RU2079904C1 - Device for catching, cooling and confining of reactor core melt - Google Patents

Device for catching, cooling and confining of reactor core melt Download PDF

Info

Publication number
RU2079904C1
RU2079904C1 RU9393037827A RU93037827A RU2079904C1 RU 2079904 C1 RU2079904 C1 RU 2079904C1 RU 9393037827 A RU9393037827 A RU 9393037827A RU 93037827 A RU93037827 A RU 93037827A RU 2079904 C1 RU2079904 C1 RU 2079904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
trap
heat
cooling
receiver
Prior art date
Application number
RU9393037827A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93037827A (en
Inventor
Владимир Иванович Налетов
Original Assignee
Владимир Иванович Налетов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Налетов filed Critical Владимир Иванович Налетов
Priority to RU9393037827A priority Critical patent/RU2079904C1/en
Publication of RU93037827A publication Critical patent/RU93037827A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2079904C1 publication Critical patent/RU2079904C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: device has toroidal melt collectors placed in horizontal planes in a melt collector compartment behind a catcher body where core melt is caught and distributed through melt pipings into the collectors. At least one collector is connected at least with one piping. Heat is removed from the melt by evaporation of cooling water provided in the compartment. There are two barriers, except for a baseplate of a building (containment), capable of confining core melt and preventing its release beyond the building. EFFECT: enhanced safety of nuclear reactors in core melt accidents. 2 dwg

Description

Устройство относится к атомной энергетике, а именно к системам безопасности ядерной энергетической установки при авариях, приводящих к плавлению топлива и материалов активной зоны. The device relates to nuclear energy, and in particular to the safety systems of a nuclear power plant in case of accidents leading to the melting of fuel and core materials.

Известно устройство для охлаждения и улавливания плавящейся или расплавленной активной зоны ядерного реактора [1] представляющее собой охлаждаемую ванну, изготовленную из термопроводного металла и расположенную в помещении под корпусом реактора (в шахте реактора). Внутренняя сторона охлаждаемой ванны покрыта засыпкой из жароупорного материала. Над охлаждаемой ванной расположены колосники, служащие в качестве защитной решетки от попадания тяжелых деталей реактора. Нижняя сторона охлаждаемой ванны опирается на охлаждаемую камеру, заполненную теплоносителем. Пар по паропроводам отводится в наружные помещения. A device for cooling and trapping a melting or molten core of a nuclear reactor [1] is a cooling bath made of thermoconductive metal and located in a room under the reactor vessel (in the reactor shaft). The inside of the chilled bath is covered with a refractory material. Above the cooled bath are grates, serving as a protective grill against heavy reactor parts. The underside of the chilled bath rests on a chilled chamber filled with coolant. Steam is diverted to the outdoor areas through the steam lines.

К недостаткам этого устройства следует отнести: относительно низкую эффективность теплоотвода из-за термического сопротивления засыпки, отсутствие поглотителей кинетической энергии падающего расплава, что может привести к значительным динамическим воздействиям на элементы ванны, возможное накопление критической массы, отсутствие дополнительного барьера по охлаждению и удержанию расплава в случае проплавления ванны. The disadvantages of this device include: the relatively low efficiency of heat removal due to the thermal resistance of the backfill, the absence of absorbers of the kinetic energy of the incident melt, which can lead to significant dynamic effects on the bath elements, the possible accumulation of critical mass, the absence of an additional barrier to cooling and holding the melt in case of penetration of the bath.

Известно устройство для удержания расплавленных материалов из активной зоны [2] расположенное под корпусом реактора, под перекрытием противоаварийной оболочки, представляющее собой изолированную цилиндрическую обечайку (шахту), внутри которой находятся приспособления для задержания падающих деталей после расплавления активной зоны. Под цилиндром (шахтой) сооружен улавливатель (теплообменник) для приема расплавленных материалов, прошедших сквозь шахту. Форма поперечного сечения теплообменника исключает накопление критической массы. Теплообменник имеет тонкую замкнутую водяную рубашку с верхним и нижним трубопроводами, внутреннюю облицовку из хорошо проводящего тепло материала. К основным недостаткам этого устройства следует отнести: сосредоточение всей массы расплава в едином объеме, большие высотные габариты одного теплообменника, отсутствие дополнительных барьеров распространению расплава в случаях повреждения, проплавления стенки теплообменника. A device is known for holding molten materials from the core [2] located under the reactor vessel, under the cover of the emergency shell, which is an insulated cylindrical shell (shaft), inside of which there are devices for holding falling parts after core melting. A trap (heat exchanger) has been built under the cylinder (shaft) to receive molten materials that have passed through the shaft. The cross-sectional shape of the heat exchanger eliminates the accumulation of critical mass. The heat exchanger has a thin closed water jacket with upper and lower pipelines, an inner lining of a material that is well conductive of heat. The main disadvantages of this device include: the concentration of the entire mass of the melt in a single volume, the large height dimensions of one heat exchanger, the absence of additional barriers to the spread of the melt in cases of damage, penetration of the heat exchanger wall.

Наиболее близким к заявленному является устройство для удержания расплавленных материалов их активных зон (патент США N 4442065, кл. 376-280), взятое за прототип. Closest to the claimed is a device for holding molten materials of their active zones (US patent N 4442065, CL 376-280), taken as a prototype.

Задачей изобретения является повышение безопасности ядерной энергетической установки путем равномерного распределения расплава по объему ловушки, улучшением охлаждения, созданием дополнительных барьеров распространению расплава, уменьшением высотных габаритов. The objective of the invention is to increase the safety of a nuclear power plant by uniformly distributing the melt throughout the volume of the trap, improving cooling, creating additional barriers to the spread of the melt, and reducing the height.

Поставленная задача решается тем, что в корпусе ловушки, установленном под корпусом реактора на днище бетонной шахты, закрытом тонкой фигурной металлической крышкой, выполнены и закреплены: ферма из жаростойкого материала; накопительная камера с переливными окнами; выравнивающая решетка из жаростойкого материала с отверстиями, закрытыми легкоплавкими вставками; распределительная камера с выходными переливными окнами и отверстиями, соединенными с трубопроводами для отвода расплава; отводящие трубопроводы расплава, выполненные из жаропрочного материала, как минимум, один приемник расплава в виде торовой емкости (1-й барьер), выполненный из жаропрочного, хорошо проводящего материала, соединенный, как минимум, с одним трубопроводом расплава, при этом приемник расплава либо его половинки располагаются под небольшим углом к горизонтальной плоскости для организации естественного растекания расплава, а выходной конец трубопровода расплава внутри приемника расплава развернут по касательной к его оси; кольцевой поддон из жаропрочного материал (2-й барьер), расположенный под приемником расплава; кольцевой коллектор охлаждающей воды с патрубками, проходящими через днище поддона и подводящими охлаждающую воду в помещение приемника расплава, под приемник расплава, расположенный под поддоном; трубопроводы с пассивным и активным подводом охлаждающей воды к кольцевому коллектору, паропроводы для отвода пара из помещения приемника расплава, опорные конструкции. The problem is solved in that in the trap body installed under the reactor body on the bottom of the concrete shaft, closed with a thin curly metal cover, the following are made and fixed: truss of heat-resistant material; storage chamber with overflow windows; leveling lattice made of heat-resistant material with openings closed by fusible inserts; distribution chamber with outlet overflow windows and openings connected to the pipelines for removal of the melt; melt discharge pipes made of heat-resistant material, at least one melt receiver in the form of a torus tank (1st barrier), made of heat-resistant, well-conducting material, connected to at least one melt pipe, while the melt receiver or its the halves are located at a small angle to the horizontal plane to organize the natural spreading of the melt, and the outlet end of the melt pipe inside the melt receiver is deployed tangentially to its axis; ring tray made of heat-resistant material (2nd barrier) located under the melt receiver; an annular collector of cooling water with nozzles passing through the bottom of the pallet and supplying cooling water to the room of the melt receiver, under the melt receiver, located under the pallet; pipelines with passive and active supply of cooling water to the annular collector, steam pipelines for the removal of steam from the premises of the melt receiver, supporting structures.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для случая использования одного приемника расплава, соединяемого двумя трубопроводами расплава с распределительной камерой; на фиг. 2 дан вид А-А устройства. In FIG. 1 shows a general view of the device for the case of using one melt receiver connected by two melt pipelines to a distribution chamber; in FIG. 2 is a view of an AA device.

Устройство (ловушка) для улавливания, охлаждения и удержания расплава активной зоны ядерного реактора соответственно формуле изобретения расположена под корпусом реактора 1, в бетонной шахте 2 реактора 1, на днище 3 бетонной шахты 2 реактора 1 и состоит из корпуса 4 ловушки, выполненного из жаростойкого материала и служащего для размещения, закрепления внутрикорпусных устройств, предотвращения выхода расплава активной зоны в объем бетонной шахты 2 реактора 1. Сверху корпус 4 ловушки закрыт фигурной металлической крышкой 5 с обтекателем 6, которая на начальном этапе истечения расплава дополнительно предназначена для частичного распределения расплава по сечению ловушки, предотвращения его выплеска за корпус 4 ловушки и снижения кинетической энергии. Под крышкой 5 расположена ферма 7 из жаростойкого материала, элементы которой имеют трапециональное или треугольное поперечное сечение, служащая для задержания падающих деталей из реактора, частичного распределения по сечению ловушки и снижению его кинетической энергии. Ниже расположена накопительная камера 8, днищем которой служит выравнивающая решетка из жаростойкого материала с отверстиями, равномерно распределенными по поверхности решетки и закрытыми легкоплавкими вставками 10, на внутренней поверхности корпуса 4 ловушки в объеме накопительной камеры 8 равномерно по периметру расположены переливные окна 11. Под выравнивающей решеткой 9 располагаются распределительная камера 12 с отверстиями в нижней части камеры и с переливными окнами 11 на внутренней поверхности корпуса 4 ловушки, равномерно распределенными по периметру. Переливные окна 11 накопительной камеры 8 соединены каналами, проходящими в стенке корпуса 4 ловушки, с аналогичными переливными окнами распределительной камеры 12 и предназначены для перелива расплава из накопительной камеры 8 в распределительную камеру 12 при больших скоростях истечения расплава, когда время накопления расплава мало по сравнению с временем проплавления легкоплавких вставок 10. Отверстия в нижней части распределительной камеры 12 соединены с отводящими трубопроводами 13 расплава, выполненными из жаропрочного материала. A device (trap) for collecting, cooling and holding the melt of the active zone of a nuclear reactor according to the claims is located under the reactor vessel 1, in the concrete shaft 2 of the reactor 1, on the bottom 3 of the concrete shaft 2 of the reactor 1 and consists of the body 4 of the trap made of heat-resistant material and which serves for placement, securing of internals, preventing the core melt from entering the volume of the concrete shaft 2 of the reactor 1. On top of the trap body 4 is closed a curly metal cover 5 with a cowl 6, cat paradise initially melt flow is further configured to partially melt distribution over the cross section of the trap, for preventing its splash trap housing 4 and to reduce the kinetic energy. Under the cover 5 there is a truss 7 made of heat-resistant material, the elements of which have a trapezoidal or triangular cross-section, which serves to detain falling parts from the reactor, partially distribute the trap over the cross-section and reduce its kinetic energy. Below is a storage chamber 8, the bottom of which is a leveling grate made of heat-resistant material with holes evenly distributed over the surface of the grating and closed by low-melting inserts 10, overflow windows 11 are located uniformly around the perimeter in the volume of the storage chamber 8 along the perimeter 11. Under the leveling grating 9 are a distribution chamber 12 with holes in the lower part of the chamber and with overflow windows 11 on the inner surface of the housing 4 of the trap, evenly distributed Jelenia on the perimeter. The overflow windows 11 of the accumulation chamber 8 are connected by channels passing in the wall of the trap body 4 to similar overflow windows of the distribution chamber 12 and are intended for overflowing the melt from the accumulation chamber 8 into the distribution chamber 12 at high melt flow rates when the melt accumulation time is short compared to the melting time of the fusible inserts 10. The holes in the lower part of the distribution chamber 12 are connected to the outlet pipes 13 of the melt made of heat-resistant material.

В бетонной шахте 2 реактора 1, за корпусом 4 ловушки расположено помещение 14 приемников расплава, в котором находится приемник 15 расплава (1-й барьер), выполненный в виде торовой емкости из жаропрочного, хорошо проводящего материала, снабженный воздушником 16, опоры 17 приемника 15 расплава, под приемником 15 расплава располагается кольцевой поддон 18 (2-й барьер), через отверстия в днище которого проходят патрубки 19 кольцевого коллектора 20 охлаждающей воды и его опоры 21, трубопровод 22 подвода охлаждающей воды к кольцевому коллектору 20, паропроводы 23. Приемник 15 расплава соединен трубопроводами 13 расплава с нижней частью распределительной камеры 12. In the concrete shaft 2 of reactor 1, behind the trap body 4, there is a room 14 of melt receivers, in which there is a melt receiver 15 (1st barrier), made in the form of a torus container made of heat-resistant, well-conducting material, equipped with an air vent 16, supports 17 of the receiver 15 of the melt, under the melt receiver 15 there is an annular tray 18 (2nd barrier), through the holes in the bottom of which there are pipes 19 of the annular collector 20 of cooling water and its support 21, a pipe 22 for supplying cooling water to the annular collector 20, steam pipelines 23. The melt receiver 15 is connected by the melt pipelines 13 to the lower part of the distribution chamber 12.

Устройство (ловушка) работает следующим образом. The device (trap) operates as follows.

Расплав активной зоны ядерного реактора из корпуса реактора 1 истекает вниз на фигурную металлическую крышку 5 корпуса 4 ловушки, где частично распределяется по сечению ловушки и теряет кинетическую энергию. 0форма боковой поверхности крышки 5 препятствует выплеску расплава за корпус 4 ловушки. Далее расплав попадает на ферму 7, где задерживаются отдельные детали внутрикорпусных устройств реактора, а расплав распространяется по сечению ловушки и теряет часть своей кинетической энергии. Пройдя ферму, расплав попадает на поверхность выравнивающей решетки 9, растекается по ее поверхности и накапливается в накопительной камере 8 за период времени, равный времени проплавления легкоплавких вставок 10. Если скорость истечения расплава велика, то расплав через переливные окна 11, минуя выравнивающую решетку 9, переливается в распределительную камеру 12. Такая картина истечения расплава будет сохраняться до тех пор, пока не проплавятся легкоплавкие вставки 10 и уровень расплава в накопительной камере 8 не опустится ниже переливных окон или не произойдет уменьшение скорости истечения. Далее расплав поступает в распределительную камеру 12, из которой по трубопроводам 13 расплава подается в приемник 15 расплава, где, благодаря наклону обеих половинок торовой емкости к горизонтальной плоскости и кинетической энергии потока на выходе из трубопровода, растекается по объему приемника 15 расплава. Содержащийся в приемнике расплава воздух и выделяющиеся в процессе истечения расплава газы удаляются через воздушники 16 в помещение 14 приемников расплава и далее, перемешиваясь в паром, через паропровод 23 выводятся за пределы ловушки. Другая часть воздуха и газа, образующаяся по тракту движения расплава, выводится через корпус 4 ловушки в бетонную шахту 2 реактора 1 и далее в объем защитной оболочки. В приемнике 15 расплава (1-й барьер) происходит интенсивное охлаждение расплава за счет выпаривания охлаждающей воды, находящейся в помещении приемника расплава. Образующийся пар выводится за пределы ловушки через паропроводы 23. В начальный момент охлаждения расплава на стенках приемника 15 расплава образуется слой охлажденного "замерзшего" или твердого расплава. Образуется своеобразный тигель с охлаждаемыми стенками, что способствует надежному удержанию расплава. Если произойдет проплавление стенки приемника 15 расплава (гипотетический случай), то расплав выльется на кольцевой поддон (2-й барьер) и будет охлаждаться непосредственно водой. The molten core of the nuclear reactor from the reactor vessel 1 flows down onto the curly metal cover 5 of the trap body 4, where it is partially distributed over the cross section of the trap and loses kinetic energy. The shape of the side surface of the lid 5 prevents the melt from spilling over the body 4 of the trap. Next, the melt enters farm 7, where individual parts of the reactor internals are retained, and the melt propagates over the cross section of the trap and loses part of its kinetic energy. After passing the farm, the melt enters the surface of the leveling grating 9, spreads over its surface and accumulates in the storage chamber 8 over a period of time equal to the time of fusion of the fusible inserts 10. If the melt flow rate is high, then the melt through the overflow windows 11, bypassing the leveling grating 9, poured into the distribution chamber 12. This pattern of melt flow will remain until the fusible inserts 10 melt and the level of the melt in the storage chamber 8 drops below the overflow con or a reduction in exhaust velocity. Next, the melt enters the distribution chamber 12, from which it is fed through the melt pipelines 13 to the melt receiver 15, where, due to the inclination of both halves of the torus tank to the horizontal plane and the kinetic energy of the stream at the outlet of the pipeline, the melt receiver 15 flows. The air contained in the melt receiver and the gases released during the melt flow are removed through air vents 16 to the room 14 of the melt receivers and then, being mixed into the steam, are discharged outside the trap through the steam line 23. Another part of the air and gas generated along the path of the melt, is discharged through the housing 4 of the trap into the concrete shaft 2 of the reactor 1 and further into the volume of the protective shell. In the receiver 15 of the melt (1st barrier), the melt is intensively cooled by evaporation of the cooling water located in the premises of the melt receiver. The generated steam is discharged outside the trap through the steam lines 23. At the initial moment of melt cooling, a layer of chilled “frozen” or solid melt forms on the walls of the melt receiver 15. A kind of crucible forms with cooled walls, which contributes to reliable retention of the melt. If there is a penetration of the wall of the receiver 15 of the melt (a hypothetical case), then the melt will pour out on an annular tray (2nd barrier) and will be directly cooled by water.

Claims (1)

Устройство (ловушка) для улавливания, охлаждения и удержания расплава активной зоны ядерного реактора, содержащее корпус ловушки из жаропрочного материала, расположенный в бетонной шахте под корпусом ядерного реактора, внутри которого расположены и закреплены из жаростойкого материала выравнивающая решетка с легкоплавкими вставками и ферма, образующие между собой накопительную камеру с переливными окнами, фигурную крышку корпуса ловушки, линия подвода и отвода охлаждающего теплоносителя, отличающееся тем, что под выравнивающей решеткой расположена распределительная камера с отверстиями в днище и переливными окнами, как минимум один приемник расплава в виде торовой емкости, соединенный как минимум одним трубопроводом расплава с распределительной камерой, при этом под торовой емкостью установлен кольцевой поддон. A device (trap) for trapping, cooling and retaining the melt of the core of a nuclear reactor, containing a trap body made of heat-resistant material, located in a concrete shaft under the body of a nuclear reactor, inside of which a leveling grid with low-melting inserts are located and fixed from the heat-resistant material, and a truss forming between a storage chamber with overflow windows, a figured cover for the trap body, a supply line and an outlet for cooling coolant, characterized in that under the leveling solution Coy located distribution chamber with holes in the bottom and overflow windows, at least one receiver in the form of a melt torus capacitance coupled with at least one melt pipe with the distribution chamber, with a torus an annular sump capacity.
RU9393037827A 1993-07-23 1993-07-23 Device for catching, cooling and confining of reactor core melt RU2079904C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9393037827A RU2079904C1 (en) 1993-07-23 1993-07-23 Device for catching, cooling and confining of reactor core melt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9393037827A RU2079904C1 (en) 1993-07-23 1993-07-23 Device for catching, cooling and confining of reactor core melt

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93037827A RU93037827A (en) 1996-05-10
RU2079904C1 true RU2079904C1 (en) 1997-05-20

Family

ID=20145510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9393037827A RU2079904C1 (en) 1993-07-23 1993-07-23 Device for catching, cooling and confining of reactor core melt

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2079904C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка ФРГ N 2459339, кл. G 21 C 9/00, 1975. Патент США N 4442065, кл. G 21 C 9/00, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110459333B (en) Double-layer crucible reactor core melt trapping device with internal cooling pipe
JP3118489B2 (en) Reactor with equipment for recovery of core after accidental meltdown of reactor
EP0392604B1 (en) Protection system for the reactor-containing building in nuclear power stations
JPH06222177A (en) Assembly for protection of corium
US5659589A (en) Device for collecting and cooling reactor-meltdown products
KR100671903B1 (en) Water-type nuclear reactor equipped with a receptacle containing deformable inner structures
CN108053895B (en) Reactor core melt trapping device for split-charging enhanced cooling
US3719556A (en) Nuclear fuel debris retention structure
EP0541167A1 (en) Method for protecting the base of the reactor container in nuclear power plants, and a device for implementing the method
KR100285096B1 (en) Cooling water distribution unit
CN110176316A (en) A kind of U-tube internal heat formula reactor core fusant capturing device
CN105551539B (en) A kind of reactor fusant out-pile gaseous-waste holdup system
JP4761592B2 (en) Water reactor with a built-in core recovery unit that operates during accidental core melting
US4464333A (en) Molten core retention and solidification apparatus
ES2393481T3 (en) Cooling of the molten core collector
JPH05134076A (en) Apparatus for recovering and cooling core of atomic reactor in core melted state
US5345482A (en) Passive containment cooling water distribution device
US4240875A (en) Nuclear energy plant with collecting container for melting core masses
US6195405B1 (en) Gap structure for nuclear reactor vessel
KR100677735B1 (en) water-type nuclear reactor with in-built receptacle
RU2079904C1 (en) Device for catching, cooling and confining of reactor core melt
CN105551537B (en) Reactor core melt catcher capable of being forcedly spread in layered mode
JP2014190869A (en) Dispersion acceleration device for fused materials, and reactor containment vessel
EP0965135B1 (en) A nuclear plant
RU2070345C1 (en) Device for trapping, cooling, and holding nuclear reactor core melt