JP4786007B2 - Water-based reactor with built-in receptacle - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、「コーリウム(corium)」すなわち原子炉コアの偶発的な溶融時に原子炉コアから派生した固体片または液体片を受領することを意図した洗面器形状のレセプタクルをベッセルが備えているような、加圧水型または沸騰水型原子炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
原子炉に関して、原子炉コアの部分的なまたは完全な溶融を引き起こすような深刻な事態を制限する目的で、ここ20〜30年の間に、多数のシステムが考案され開発されている。
【0003】
特に、仏国特許出願公開明細書第2 341 181号に開示されているように、原子炉ベッセルの底部に、原子炉コアの偶発的な溶融時に形成されるコーリウムによるベッセルの穿孔を防止するための抑制デバイスを配置することは、既に提案されている。この抑制デバイスは、互いに離間配置された複数の水平プレートを備えている。これらプレートは、ベッセルの壁に対して固定されており、プレートには、プレートどうしの間でジグザグ状に互いに位置がずらされて開口が形成されており、プレートのエッジは、上向きに曲げられている。偶発的事故の際には、コーリウムは、開口を次々と通り抜け、水平プレートの中央に配置されたベル形状の分散器内へと移動し、ベッセルの底部に滞留する。
【0004】
また、米国特許明細書第3 964 966号に開示されているように、原子炉ベッセルの内部において、液体金属によって冷却された原子炉コアの下方にコーリウムレセプタクルを配置するという発想は、既に提案されている。スチール製とされたこのレセプタクルは、コアを支持している下側水平プレートによって直接的に懸架されている。熱交換パイプがレセプタクルの底部からレセプタクルの内部へと上方に突出している。これらパイプは、上端が閉塞されていて、連通の目的のために設けられている穴を通してレセプタクルの内部と連通している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
水利用型原子炉のベッセルの内部に組み込むことを想定されているレセプタクルデバイスの幾何形状にかかわらず、偶発的なコア溶融によって、爆発が起こり得るというリスクがある。コーリウムがベッセルの底部に向けて流れるときには、コーリウムは、小さな粒子へと分裂する(解裂する)。原子炉ベッセル内に含有されている水は、小さなコーリウム粒子と接触することによって、蒸発する。各粒子の周囲には、蒸気フィルムが形成される。このことは、高エネルギー衝撃波を引き起こす爆発のための好条件を引き起こす。このタイプの爆発の起源によって、これは、通常「蒸気爆発」と称される。
【0006】
現在、水利用型原子炉ベッセルの底部においてコーリウムを受領して保持するためのレセプタクルデバイスは、蒸気爆発を防止し得るようには構成されていない。また、これらレセプタクルデバイスは、そのような爆発の影響から保護されていない。水蒸気とコーリウムとの間の相互作用の発生確率が小さいにもかかわらず、このタイプの爆発の可能性は、完全には、消し去ることができない。爆発によって生成された極度に強力な圧力ピークによって、レセプタクルデバイスの完全性が損なわれ、したがって、レセプタクルデバイスの有効性が損なわれる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の主題は、正確には、ベッセル内にコーリウム受領デバイスが設けられている加圧水型または沸騰水型原子炉であって、コーリウム受領デバイスの独自構成のために、蒸気爆発の発生を防止することができ、したがって、事故発生時の受領デバイスの完全性を維持することができる。
【0008】
本発明においては、ベッセルとこのベッセル内に収容された原子炉コアとを具備してなる水利用型原子炉であって、ベッセル内においてコアの下方に収容されているとともに、少なくとも一部が耐火材料から形成された、洗面器形状のレセプタクルを具備し、このレセプタクルは、コアの偶発的溶融時に形成されるコーリウムを受領することができ、レセプタクル内には、コーリウムに対して混合されることにより耐火材料の融点以下の平衡温度にまでコーリウム温度を下げることができる多孔性無機材料が内部全体に充填されていることを特徴とする原子炉によって、得られる。
【0009】
このように構成された原子炉においては、コアの溶融時に形成されるコーリウムは、水分を含有していない多孔性無機材料内に侵入して、そこで分裂する(フラグメントへと分裂する)。したがって、コーリウムの各粒子の周囲に蒸気フィルムが存在しているような蒸気爆発にとっての好条件を、回避することができる。そのため、蒸気爆発が起こることがなく、レセプタクルの完全性(損傷していない状態にあること)が維持される。
【0010】
この効果は、レセプタクル内に収容されている多孔性無機材料内へとコーリウムが下方移動する際に徐冷されることによって、助長される。このようにして、耐火材料の溶融によるレセプタクルの損傷を、防止することができる。
【0011】
本発明のある好ましい実施形態においては、例えばグリッドまたは水平穿孔プレートといったような形態とされた、コーリウムを広げて分散させるためのコーリウム広げ手段が、レセプタクルとレセプタクル内に収容されている多孔性無機材料との上方に、配置される。
【0012】
本発明のこの好ましい実施形態においては、多孔性無機材料は、好ましくは約99%シリカを含有した、セラミック発泡体である。多孔性無機材料の空隙率は、大量のコーリウムを受領するに十分な容積を、レセプタクル内部において利用可能とすることを、意味している。この空隙率は、特に、約63%〜約80%とすることができる。
【0013】
有利には、レセプタクルは、ベッセルの底部から、上方に対して連通しているとともにレセプタクルの周囲における水の循環を確保するためのスペースの分だけ、隔離されている。この水循環は、レセプタクルの冷却を補助し、したがって、レセプタクルの完全性の維持に貢献する。
【0014】
レセプタクルは、必要に応じて、実質的に半球状のものとすることも、あるいは、実質的に半球状の部分とこの半球状部分の上側に連接された実質的に円筒形の部分とを備えて構成されるものとすることも、できる。
【0015】
本発明の好ましい実施形態においては、耐火材料は、煉瓦の形態とされ、レセプタクルの一部を構成するスチールケーシングの内部に配置される。
【0016】
【発明の実施の形態】
非制限的な例示としての本発明の好ましい実施形態につき、以下、添付図面を参照して説明する。図1は、水利用型原子炉の下部を示す鉛直方向の断面図であって、この原子炉のベッセルは、原子炉コアの溶融につながるような事故を考慮して、本発明によるレセプタクルを備えている。
【0017】
図1に示された実施形態は、加圧水型原子炉に関するものである。しかしながら、既に指摘したように、本発明は、このタイプの原子炉に限定されるものではなく、一般的に、すべての水利用型原子炉に関するものである。したがって、本発明は、沸騰水型原子炉に対しても応用することができる。
【0018】
図1において、参照符号10は、原子炉ベッセルを示している。より詳細には、ベッセルの下部だけが図示されている。ベッセル10は、中央部分に原子炉コア12を備えており、また、コアに関連した内部設備を備えている。
【0019】
コア12は、通常、鉛直方向に並置された多数の核燃料アセンブリから形成されている。核燃料アセンブリは、下部水平プレート14上に載置されている。このプレート14は、ベッセル10内に保持されている冷却水が核燃料アセンブリの内部において循環し得るよう、各核燃料アセンブリの近傍において穿孔されている。穿孔された流通分散プレート16は、好ましくは凸状下部を有するものとされ、プレート14の全体にわたってプレート14の下方に固定されている。
【0020】
原子炉コア、および、例えば水平下部プレート14や穿孔プレート16といったような関連内部設備は、支持案内デバイス18を介して、ベッセル10の鉛直方向円筒壁に支持されている。
【0021】
本発明の範囲内においては、コア12および関連内部設備は、図示したもの以外にも、任意の形状とすることができることに注意されたい。
【0022】
本発明においては、図1に示すように、洗面器形状のレセプタクル20が、原子炉コア12の下方において、ベッセル10の内部に配置されている。より詳細には、レセプタクル20は、穿孔プレート16と、ベッセル10のうちの凸状かつ全体的に半球状のベースと、の間に配置されている。
【0023】
レセプタクル20は、原子炉コア12の偶発的な溶融時に、コーリウムを受領し得るよう構成されている。「コーリウム」という用語は、そのような事故の際に生成されるであろう溶融質量のことを示しており、コーリウムは、一般に、核燃料、核燃料の被覆材、制御棒の被覆材、および、コア12に関連した内部構造を含有している。レセプタクル20は、原子炉コア12の完全溶融につながりかねないような深刻な事故の際に、コーリウムの全量を受領し得るような配置および構成とされている。
【0024】
図1に示す本発明の好ましい実施形態においては、レセプタクル20は、ベッセル10のベースから、レセプタクルの上部外周縁とベッセル10との間の間隙に対して上方側において連通しているスペースの分だけ、隔離されている。このスペース22によって、図示矢印で示されているような、原子炉ベッセル10内に保持されている水の循環が可能とされる。事故発生時には、水の循環は、自然対流によって、このスペース22内において起こる。この水循環によってもたらされる効果は、レセプタクル20の冷却である。
【0025】
レセプタクル20は、耐火性材料から形成された少なくとも1つの煉瓦層24を備えている。この材料は、できるだけ高温の融点を有しているように、かつ、コーリウムに対して良好な化学的適合性を有しているように、選択されている。材質は、特に、ジルコニウムをベースとしたセラミック材料とすることができ、このことは、また、産業市場において幅広く利用可能であるという利点を有している。
【0026】
図1に示されているように、煉瓦24は、並置されていて、好ましくは、相補的なエッジ形状とされている。エッジ形状は、互いの相互連結を可能とするような、U字形状、あるいは、先広の鳩尾形状とすることができる。
【0027】
レセプタクル20は、また、内部に煉瓦24が配置された金属ケーシング26を備えている。この金属ケーシング26は、特に、ステンレススチールから形成することができる。金属ケーシング26は、煉瓦24を完全に被覆する内側スキンおよび外側スキンを備えている。ケーシング26は、また、レセプタクル20の内側スキンおよび外側スキンのそれぞれの上エッジどうしを互いに連結するための上部フランジを備えている。
【0028】
金属ケーシング26の上部フランジは、レセプタクル20をベッセル10に対して懸架するために使用することができる。この場合には、レセプタクル20は、図1に示すように、ベッセル10の内部に設けられた支持体28上に支持されている。
【0029】
変形例としては、ベッセル10の鉛直軸に対して径方向を向く向きとされた放射状補強部材(図示せず)を、レセプタクル20とベッセル10とを隔離しているスペース22内に、介在させることができる。この場合、放射状補強部材には、スペース22内における水の循環を補助するための複数の穴が設けられる。
【0030】
図示の実施形態においては、レセプタクル20は、ベッセル10のベースの形状と同中心的な、実質的に半球形の形状とされている。
【0031】
この実施形態の図示しない変形例においては、この半球形状に対して、ベッセル10の鉛直軸上に中心線を置く実質的な円筒部分を連接して、レセプタクル20を上方へと延長させることができる。この構成は、特に、深刻な事故時に形成されると予想されるコーリウムの全体積が、半球形のレセプタクル20であれば、レセプタクル20内の利用可能な容積を超えると予想される場合に、採用することができる。レセプタクル20内において利用可能な容積の推定は、レセプタクル内部に充填された後述の多孔性無機材料30の存在を考慮して行われる。
【0032】
深刻な事故時にコア12によって生成されるコーリウムの全量を、レセプタクル20内に有効に受領可能とするために、図示のように、レセプタクルの上部エッジの上方に、リングコレクタ32を配置することができる。このコレクタ32は、特に、クロスビーム構造33を介して、レセプタクル20の上部フランジ上に支持することができる。
【0033】
コレクタ32の上面は、内方に湾曲しているとともに、ベッセル10の壁の近傍において上方を向いているような、ホッパーの形状とされている。より詳細には、数センチメートルに制限されたクリアランスが、コレクタ32とベッセル10の壁との間に設けられている。これは、溶融時のコアからの破片の流れが、レセプタクル20とベッセル10のベースとの間のスペース22内へと侵入することを防止するためである。
【0034】
本発明の本質的な特徴点においては、上述のように、レセプタクル20内には、多孔性無機材料30が完全に充填されている。この多孔性無機材料は、コア12の偶発的溶融時に形成されるコーリウムに対して混合されこれによりコーリウムの温度を、煉瓦24を形成している耐火材料の融点よりも低い平衡温度にまで下げ得るように、選択されている。コーリウムに対して混合されることによって、水分を有していない材料30は、蒸気爆発の対しての前提条件の発生を妨害する。これは、水分を有していない材料30が、コーリウムがレセプタクル20内において下降移動する時に分裂することによって形成された各コーリウム粒子の周囲に蒸気フィルムが形成されてしまうことを、防止するからである。したがって、蒸気爆発によるレセプタクル損傷というリスクが、実際に排除される。
【0035】
レセプタクル20を充填する多孔性無機材料30は、有利には、約99%シリカを含有したセラミック発泡体である。このタイプの材料であると、レセプタクル20内におけるコーリウムの下降移動時にコーリウムの徐冷を行うことができる。したがって、コーリウムの温度は、煉瓦24を形成する耐火材料の融点以下において安定化される。このようにして、耐火煉瓦の溶融によるレセプタクル20の損傷を避けることができる。
【0036】
材料30の空隙率は、コア12の溶融によって形成されるコーリウムの全量を受領し得るよう、レセプタクル20の内容積が十分に大きなものとなるように選択される。この観点から、同時に、下降移動時のコーリウムの減速および冷却という観点から、約63%〜約80%の空隙率を有した材料が、満足のいくものであると考えられる。
【0037】
好ましくは、図1に示されているように、コーリウムを広げて分散させるための手段が、レセプタクル20とレセプタクル内に充填されている多孔性無機材料30との上に配置されている。この手段は、特に、水平穿孔プレート34または水平グリッドから形成することができる。
【0038】
深刻な事故の際に、コア12の溶融によって生成されるコーリウムの通路36が、図示されている。コーリウムが穿孔プレート34上に落下したときには、レセプタクル20の全幅にわたって広がる。そして、コーリウムは、プレート34の穴を通ってレセプタクル20内に侵入する。その後、コーリウムは、水分を含有していない多孔性無機材料30内において分裂する。上述のように、この材料30は、蒸気爆発というリスクを排除する。材料30によって減速されたコーリウムの下方移動に伴って、コーリウムは、耐火煉瓦24の融点以下の温度にまで冷却される。スペース22内における自然対流によって形成されている水循環によって、耐火煉瓦24が冷却され、また、レセプタクル20全体が冷却される。したがって、レセプタクル20の完全性が、最良の条件の下で維持される。
【0039】
本発明が、例示された上記実施形態に限定されないことは、自明である。既に指摘したように、本発明は、コアの構成および関連内部構造の構成にかかわらず、任意のタイプの水利用型原子炉に対して、適用することができる。また、レセプタクルの形状および構造は、例示したものとは異なるものとすることができる。さらに、スペース22、コーリウムの広げ手段、および、リングコレクタ32は、設けることが好ましいものではあるが、場合によっては、省略することもできる。最後に、多孔性無機材料としては、シリカをベースとしたセラミック発泡体が好ましいけれども、場合によっては、他のものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 水利用型原子炉の下部を示す鉛直方向の断面図であって、本発明によるレセプタクルを備えている。
【符号の説明】
10 ベッセル
12 原子炉コア
20 レセプタクル
22 スペース
24 耐火材料
26 金属ケーシング
30 多孔性無機材料
34 水平穿孔プレート(コーリウム広げ手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is such that the vessel is equipped with a basin-shaped receptacle intended to receive a “corium” or solid or liquid piece derived from the reactor core upon accidental melting of the reactor core. Further, the present invention relates to a pressurized water reactor or a boiling water reactor.
[0002]
[Prior art]
With respect to nuclear reactors, a number of systems have been devised and developed over the last 20-30 years with the aim of limiting serious situations that cause partial or complete melting of the reactor core.
[0003]
In particular, as disclosed in French Patent Application No. 2 341 181 to prevent perforation of the vessel by corium formed at the bottom of the reactor vessel during accidental melting of the reactor core. It has already been proposed to arrange a suppression device. The restraining device comprises a plurality of horizontal plates that are spaced apart from one another. These plates are fixed to the wall of the vessel, and the plates are zigzag-shifted to form openings between the plates, and the edges of the plates are bent upwards. Yes. In the event of an accident, corium passes through the openings one after another, moves into a bell-shaped disperser located in the center of the horizontal plate, and stays at the bottom of the vessel.
[0004]
Also, as disclosed in U.S. Pat. No. 3,964,966, the idea of placing a corium receptacle inside a reactor vessel below a reactor core cooled by a liquid metal has already been proposed. Has been. This receptacle, made of steel, is directly suspended by a lower horizontal plate supporting the core. A heat exchange pipe projects upwardly from the bottom of the receptacle into the interior of the receptacle. These pipes are closed at the upper end and communicate with the interior of the receptacle through holes provided for communication purposes.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Regardless of the geometry of the receptacle device that is intended to be incorporated inside the vessel of a water-based reactor, there is a risk that an accidental core melt may cause an explosion. As the corium flows toward the bottom of the vessel, the corium breaks up (breaks) into small particles. The water contained in the reactor vessel evaporates upon contact with small corium particles. A vapor film is formed around each particle. This creates favorable conditions for the explosion that causes high energy shock waves. Due to the origin of this type of explosion, this is usually referred to as a “steam explosion”.
[0006]
Currently, receptacle devices for receiving and holding corium at the bottom of a water-based reactor vessel are not configured to prevent steam explosions. Also, these receptacle devices are not protected from the effects of such explosions. Despite the low probability of interaction between water vapor and corium, the possibility of this type of explosion cannot be completely eliminated. Extremely strong pressure peaks generated by explosions impair the integrity of the receptacle device and hence the effectiveness of the receptacle device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The subject of the present invention is precisely a pressurized water or boiling water reactor in which a corium receiving device is provided in the vessel, which prevents the occurrence of a steam explosion due to the unique configuration of the corium receiving device. Therefore, the integrity of the receiving device in the event of an accident can be maintained.
[0008]
In the present invention, a water-utilizing nuclear reactor comprising a vessel and a nuclear reactor core accommodated in the vessel, which is accommodated in the vessel below the core and at least a part of which is refractory. A basin-shaped receptacle formed from a material, which can receive corium formed upon accidental melting of the core, and within the receptacle by being mixed with the corium It is obtained by a nuclear reactor characterized in that the inside is filled with a porous inorganic material capable of lowering the corium temperature to an equilibrium temperature below the melting point of the refractory material.
[0009]
In the nuclear reactor thus configured, the corium formed when the core is melted penetrates into the porous inorganic material not containing moisture and splits there (splits into fragments). Therefore, it is possible to avoid a favorable condition for a steam explosion in which a steam film exists around each particle of corium. As a result, no steam explosion occurs and the integrity of the receptacle (being undamaged) is maintained.
[0010]
This effect is facilitated by the slow cooling of the corium as it moves down into the porous inorganic material housed in the receptacle. In this way, damage to the receptacle due to melting of the refractory material can be prevented.
[0011]
In a preferred embodiment of the present invention, a porous inorganic material in which a corium spreading means for spreading and dispersing corium, for example in the form of a grid or a horizontal perforated plate, is housed in the receptacle and the receptacle. And above.
[0012]
In this preferred embodiment of the invention, the porous inorganic material is a ceramic foam, preferably containing about 99% silica. The porosity of the porous inorganic material means that a volume sufficient to receive a large amount of corium is made available inside the receptacle. This porosity can in particular be about 63% to about 80%.
[0013]
Advantageously, the receptacle is isolated from the bottom of the vessel by a space that communicates upwards and ensures water circulation around the receptacle. This water circulation assists in cooling the receptacle and thus contributes to maintaining the integrity of the receptacle.
[0014]
The receptacle may be substantially hemispherical, if desired, or may comprise a substantially hemispherical portion and a substantially cylindrical portion connected to the upper side of the hemispherical portion. It can also be configured.
[0015]
In a preferred embodiment of the invention, the refractory material is in the form of bricks and is placed inside a steel casing that forms part of the receptacle.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention as non-limiting examples will now be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view showing a lower part of a water-utilizing nuclear reactor, and the reactor vessel is provided with a receptacle according to the present invention in consideration of an accident that may lead to melting of the reactor core. ing.
[0017]
The embodiment shown in FIG. 1 relates to a pressurized water reactor. However, as already pointed out, the present invention is not limited to this type of reactor, but generally relates to all water-based reactors. Therefore, the present invention can be applied to a boiling water reactor.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a reactor vessel. More specifically, only the lower part of the vessel is shown. The vessel 10 includes a nuclear reactor core 12 in the central portion, and includes internal equipment related to the core.
[0019]
The core 12 is typically formed from a number of nuclear fuel assemblies juxtaposed in the vertical direction. The nuclear fuel assembly is mounted on the lower horizontal plate 14. The plate 14 is perforated in the vicinity of each nuclear fuel assembly so that the cooling water retained in the vessel 10 can circulate inside the nuclear fuel assembly. The perforated distribution / distribution plate 16 preferably has a convex lower part, and is fixed below the plate 14 over the entire plate 14.
[0020]
The reactor core and associated internal equipment such as the horizontal lower plate 14 and the perforated plate 16 are supported on the vertical cylindrical wall of the vessel 10 via a support guide device 18.
[0021]
It should be noted that within the scope of the present invention, the core 12 and associated internal equipment may be of any shape other than that shown.
[0022]
In the present invention, as shown in FIG. 1, a basin-shaped receptacle 20 is disposed inside the vessel 10 below the reactor core 12. More specifically, the receptacle 20 is disposed between the perforated plate 16 and the convex and generally hemispherical base of the vessel 10.
[0023]
The receptacle 20 is configured to receive corium upon accidental melting of the reactor core 12. The term “corium” refers to the molten mass that would be produced during such an accident, and corium generally includes nuclear fuel, nuclear fuel cladding, control rod cladding, and core. The internal structure related to 12 is contained. The receptacle 20 is arranged and configured to receive the entire amount of corium in the event of a serious accident that could lead to complete melting of the reactor core 12.
[0024]
In the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the receptacle 20 is a portion of the space communicating from the base of the vessel 10 to the upper side with respect to the gap between the upper outer periphery of the receptacle and the vessel 10. , Isolated. This space 22 allows the circulation of the water retained in the reactor vessel 10 as indicated by the arrows in the figure. When an accident occurs, water circulation occurs in this space 22 by natural convection. The effect brought about by this water circulation is the cooling of the receptacle 20.
[0025]
The receptacle 20 includes at least one brick layer 24 formed from a refractory material. This material is selected to have the highest possible melting point and to have good chemical compatibility with corium. The material can in particular be a ceramic material based on zirconium, which also has the advantage of being widely available in the industrial market.
[0026]
As shown in FIG. 1, the bricks 24 are juxtaposed and preferably have complementary edge shapes. The edge shape can be a U-shape or a wide dovetail shape that allows mutual interconnection.
[0027]
The receptacle 20 also includes a metal casing 26 having a brick 24 disposed therein. This metal casing 26 can in particular be formed from stainless steel. The metal casing 26 includes an inner skin and an outer skin that completely cover the brick 24. The casing 26 also includes an upper flange for connecting the upper edges of the inner skin and outer skin of the receptacle 20 to each other.
[0028]
The upper flange of the metal casing 26 can be used to suspend the receptacle 20 relative to the vessel 10. In this case, the receptacle 20 is supported on a support 28 provided inside the vessel 10 as shown in FIG.
[0029]
As a modification, a radial reinforcing member (not shown) oriented in the radial direction with respect to the vertical axis of the vessel 10 is interposed in the space 22 that separates the receptacle 20 and the vessel 10. Can do. In this case, the radial reinforcing member is provided with a plurality of holes for assisting the circulation of water in the space 22.
[0030]
In the illustrated embodiment, the receptacle 20 has a substantially hemispherical shape that is concentric with the shape of the base of the vessel 10.
[0031]
In a modification (not shown) of this embodiment, the receptacle 20 can be extended upward by connecting a substantially cylindrical portion having a center line on the vertical axis of the vessel 10 to the hemispherical shape. . This configuration is employed especially when the total volume of corium expected to be formed in the event of a serious accident is expected to exceed the available volume in the receptacle 20 if it is a hemispherical receptacle 20. can do. The estimation of the volume that can be used in the receptacle 20 is performed in consideration of the presence of a porous inorganic material 30 to be described later filled in the receptacle.
[0032]
In order to effectively receive the entire amount of corium produced by the core 12 in the event of a serious accident into the receptacle 20, a ring collector 32 can be placed above the upper edge of the receptacle as shown. . This collector 32 can in particular be supported on the upper flange of the receptacle 20 via the cross beam structure 33.
[0033]
The upper surface of the collector 32 is curved inward and has a hopper shape that faces upward near the wall of the vessel 10. More specifically, a clearance limited to a few centimeters is provided between the collector 32 and the vessel 10 wall. This is to prevent the flow of debris from the core at the time of melting from entering the space 22 between the receptacle 20 and the base of the vessel 10.
[0034]
In an essential feature of the present invention, as described above, the receptacle 20 is completely filled with the porous inorganic material 30. This porous inorganic material can be mixed with the corium formed during the accidental melting of the core 12 so that the temperature of the corium can be lowered to an equilibrium temperature lower than the melting point of the refractory material forming the brick 24. So that it is selected. By being mixed with corium, the non-moisture material 30 prevents the generation of preconditions for a steam explosion. This is because the material 30 having no moisture prevents the vapor film from being formed around each corium particle formed by the splitting of the corium when the corium moves down in the receptacle 20. is there. Thus, the risk of receptacle damage due to a steam explosion is actually eliminated.
[0035]
The porous inorganic material 30 filling the receptacle 20 is advantageously a ceramic foam containing about 99% silica. With this type of material, the corium can be gradually cooled during the downward movement of the corium in the receptacle 20. Therefore, the temperature of corium is stabilized below the melting point of the refractory material forming the brick 24. In this way, damage to the receptacle 20 due to melting of the refractory brick can be avoided.
[0036]
The porosity of the material 30 is selected so that the internal volume of the receptacle 20 is large enough to receive the entire amount of corium formed by melting the core 12. From this point of view, at the same time, a material having a porosity of about 63% to about 80% is considered satisfactory from the viewpoint of deceleration and cooling of the corium during the downward movement.
[0037]
Preferably, as shown in FIG. 1, means for spreading and dispersing the corium is disposed on the receptacle 20 and the porous inorganic material 30 filled in the receptacle. This means can in particular be formed from a horizontal perforated plate 34 or a horizontal grid.
[0038]
Corium passages 36 created by the melting of the core 12 in the event of a serious accident are shown. When corium falls onto the perforated plate 34, it spreads across the entire width of the receptacle 20. Corium then enters the receptacle 20 through the hole in the plate 34. Thereafter, the corium is split in the porous inorganic material 30 that does not contain moisture. As mentioned above, this material 30 eliminates the risk of a steam explosion. As the corium is decelerated by the material 30, the corium is cooled to a temperature below the melting point of the refractory brick 24. The refractory brick 24 is cooled by the water circulation formed by natural convection in the space 22, and the entire receptacle 20 is cooled. Thus, the integrity of the receptacle 20 is maintained under the best conditions.
[0039]
It is obvious that the present invention is not limited to the illustrated embodiment. As already pointed out, the present invention can be applied to any type of water-based nuclear reactor, regardless of the configuration of the core and the associated internal structure. Further, the shape and structure of the receptacle may be different from those illustrated. Furthermore, although it is preferable to provide the space 22, the corium expanding means, and the ring collector 32, it may be omitted depending on circumstances. Finally, the porous inorganic material is preferably a ceramic foam based on silica, but may be other in some cases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a lower part of a water-based nuclear reactor, and includes a receptacle according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Vessel 12 Reactor Core 20 Receptacle 22 Space 24 Refractory Material 26 Metal Casing 30 Porous Inorganic Material 34 Horizontal Perforated Plate (Corium Spreading Means)

Claims (10)

ベッセルとこのベッセル内に収容された原子炉コアとを具備してなる水利用型原子炉であって、
前記ベッセル内において前記コアの下方に収容されているとともに、少なくとも一部が耐火材料から形成された、洗面器形状のレセプタクルを具備し、
該レセプタクルは、前記コアの偶発的溶融時に形成されるコーリウムを受領することができ、
該レセプタクル内には、コーリウムに対して溶融して混合されることにより前記耐火材料の融点以下の平衡温度にまでコーリウム温度を下げることができる多孔性無機材料であるとともに、水分を有さない多孔性無機材料が完全に充填されていることを特徴とする原子炉。
A water-utilizing nuclear reactor comprising a vessel and a reactor core housed in the vessel,
A receptacle in the shape of a basin, housed under the core in the vessel and at least partially formed from a refractory material;
The receptacle can receive corium formed upon accidental melting of the core;
The receptacle is a porous inorganic material capable of lowering the corium temperature to an equilibrium temperature not higher than the melting point of the refractory material by being melted and mixed with the corium and having no moisture. A nuclear reactor characterized in that it is completely filled with a conductive inorganic material .
請求項1記載の原子炉において、
コーリウムを広げて分散させるためのコーリウム広げ手段が、前記レセプタクルと該レセプタクル内に収容されている前記多孔性無機材料との上方に、配置されていることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
A nuclear reactor characterized in that a corium expanding means for expanding and dispersing corium is disposed above the receptacle and the porous inorganic material accommodated in the receptacle.
請求項2記載の原子炉において、
前記コーリウム広げ手段が、グリッド、または、水平穿孔プレートを備えていることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 2, wherein
The reactor characterized in that the corium spreading means includes a grid or a horizontal perforated plate.
請求項1記載の原子炉において、
前記多孔性無機材料が、セラミック発泡体であることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
A nuclear reactor, wherein the porous inorganic material is a ceramic foam.
請求項4記載の原子炉において、
前記セラミック発泡体が、約99%シリカを含有していることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 4, wherein
A nuclear reactor, wherein the ceramic foam contains about 99% silica.
請求項1記載の原子炉において、
前記多孔性無機材料が、約63%〜約80%の空隙率を有していることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
A nuclear reactor characterized in that the porous inorganic material has a porosity of about 63% to about 80%.
請求項1記載の原子炉において、
前記レセプタクルが、前記ベッセルの底部から、水の循環のための上方連通スペースの分だけ、隔離されていることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
The nuclear reactor according to claim 1, wherein the receptacle is isolated from the bottom of the vessel by an upper communication space for water circulation.
請求項1記載の原子炉において、
前記レセプタクルが、実質的に半球状であることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
A nuclear reactor characterized in that the receptacle is substantially hemispherical.
請求項1記載の原子炉において、
前記レセプタクルが、実質的に半球状の部分と、この半球状部分の上側に連接された実質的に円筒形の部分と、を備えていることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
The nuclear reactor according to claim 1, wherein the receptacle includes a substantially hemispherical portion and a substantially cylindrical portion connected to an upper side of the hemispherical portion.
請求項1記載の原子炉において、
前記レセプタクルが、金属ケーシングを備え、
該金属ケーシングの内部に、前記耐火材料が配置されていることを特徴とする原子炉。
The nuclear reactor according to claim 1,
The receptacle comprises a metal casing;
A nuclear reactor characterized in that the refractory material is disposed inside the metal casing.
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