RU2067325C1

RU2067325C1 - Pressure-tube reactor safety shielding

Info

Publication number: RU2067325C1
Application number: SU925059987A
Authority: RU
Inventors: А.П. Еперин; Л.В. Шмаков; Ю.В. Гарусов; М.В. Шавлов
Original assignee: Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: radiation shielding of newly developed and operating pressure-tube reactors. SUBSTANCE: sturdy shield built around available individual detachable reactor shielding blocks by means of slabs and fastenings combines into integral system separate shielding-floor slabs of reactor joins them with side shielding. To this end, adjacent blocks are joined together. EFFECT: improved design. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к защите ядерных канальных реакторов, и может быть использовано как при проектировании новых объектов, так и для защиты действующих. The invention relates to nuclear engineering, in particular to the protection of nuclear channel reactors, and can be used both in the design of new facilities, and for the protection of existing ones.

Конструкция защиты ядерных канальных реакторов выполнена с учетом возможности перегрузки топлива на мощности реактора. В результате чего на плитном настиле реактора используется легкая, индивидуальная съемная защита для каждого канала в отдельности, обеспечивающая оперативный доступ к каналам для выполнения операций по перегрузке топлива. Используемая защита не может обеспечить высокую степень надежности и экологическую безопасность реактора в аварийных и экстремальных ситуациях, таких как разгерметизация канала, падение грузоподъемного устройства, кровли, самолета и пр. Например, на реакторе РБМК усилие, воздействующее со стороны теплоносителя на топливную кассету, в 30 раз превышает вес съемной защиты канала. Указанное означает, что в случае аварийной разгерметизации топливная сборка вместе со съемной защитой канала будет выброшена из реактора. The design of the protection of nuclear channel reactors is made taking into account the possibility of fuel reloading at the reactor power. As a result, a lightweight, individual removable protection for each channel separately is used on the stove flooring of the reactor, providing quick access to the channels for fuel loading operations. The protection used cannot provide a high degree of reliability and environmental safety of the reactor in emergency and extreme situations, such as channel depressurization, falling lifting device, roofing, aircraft, etc. For example, the RBMK reactor has a force exerted by the coolant on the fuel cartridge of 30 times the weight of the removable channel protection. The indicated means that in case of emergency depressurization, the fuel assembly together with the removable protection of the channel will be thrown out of the reactor.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является защита плитного настила реактора РБМК, состоящая из индивидуальных съемных защитных блоков, установленных над каждым технологическим каналом (Доллежаль Н. А. Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор, М. Атомиздат, 1980, с. 162-163). Недостатком наиболее близкого аналога является низкий уровень надежности защиты реактора в аварийных и экстремальных ситуациях. The closest analogue of the proposed technical solution is the protection of the RBMK slab flooring, consisting of individual removable protective blocks installed above each technological channel (Dollezhal N.A. Emelyanov I.Ya. Channel nuclear power reactor, M. Atomizdat, 1980, p. 162 -163). The disadvantage of the closest analogue is the low level of reliability of reactor protection in emergency and extreme situations.

Задачей изобретения является повышение надежности и экологической безопасности ядерных канальных реакторов. The objective of the invention is to increase the reliability and environmental safety of nuclear channel reactors.

Сущность изобретения состоит в том, что в защите ядерного канального реактора, включающей боковую защиту и верхнюю торцевую защиту, содержащей индивидуальные съемные защитные блоки каждого из каналов реактора, на индивидуальные съемные защитные блоки установлены плиты с размерами, соответствующими шагу технологической решетки реактора, снабженные индивидуальными узлами крепления каждой плиты к соответствующему индивидуальному съемному защитному блоку и соединительными элементами крепления смежных плит между собой, причем плиты, установленные на индивидуальные съемные защитные блоки периферийных каналов, снабжены узлами крепления к боковой защите реактора. При этом соединительные элементы выполнены в виде пластин, а между плитами и блоками установлены амортизаторы. В результате на плитном настиле реактора образуется сборное защитное перекрытие, которое позволит защитить реактор в аварийных и экстремальных ситуациях. Амортизаторы, устанавливаемые между плитами и индивидуальными съемными защитными блоками, позволяют снизить величину возможного динамического воздействия на конструкции реактора и повысить уровень надежности защиты. Соответствие размера плит шагу технологической решетки реактора и индивидуальные узлы крепления позволят обеспечить доступ к каждому каналу реактора для выполнения технологических операций по перегрузке топлива, не нарушая целостности образованного защитного экрана реактора. The essence of the invention lies in the fact that in the protection of a nuclear channel reactor, including side protection and upper end protection, containing individual removable protective blocks of each of the channels of the reactor, plates are installed on individual removable protective blocks with dimensions corresponding to the step of the technological lattice of the reactor, equipped with individual nodes the fastening of each plate to the corresponding individual removable protective block and the connecting elements of the fastening of adjacent plates to each other, moreover, the plates tanovlenii on individual removable protective blocks of the peripheral channels are provided with fixing points to the side protection of the reactor. In this case, the connecting elements are made in the form of plates, and shock absorbers are installed between the plates and blocks. As a result, a prefabricated protective cover is formed on the stove floor of the reactor, which will protect the reactor in emergency and extreme situations. Shock absorbers installed between the plates and individual removable protective blocks, allow to reduce the magnitude of the possible dynamic effects on the design of the reactor and increase the level of reliability of protection. Correspondence of the size of the plates to the step of the technological lattice of the reactor and individual attachment points will allow access to each channel of the reactor to perform technological operations for refueling without violating the integrity of the formed protective shield of the reactor.

Такое техническое решение позволит за счет механической связи индивидуальных съемных блоков реакторов, установленных над каждым технологическим каналом, и устанавливаемых плит, снабженных индивидуальными узлами крепления, получить единый экран, суммирующий защитные свойства его составляющих, в том числе и за счет связи их массы. В результате исключается выброс топливных сборок из реактора и обезвоживание активной зоны реактора в случае аварийной разгерметизации технологических каналов. Обеспечивается защита от внешнего динамического воздействия на реактор. Such a technical solution will allow, due to the mechanical connection of individual removable reactor units installed above each technological channel, and the installed plates equipped with individual attachment points, to obtain a single screen that summarizes the protective properties of its components, including due to the connection of their mass. As a result, the ejection of fuel assemblies from the reactor and dehydration of the reactor core in the event of emergency depressurization of process channels is eliminated. Provides protection against external dynamic effects on the reactor.

Приведенные расчеты подтверждают вышеизложенное. При рабочем давлении Р теплоносителя реактора РБМК на входе в кассету 79,6 кг/см² усилие F, воздействующее на топливную сборку, составляет

, где Д диаметр топливной сборки

, с учетом возможных отклонений принимаем F= 4000 кг. Индивидуальный съемный защитный блок с собственным весом приблизительно 130 кг, используемый в наиболее близком аналоге в качестве защиты при аварийной разгерметизации канала, например, при отказе запорного устройства не сможет противодействовать выталкивающей силе теплоносителя, равной 4000 кг, действующей на топливную сборку. В результате топливная сборка вместе с теплоносителем и индивидуальным съемным защитным блоком будет выброшена из активной зоны реактора. Предлагаемое техническое решение позволит объединить массу всех индивидуальных съемных защитных блоков. В итоге их суммарный вес составит M=m•1693,
где вес индивидуального защитного съемного блока канала 130 кг;
количество технологических каналов реактора РБМК 1693.The above calculations confirm the foregoing. At a working pressure P of the RBMK reactor coolant at the inlet of the cassette 79.6 kg / cm ^{2, the} force F acting on the fuel assembly is

where D is the diameter of the fuel assembly

, taking into account possible deviations, we take F = 4000 kg. An individual removable protective block with its own weight of approximately 130 kg, used in the closest analogue as protection during emergency depressurization of the channel, for example, in case of failure of the locking device, will not be able to counteract the buoyant force of the coolant equal to 4000 kg acting on the fuel assembly. As a result, the fuel assembly together with the coolant and the individual removable protective block will be ejected from the reactor core. The proposed technical solution will allow you to combine the mass of all individual removable protective blocks. As a result, their total weight will be M = m • 1693,
where the weight of the individual protective removable channel unit 130 kg;
the number of technological channels of the RBMK reactor 1693.

М=130•1693=220000 кг. M = 130 • 1693 = 220,000 kg.

Суммарный вес соединенных между собой индивидуальных съемных защитных блоков, даже без учета дополнительного веса связующих защитных элементов (плит, пластин, амортизаторов, крепежа) в 55 раз превышает величину выталкивающей силы (220000:4000=55), что гарантирует исключение выброса топливных сборок из реактора при аварийной разгерметизации каналов. С учетом дополнительного веса связующих защитных элементов M₁, равного M₁=m₁•(1693+179),
где m₁ суммарный вес защитных элементов (m₁=12 кг);
1693 количество технологических каналов;
179 количество каналов СУЗ;
M₁=12•(1693+179)

20000 кг
Общий вес защиты составляет 220 т + 20 т 240 т
Изложенное позволяет констатировать: защитный экран весом 240 т с амортизаторами, связанный по всему периметру с боковой защитой реакторной установки, является эффективной защитой реактора в экстремальных и аварийных ситуациях и предотвратит возможность глобальной аварии.The total weight of interconnected individual removable protective blocks, even without taking into account the additional weight of the connecting protective elements (plates, plates, shock absorbers, fasteners), is 55 times higher than the buoyancy force (220,000: 4,000 = 55), which ensures that fuel assemblies are not ejected from the reactor during emergency depressurization of channels. Given the additional weight of the binder protective elements M ₁ equal to M ₁ = m ₁ • (1693 + 179),
where m _{1 the} total weight of the protective elements (m ₁ = 12 kg);
1693 number of technological channels;
179 the number of CPS channels;
M ₁ = 12 • (1693 + 179)

20,000 kg
The total protection weight is 220 t + 20 t 240 t
The foregoing allows us to state: a protective shield weighing 240 tons with shock absorbers, connected along the entire perimeter with lateral protection of the reactor installation, is an effective protection of the reactor in extreme and emergency situations and will prevent the possibility of a global accident.

На фиг. 1 показан плитный настил реактора, поперечный разрез; на фиг. 2
фрагмент защиты ядерного канального реактора; на фиг. 3 часть плитного настила реактора со схемой крепления защиты.In FIG. 1 shows a slab of a reactor, cross section; in FIG. 2
protection fragment of a nuclear channel reactor; in FIG. 3 part of the reactor flooring with the protection mounting scheme.

Защита ядерного канального реактора содержит (фиг. 1-3) плиты 1 с амортизаторами 2, узел крепления 3 к индивидуальным съемным защитным блокам 4, соединительные пластины 5 с узлом крепления 6 плит 1 между собой, узел крепления 7 для связи плит 8 периферийных каналов реактора с боковой защитой 9 реактора, плиты 10 каналов СУЗ с отверстиями 11 для циркуляции охлаждающего воздуха. The protection of the nuclear channel reactor contains (Fig. 1-3) plates 1 with shock absorbers 2, a mounting unit 3 to individual removable protective blocks 4, connecting plates 5 with a mounting unit 6 of plates 1, a mounting unit 7 for connecting plates 8 of the peripheral channels of the reactor with side protection 9 of the reactor, plate 10 of the CPS channels with openings 11 for the circulation of cooling air.

Защита работает следующим образом. Плиты 1 с амортизаторами 2 устанавливают на индивидуальные съемные защитные блоки 4 технологических каналов реактора и крепят с помощью узла крепления 3. Над каналами СУЗ устанавливают плиты 10. Плиты 1, 8, 10 соединяют между собой пластинами 5 с помощью узлов крепления 6. Периферийные плиты 8 плитного настила реактора крепят с помощью пластин 5 и узлов крепления 7 к боковой защите 9 реактора. В результате образуется защитное перекрытие всего плитного настила реактора, состоящее из соединенных в общий комплекс индивидуальных съемных защитных блоков 4, плит 1, 8, 10 и боковой защиты 9 реактора. При необходимости выполнения технологических операций на реакторе с любым каналом, например для перегрузки топлива, достаточно освободить узлы крепления 6, 7 ( соответствующей плиты 1, 8, 10) и извлечь плиту вместе с четырьмя пластинами 5 и индивидуальным съемным защитным блоком 4, в результате чего достигается доступ к каналу без нарушения общего защитного перекрытия всего плитного настила реактора. Protection works as follows. Plates 1 with shock absorbers 2 are mounted on individual removable protective blocks 4 of the technological channels of the reactor and fixed using the fastener 3. Plates 10 are installed above the CPS channels. Plates 1, 8, 10 are connected to each other by plates 5 using fasteners 6. Peripheral plates 8 reactor decking is fastened using plates 5 and attachment points 7 to the side protection 9 of the reactor. As a result, a protective overlap of the entire reactor flooring is formed, consisting of individual removable protective blocks 4, plates 1, 8, 10 and side protection 9 of the reactor connected to a common complex. If it is necessary to carry out technological operations at a reactor with any channel, for example, for fuel reloading, it is enough to free the attachment points 6, 7 (corresponding plate 1, 8, 10) and remove the plate together with four plates 5 and an individual removable protective block 4, as a result of which access to the channel is achieved without violating the overall protective overlap of the entire reactor flooring.

Предложенное техническое решение позволит
без капитальных затрат на основе имеющихся индивидуальных съемных защитных блоков реактора с помощью плит и соединительных элементов крепления создать мощный защитный экран реактора весом 240 т, объединяющий в единый комплекс разрозненную защиту плитного настила реактора и связать его с боковой защитой реактора;
устранить противоречие конструкции канальных реакторов: невозможность перегрузки топлива на мощности при наличии общей защиты плитного настила реактора;
исключить возможность выброса топливных сборок и обезвоживание активной зоны реактора при любых динамических воздействиях на реакторную установку в экстремальных условиях;
достигнуть качественно нового уровня надежности и экологической безопасности ядерных канальных реакторов. ЫЫЫ2The proposed technical solution will allow
without capital expenditures, on the basis of the available individual removable reactor protective blocks using plates and fastening elements, create a powerful reactor protective shield weighing 240 tons, combining the disparate protection of the reactor decking in a single complex and linking it with the reactor side protection;
eliminate the contradiction of the design of channel reactors: the impossibility of reloading fuel at power in the presence of general protection of the reactor flooring;
to exclude the possibility of ejection of fuel assemblies and dehydration of the reactor core under any dynamic effects on the reactor installation in extreme conditions;
to achieve a qualitatively new level of reliability and environmental safety of nuclear channel reactors. YYY2

Claims

1. Protection of the nuclear channel reactor, including side protection and upper end protection, containing individual removable protective blocks of each of the channels of the reactor, characterized in that individual removable protective blocks are installed with dimensions corresponding to the step of the technological lattice of the reactor, equipped with individual fastening units of each plates to the corresponding individual removable protective block and connecting elements for attaching adjacent plates to each other, and plates installed on individual removable protective blocks of the peripheral channels are equipped with attachment points to the side protection of the reactor.

2. Protection according to claim 1, characterized in that the connecting elements are made in the form of plates.

3. Protection according to claim 1, characterized in that shock absorbers are installed between the plates and blocks.