 i condensatori esterni 25' possono comunque funzionare scambiando calore con l’aria esterna. When the water in the pools 37 runs out, the 25 'external condensers can still work by exchanging heat with the outside air.

Il funzionamento complessivo dei mezzi 24 per l'estrazione passiva del calore dall’acqua 22 procede quindi in base a fenomeni di trasferimento termico ad innesco naturale che possono continuare a tempo indeterminato. The overall operation of the means 24 for the passive extraction of heat from the water 22 therefore proceeds on the basis of naturally triggered thermal transfer phenomena that can continue indefinitely.

Con riferimento alle figure 3, 4 e 5 verrà ora data la descrizione di un ulteriore esempio di attuazione dell'impianto 10, nella quale componenti che svolgono un’analoga funzione a quelli descritti precedentemente verranno indicati con il medesimo riferimento numerico. With reference to figures 3, 4 and 5, the description of a further example of implementation of the system 10 will now be given, in which components that perform a similar function to those described above will be indicated with the same numerical reference.

In figura 3 un edificio di contenimento di un reattore nucleare, indicato con 1, è del tipo a singola struttura di contenimento in calcestruzzo, indicata con 3, che presenta un basamento 4, pareti laterali 5 ed una parete di sommità 6. In figure 3 a containment building of a nuclear reactor, indicated with 1, is of the type with a single containment structure in concrete, indicated with 3, which has a base 4, side walls 5 and a top wall 6.

L’impianto di smaltimento 10 secondo l’invenzione comprende una prima parete metallica 11 , posizionata come nel precedente esempio, formata da una pluralità di lastre interne 12 contigue e rigidamente fissate tra loro in modo che detta prima parete 11 sia autoportante ed appoggiata sul basamento 4. The disposal plant 10 according to the invention comprises a first metal wall 11, positioned as in the previous example, formed by a plurality of contiguous internal plates 12 rigidly fixed to each other so that said first wall 11 is self-supporting and resting on the base. 4.

Sono presenti anelli 15 di travi a doppia T orizzontali 14 appesi alla prima parete metallica 11 mediante una pluralità di agganci 41. There are rings 15 of horizontal double T beams 14 hanging from the first metal wall 11 by means of a plurality of hooks 41.

L'impianto 10 comprende inoltre una seconda parete metallica 16 posizionata come nel precedente esempio ma distanziata dalla superficie interna 7 in modo da lasciare libero una vano 30' tra essa e le pareti laterali e di sommità 5, 6. The plant 10 also comprises a second metal wall 16 positioned as in the previous example but spaced from the internal surface 7 so as to leave a space 30 'free between it and the side and top walls 5, 6.

La seconda parete metallica 16, secondo quest'esempio di attuazione dell'invenzione, è anch'essa autoportante e appoggiata al basamento 4. La prima e la seconda parete metallica 11, 16 sono quindi libere di muoversi sul loro piano di giacitura rispetto alle pareti laterali e di sommità 5, 6. The second metal wall 16, according to this example of embodiment of the invention, is also self-supporting and rests on the base 4. The first and second metal walls 11, 16 are therefore free to move on their plane with respect to the walls side and top 5, 6.

Inoltre la prima e la seconda parete mobile 11, 16 sono ognuna libera di muoversi sul proprio rispettivo piano di giacitura rispetto all'altra. Furthermore, the first and second movable walls 11, 16 are each free to move on their respective plane of lying with respect to the other.

Tra le travi adoppia T orizzontali 14 e le pareti metalliche 11, 16 sono presenti organi di tenuta idraulica 21 che, in questo esempio di attuazione, sono soffietti. Between the horizontal double T beams 14 and the metal walls 11, 16 there are hydraulic sealing members 21 which, in this embodiment, are bellows.

Nell'intercapedine 18 stagna sono presenti travi a doppia T verticali 20, appese a detta prima parete 11 anch'esse mediante detti agganci 41, disposte in modo tale da creare un percorso preferenziale per la circolazione naturale, dovuta a moti convettivi, dell’acqua 22 che è contenuta nell’intercapedine 18 riempiendola completamente. In the airtight interspace 18 there are vertical double T beams 20, hung from said first wall 11 also by means of said hooks 41, arranged in such a way as to create a preferential path for the natural circulation, due to convective motions, of the water 22 which is contained in the interspace 18 filling it completely.

Anche tra le travi a doppia T verticali 20 e le pareti metalliche 11, 16 sono presenti organi di tenuta idraulica 21 che, in questo esempio di attuazione, sono soffietti. Also between the vertical double T beams 20 and the metal walls 11, 16 there are hydraulic sealing members 21 which, in this embodiment, are bellows.

Tali travi verticali 20 delimitano, insieme alle travi orizzontali 14, settori 19 stagni all'interno dei quali la pressione assoluta è vantaggiosamente, in condizioni di normale funzionamento del reattore 2, inferiore a 10000 Pa. These vertical beams 20 delimit, together with the horizontal beams 14, watertight sectors 19 within which the absolute pressure is advantageously, under normal operating conditions of the reactor 2, lower than 10000 Pa.

Nel vano 30' l'impianto 10 comprende una gabbia 42 di travi metalliche 43 collocata tra la seconda parete metallica e le pareti laterali e di sommità 5, 6 della struttura di contenimento 3. In the compartment 30 'the system 10 comprises a cage 42 of metal beams 43 located between the second metal wall and the side and top walls 5, 6 of the containment structure 3.

Tra la gabbia 43 e la seconda parete metallica 16 è comunque presente uno spazio di dilatazione 44. Between the cage 43 and the second metal wall 16 there is in any case an expansion space 44.

L’impianto 10 per lo smaltimento passivo del calore comprende inoltre mezzi 24 per l’estrazione del calore da detta intercapedine 18 che comprendono, in questo esempio di attuazione dell’invenzione, detta seconda parete metallica 16. The system 10 for the passive disposal of heat also comprises means 24 for the extraction of heat from said cavity 18 which include, in this example of implementation of the invention, said second metal wall 16.

I mezzi 24 comprendono inoltre una pluralità di aperture 31 , realizzate nella struttura di contenimento 3 tra l'esterno ed il vano 30’ e disposte in prossimità della parete di sommità 6, un canale discendente 33 ed un canale ascendente 34<‘ >definito dalla reciproca posizione delle travi metalliche 43 della gabbia 42. The means 24 further comprise a plurality of openings 31, made in the containment structure 3 between the outside and the compartment 30 'and arranged in proximity to the top wall 6, a descending channel 33 and an ascending channel 34 <'> defined by reciprocal position of the metal beams 43 of the cage 42.

II canale discendente 33 comunica con l’esterno attraverso le aperture 31 ed il canale ascendente 34 è delimitato da una parte da detta seconda parete metallica 16. The descending channel 33 communicates with the outside through the openings 31 and the ascending channel 34 is delimited on one side by said second metal wall 16.

I mezzi 24 per l'estrazione passiva del calore comprendono ulteriormente un camino 35, collocato centralmente sulla parete di sommità 6 della struttura di contenimento 3, che pone In comunicazione il vano 30’ con l’esterno. The means 24 for passive heat extraction further comprise a chimney 35, centrally located on the top wall 6 of the containment structure 3, which puts the compartment 30 'in communication with the outside.

Come nell’esempio di attuazione precedente, dalle aperture 31 al camino 35, attraverso i canali discendente e ascendente 33, 34, è quindi sempre aperta una via alla circolazione naturale dell'aria che fluisce a contatto della seconda parete metallica 16. As in the previous example of implementation, from the openings 31 to the chimney 35, through the descending and ascending channels 33, 34, a way is always open to the natural circulation of the air that flows in contact with the second metal wall 16.

Inoltre, la comunicazione termica tra l’intercapedine 18 e l'esterno è assicurata attraverso la seconda parete metallica 16 che presenta un’ampia superficie lambita dall'aria in circolazione naturale. In addition, the thermal communication between the cavity 18 and the outside is ensured through the second metal wall 16 which has a large surface lapped by the air in natural circulation.

Con riferimento alle figure 3, 4 e 5 verrà ora descritto il funzionamento dell'impianto 10 secondo l'esempio realizzativo dell’invenzione sopra descritto. With reference to figures 3, 4 and 5, the operation of the system 10 will now be described according to the embodiment of the invention described above.

Quando l'impianto 10 si trova condizione di attesa, in assenza di situazioni incidentali che comportino la generazione di calore nell’ambiente interno 8, la temperatura dell’acqua 22 contenuta nell'intercapedine 18 è maggiormente influenzata dalla temperatura dell’ambiente 8 piuttosto che dalla temperatura esterna all’edificio 1 , cosicché detta acqua 22 non corre il pericolo di congelarsi. When the plant 10 is in a waiting condition, in the absence of accidental situations that involve the generation of heat in the internal environment 8, the temperature of the water 22 contained in the interspace 18 is more influenced by the temperature of the environment 8 rather than from the temperature outside the building 1, so that said water 22 does not run the risk of freezing.

<' >Al verificarsi di una situazione incidentale la differenza di temperatura esistente tra l’ambiente interno 8 della struttura di contenimento 3 e l’acqua 22 dell’intercapedine 18 sale e quindi si instaura un trasferimento di calore tra l’ambiente 8 e l’acqua 22 attraverso la prima parete metallica 11 la quale, per effetto del riscaldamento, è libera di dilatarsi anche se irrigidita dalie travi a doppia T 14, 20. When an accidental situation occurs, the difference in temperature existing between the internal environment 8 of the containment structure 3 and the water 22 of the interspace 18 rises and therefore a heat transfer is established between the environment 8 and the water 22 through the first metal wall 11 which, due to the heating effect, is free to expand even if stiffened by the double T beams 14, 20.

La dilatazione della prima parete metallica 11 prosegue fino ad appoggiarsi contro la seconda parete metallica 16. The expansion of the first metal wall 11 continues until it rests against the second metal wall 16.

Anche la seconda parete metallica 16 sarà soggetta a riscaldamento ma anche lei è libera di dilatarsi, come la prima parete metallica 11, appoggiandosi contro la gabbia 42 che la contiene sfruttando lo spazio di dilatazione 44. The second metal wall 16 will also be subjected to heating but it too is free to expand, like the first metal wall 11, leaning against the cage 42 which contains it, exploiting the expansion space 44.

L'appoggiarsi della seconda parete metallica 16 alla gabbia 42 contribuisce ad irrigidire l’intero impianto 10 e ad aumentare la capacità di resistenza alle elevate pressioni dell'intercapedine 18. The leaning of the second metal wall 16 on the cage 42 helps to stiffen the entire system 10 and to increase the resistance to the high pressures of the interspace 18.

Il riscaldamento della seconda parete metallica 16 innesca la circolazione naturale deH'aria esterna, attraverso l'apertura 31, i canali discendente ed ascendente 33, 34 ed il camino 35, che raffredda la seconda parete metallica 16 e quindi anche l’acqua 22 dell'intercapedine 18. The heating of the second metal wall 16 triggers the natural circulation of the external air, through the opening 31, the descending and ascending channels 33, 34 and the chimney 35, which cools the second metal wall 16 and therefore also the water 22 of the 'interspace 18.

L’aumento di pressione all'interno dell’intercapedine 18 viene sopportata dalle travi a doppia T 14, 20 e dalla seconda parete metallica 16 la quale però è irrigidita essendo in appoggio alle travi 43 della gabbia 42. The pressure increase inside the interspace 18 is supported by the double T beams 14, 20 and by the second metal wall 16 which, however, is stiffened by resting on the beams 43 of the cage 42.

Anche in questo caso, il funzionamento complessivo dei mezzi 24 per l’estrazione passiva del calore dall'acqua 22 procede quindi in base a fenomeni di trasferimento termico ad innesco naturale che possono continuare a tempo indeterminato. Also in this case, the overall operation of the means 24 for the passive extraction of heat from the water 22 therefore proceeds on the basis of naturally triggered thermal transfer phenomena that can continue indefinitely.

Il principale vantaggio connesso con l'impianto per lo smaltimento del calore secondo la presente invenzione risiede nel fatto che l’efficienza dei mezzi per l’estrazione passiva del calore, aumentata per effetto di meccanismi che aumentano i coefficienti di scambio termico con l'aria esterna, consente la riduzione delle superfici di scambio. The main advantage connected with the heat dissipation system according to the present invention lies in the fact that the efficiency of the means for passive heat extraction, increased due to mechanisms that increase the heat exchange coefficients with the air. external, allows the reduction of the exchange surfaces.

Inoltre viene prevenuto il congelamento del fluido che accumula il calore mantenendolo tutto all'interno dell’edificio di contenimento del reattore. Furthermore, freezing of the fluid that accumulates heat is prevented, keeping it all inside the reactor containment building.

Ulteriormente le pareti metalliche forniscono un contenimento supplementare per impedire la fuoriuscita di agenti radioattivi. Additionally, the metal walls provide additional containment to prevent the escape of radioactive agents.

Per effetto dei meccanismi di scambio termico utilizzati, la temperatura interna alla struttura di contenimento del reattore può essere ridotta progressivamente dopo il verificarsi della situazione incidentale, anche fino a valori al di sotto dei 100°C. As a result of the heat exchange mechanisms used, the temperature inside the reactor containment structure can be progressively reduced after the occurrence of the accident, even down to values below 100 ° C.

Conseguentemente la pressione interna all’edificio può essere tenuta sotto controllo per un tempo indeterminato. Consequently, the pressure inside the building can be kept under control for an indefinite time.

E' importante notare che, al posto dell'acqua come fluido accumulatore di calore, è possibile usare diverse sostanze come, ad esempio sodio in forma metallica. It is important to note that, instead of water as a heat accumulating fluid, it is possible to use various substances such as, for example, sodium in metallic form.

La suddivisione in settori dell'intercapedine, dovuta alla presenza di elementi strutturali irrigidenti quali le travi a doppia T, riduce e distribuisce inoltre il battente idraulico che l'acqua, contenuta nell'intercapedine, esercita anche in condizioni di normale funzionamento del reattore nucleare. The division into sectors of the cavity, due to the presence of stiffening structural elements such as the double T beams, also reduces and distributes the hydraulic head that the water contained in the cavity exerts even in normal operating conditions of the nuclear reactor.

Inoltre la presenza delle travi a doppia T, supportate o dalla struttura di contenimento o dalla seconda parete metallica, aumenta la capacità di resistere ad eventi sismici di tutto l'impianto. Furthermore, the presence of the double T beams, supported either by the containment structure or by the second metal wall, increases the ability to withstand seismic events of the entire system.

L’impianto secondo l'invenzione, a funzionamento totalmente passivo, si presta tuttavia ad essere integrato con alcuni dispositivi, a funzionamento attivo in grado di migliorare le sue prestazioni nel caso sia possibile utilizzarli. The system according to the invention, with totally passive operation, however, lends itself to being integrated with some devices, with active operation able to improve its performance if it is possible to use them.

Ad esempio possono essere previsti convenzionali sistemi di spruzzamelo di acqua fredda sulla seconda parete metallica per aumentare l’estrazione del calore dall’intercapedine. For example, conventional systems of spraying cold water on the second metal wall can be provided to increase the extraction of heat from the cavity.

Appare inoltre chiaro che l’esempio di attuazione deil’impianto descritto facendo riferimento ad un edificio di contenimento a singola struttura di contenimento può essere concettualmente adattato anche ad un edifìcio a doppia struttura di contenimento. It is also clear that the example of implementation of the system described with reference to a containment building with a single containment structure can also be conceptually adapted to a building with a double containment structure.

Tale impianto può essere applicato anche ad edifici di contenimento già esistenti in sostituzione o in aggiunta a sistemi di intervento attivi. This system can also be applied to existing containment buildings to replace or add to active intervention systems.

Si intende che, all’impianto per lo smaltimento del calore secondo l’invenzione ed al modo in cui esso viene reso operativo, un tecnico del ramo, per soddisfare particolari e contingenti esigenze, potrà apportare numerose varianti, tutte peraltro comprese nell’ambito di protezione dell'invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni. It is understood that, in order to satisfy particular and contingent needs, a person skilled in the art will be able to make numerous variations to the heat dissipation plant according to the invention and to the way in which it is made operational, all of which are included in the scope of protection of the invention, as defined by the following claims.

Claims

CLAIMS 1. Plant (10) for the passive dissipation of heat from inside (8) of a containment structure (3, 9) of a nuclear reactor (2), which should develop particularly in the event of an accident, in which said structure of containment (3, 9) comprises side walls (5, 5 ') and at least one top wall (6) which have a common internal surface (7), characterized in that it comprises: - a first metal wall (11) leaning against said side walls (5) and / or at the top (6) inside said containment structure (3); - a second metal wall (16) intermediate between said first metal wall (11) and said lateral (5) and / or containment (6) walls; - a watertight interspace (18) confined by said first and second metal walls (11, 16) and containing a heat accumulator fluid (22) and; - means (24) for the passive dissipation of heat from said cavity (18).

2. Plant (10) according to claim 1, characterized in that the interspace (18) is divided into a plurality of watertight sectors (19) delimited by horizontal (14) and vertical (20) beams.

3. Plant (10) according to claim 2, characterized in that in said sectors (19) the internal absolute pressure, under normal operating conditions of the nuclear reactor (2), is lower than 10000 Pa.

4. Plant (10) according to claim 2, characterized in that said horizontal (14) and vertical (20) beams are double T-shaped.

5. Implant (10) according to claim 1, characterized in that the second metal wall (16) adheres to the internal surface (7) and is rigidly fixed to it.

6. Plant (10) according to claim 2, characterized in that said means (24) for passive extraction of heat from the interspace (18) comprise a plurality of condensers (25, 25 '), each corresponding to a respective sector (19) of the interspace (18) and hydraulically communicating with it.

7. Plant (10) according to claim 6, characterized in that the capacitors (25, 25 ') are placed in an elevated position with respect to the corresponding respective sector (19) of the interspace (18).

8. Plant (10) according to claim 7, characterized in that said means (24) for passive heat extraction comprise a plurality of openings in said side walls (5, 5 ') in proximity to said at least one top (6, 6 '), a descending channel (33) from said plurality of openings (31), an ascending channel (34) and a chimney (35) located centrally on said top wall (6, 6') which places the ascending channel (34) communicates with the outside, said descending channel (33) and said ascending channel (34) being communicating below, said ascending channel (34) containing said capacitors (25).

Plant (10) according to claim 1, characterized in that said first metal wall (11) is free to move on its own lying plane with respect to said side and / or top walls (5, 6).

10. Plant (10) according to claim 1, characterized in that said second metal wall (16) is free to move on its own plane with respect to said side and / or top walls (5, 6).

11. Plant (10) according to claim 1, characterized by the fact that said first and said second metal walls (11, 16) are each free to move on their own lying plane with respect to the other.

12. Plant (10) according to claim 1, characterized by the fact that said means (24) for passive heat extraction include said second metal wall (16).

System (10) according to claim 12, characterized in that said means (24) for passive heat extraction comprise a plurality of openings in said side walls (5) in proximity to said at least one top wall (6 ), a descending channel (33) from said plurality of openings (31), an ascending channel (34) and a chimney (35) located centrally on said top wall (6) which puts the ascending channel (34) in communication with the outside, said descending channel (33) and said ascending channel (34) being communicating below, said ascending channel (34) being delimited on one side by said second metal wall (16).

Plant (10) according to claim 12, characterized in that said first metal wall (11) is self-supporting.

Plant (10) according to claim 12, characterized in that said second metal wall (16) is self-supporting.

Plant (10) according to claim 12, characterized in that said second metal wall (16) is spaced from the internal surface (7) so as to leave a space (30 ') free between said second metal wall (16) and the side and top walls (5, 6).

17. Plant (10) according to claim 16, characterized in that it comprises, in said (30 '), a cage (42) of metal beams (43) located between said second metal wall (16) and the lateral and top (5, 6) of said containment structure (3), said descending channel (33) and said ascending channel (34) being defined by the reciprocal position of said metal beams (43) of the cage (42).

Plant (10) according to claim 17, characterized in that said cage (42) and said second metal wall (16) have an expansion space (44).

Plant (10) according to claim 2, characterized in that said horizontal (14) and vertical (20) beams are supported by the first metal wall (11) by means of a plurality of hooks (41).