RU211185U1 - Устройство локализации расплава с защитным покрытием - Google Patents

Устройство локализации расплава с защитным покрытием Download PDF

Info

Publication number
RU211185U1
RU211185U1 RU2021139687U RU2021139687U RU211185U1 RU 211185 U1 RU211185 U1 RU 211185U1 RU 2021139687 U RU2021139687 U RU 2021139687U RU 2021139687 U RU2021139687 U RU 2021139687U RU 211185 U1 RU211185 U1 RU 211185U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
nuclear power
localization device
nuclear
utility
Prior art date
Application number
RU2021139687U
Other languages
English (en)
Inventor
Антон Александрович Фиськов
Елизавета Владимировна Шкрыгунова
Андрей Геннадиевич Митрюхин
Игорь Анатольевич Магола
Original Assignee
Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Атомэнергопроект" filed Critical Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
Application granted granted Critical
Publication of RU211185U1 publication Critical patent/RU211185U1/ru

Links

Abstract

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к системам локализации расплава активной зоны атомного реактора, и может быть использована для предотвращения выхода расплава за пределы атомной электростанции (АЭС) при запроектной аварии. Устройство локализации расплава содержит охлаждаемую оболочку для защиты наружной теплообменной стенки от динамического, термического и химического воздействий. На оболочку дополнительно нанесен наружный слой защитной эмали, выполненной в виде суспензии тонкодисперсных термоактивированных силикатов, диоксида титана и оксида хрома (III) в толуольном растворе полидиметилсилоксана, содержащего силанольные группы. Полезная модель обеспечивает безопасность функционирования во всех режимах работы атомной электростанции и может быть применена в ядерной энергетике. 1 з.п. ф-лы.

Description

Область техники
Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к системам локализации расплава активной зоны атомного реактора, и может быть использована для предотвращения выхода расплава за пределы атомной электростанции (АЭС) при запроектной аварии.
Предшествующий уровень техники
При запроектной аварии на АЭС возможно проплавление корпуса реактора расплавом, образующимся при аварии и состоящим из расплавленных компонентов активной зоны реактора и их обломков. Для противодействия попаданию расплава в окружающую среду в последние десятилетия разрабатываются различные тип устройств локализации расплава (УЛР), назначение которых заключается в улавливании расплава активной зоны с его дальнейшим охлаждением внутри УЛР, при этом охлаждение происходит через стенки УЛР за счет контакта с охлаждающей жидкостью, наполняющей шахту, в которой размещено УЛР, при запроектной аварии. Большое значение для этого процесса имеет устройство стенок УЛР, поскольку они, с одной стороны, должны выдерживать давление и температуру расплава (в случае проплавления стенки УЛР контакт расплава активной с охлаждающей жидкостью может привести к паровому взрыву), что требует увеличения толщины стенок, а с другой стороны - обеспечивать теплообмен между расплавом и охлаждающей жидкостью, что в свою очередь требует уменьшения толщины стенок. Это означает, что их толщина должна быть оптимальной (как правило, около 5 см), при этом важно не допустить коррозии стали, из которой выполнены стенки, поскольку даже небольшое истончение стенки вследствие коррозии или ослабление ее силовых характеристик может привести к ее проплавлению расплавом в сочетании с динамическим давлением со стороны расплава в случае запроектной аварии. Тот факт, что ввиду высокой радиационной нагрузки и требований безопасности шахта УЛР выполнена необслуживаемой и невентилируемой, делает борьбу с коррозией стенок УЛР еще более важной, поскольку отсутствует возможность выведения из нее влаги. Влага может присутствовать в шахте УЛР не только в составе имеющегося там воздуха, но и в результате проливов в шахту после протечек из трубопроводов либо после проектных (т.е. менее тяжелых) аварий, при которых активная зона не расплавляется и не попадает в УЛР, при этом после устранения последствий такой аварии УЛР осушается только изнутри, а снаружи в необслуживаемой шахте остается вода, введенная в шахту для возможного отведения тепла от корпуса УЛР и содержащая гидразингидрат, борную кислоту и прочие вещества, способствующие коррозии стали. Таким образом, для борьбы с коррозией стенок УЛР необходимо применение антикоррозионного защитного покрытия. При этом, однако, такое покрытие должно обладать стойкостью к высоким температурам, поскольку в случае проектной аварии при разогреве реактора, приводящем к высоким температурам, нестойкое покрытие будет осыпаться на дно шахты УЛР, где может быть источником механического дебриса (мусора) и приводить к забиванию фильтров баков приямков. Таким образом, возникает необходимость в недопущении коррозии стенок УЛР.
Известно несколько технических решений, связанных со стенками УЛР. В частности, известна стенка корпуса теплообменника (патент РФ на полезную модель №100326, опубл. 10.12.2010 г, МПК G21C 9/016), предназначенного для устройства локализации расплава, представляющего собой кольцевой теплообменник в виде охлаждаемого корпуса, установленного в бетонной шахте под реактором и заполненного жертвенным материалом, при этом стенка корпуса выполнена многослойной, состоящей из внутренней и наружной стенок, размещенных с образованием внутреннего пространства, заполненного гранулированным керамическим материалом, химически подобным жертвенному материалу, в частности, на основе оксида железа Fe2O4 и оксида алюминия Al2O3.
Недостатком такого решения является отсутствие высокотемпературного антикоррозионного покрытия УЛР, приводящее к коррозионному ослаблению и истончению стенок УЛР, что, как было показано выше, отрицательно влияет на безопасность АЭС.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является ловушка расплава активной зоны ядерного реактора (патент РФ на изобретение №2169953, опубл. 27.06.2001, МПК G21C 9/016), установленная на опорах под корпусом ядерного реактора, выполненная в виде емкости со сферическим днищем, включающая теплоизолирующий защитный слой из диоксида циркония и внешний слой из нержавеющей стали, отличающаяся тем, что на теплоизолирующем защитном слое расположен насыпной дополнительный слой из смеси фрагментов пористой высокотемпературной керамики (например, из диоксида циркония) и поглощающих нейтроны материалов.
Недостатком такого решения также является отсутствие высокотемпературного антикоррозионного покрытия УЛР, приводящее к коррозионному ослаблению и истончению стенок УЛР, что, как было показано выше, отрицательно влияет на безопасность АЭС.
Раскрытие полезной модели
Задача настоящей полезной модели состоит в разработке устройства локализации расплава атомной электростанции, обладающего повышенной безопасностью за счет применения покрытия с повышенной стойкостью к температурным и радиационным воздействиям.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении безопасности устройства локализации расплава атомной электростанции за счет применения покрытия с повышенной стойкостью к температурным и радиационным воздействиям.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве локализации расплава, содержащем охлаждаемую оболочку для защиты наружной теплообменной стенки от динамического, термического и химического воздействий, на оболочку дополнительно нанесен наружный слой защитной эмали, выполненной в виде суспензии тонкодисперсных термоактивированных силикатов, диоксида титана и оксида хрома (III) в толуольном растворе полидиметилсилоксана, содержащего силанольные группы.
Предпочтительно выполнить, что слой защитной эмали имеет толщиной в диапазоне 100-200 мкм.
Органосиликатные композиции представляют собой суспензии мелкодисперсных слоистых силикатов и окислов металлов в толуольных растворах полиорганосилоксанов разветвленного строения - кремнийорганических лаках. В ряде случаев для придания особых свойств в состав органосиликатных композиций (ОС) вводятся специальные добавки. Однако основными компонентами, определяющими комплекс и уровень свойств, являются кремнийорганические полимеры, главные цепи которых построены из чередующихся атомов кремния и кислорода, а органические составляющие представлены углеводородными радикалами, соединенными с кремнием.
После испарения растворителя и отверждения органосиликатные композиции (ОС) образуют полимерный композиционный материал с полиорганосилоксановой матрицей. При этом гидрофобность, такие физико-химические свойства как стойкость к температурным нагрузкам обеспечиваются природой органического радикала у атома кремния, молекулярной и надмолекулярной структурой пленкообразователя.
Уникальный состав органосиликатных композиций придает покрытию высокие эксплутационные показатели: атмосферостойкость, т.е. способностью противостоять впитыванию воды из влажной среды, химическую стойкость, а также позволяет обеспечить работу в широком интервале температур от -60 до +700°С.
В процессе изготовления органосиликатных композиций (ОС) происходит механохимическая прививка молекул полиорганосилоксанов на поверхности частиц кремния наполнителей. В результате этого процесса вблизи поверхности наполнителя образуются зоны уплотненной структуры пленкообразователя. При большом объемном содержании наполнителя в эту зону будет вовлечен весь пленкообразователь. Это приводит к максимуму механической и адгезионной прочности, а также изолирующей способности покрытия.
Кремнийорганические материалы обладают уникальными защитными свойствами. Уникальность защитных свойств обусловлена:
Использованием в составе ОСК кремнийорганических полимеров с высокой степенью гидрофобности.
Применением чешуйчатых наполнителей.
Применение таких наполнителей, как: слюда, тальк, алюминиевая пудра, придают низкую проникающую способность покрытию за счет особенности формы частиц (частицы наполнителей имеют чешуйчатую форму). За счет этого увеличивается диффузионное расстояние для воды и агрессивных веществ, например, кислорода или ионов, вызывающих коррозию, от поверхности покрытия до поверхности метала, вследствие чего затрудняется проникновение агрессивной среды через покрытия к поверхности субстрата.
Щелочной характер талька обеспечивает его противокоррозионное действие и торможение катодной составляющей коррозионного процесса.
В предпочтительном варианте полезной модели защитное покрытие может быть выполнено из органосиликатной композиции ОС-51-03.
Покрытия из атмосферостойких органосиликатных композиций ОС-51-03 различных цветов обладают высокой атмосферостойкостью, а также являются паропроницаемыми и гидрофобными, срок безремонтной эксплуатации на фасадах зданий и сооружений составляет 20 и более лет, покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью. Преимуществом также является высокая ремонтопригодность в случае каких-либо нарушений покрытий.
Композиции ОС-51-03 выдерживает до 300°С, из термостойких кремнийорганических материалов горячего отверждения - до 700°С.
Большим преимуществом органосиликатных композиций является то, что после высыхания покрытие становится трудно горючим. На основе ОС были получены многочисленные составы для защиты от атмосферной и химической коррозии, термостойкие, радиационностойкие, термостойкие, электроизоляционные, химически стойкие материалы.
Состав органосиликатной композиции в предпочтительном варианте является следующим:
Отвердитель:
тетрабутоксититан 0,1-0,3%
Основной состав:
полиорганосилоксаны с концевыми силанольными группами,
слоистые гидросиликаты,
оксиды переходных металлов.
Сущность заявленной полезной модели не сводится только к вышеописанным вариантам. Специалисты в области техники могут дополнить ее дополнительными вариантами.
Промышленная применимость
Устройство локализации расплава с защитным покрытием обеспечивает безопасность функционирования во всех режимах работы атомной электростанции и может быть применено в ядерной энергетике.

Claims (2)

1. Устройство локализации расплава, содержащее охлаждаемую оболочку для защиты наружной теплообменной стенки от динамического, термического и химического воздействий, отличающееся тем, что на оболочку нанесен наружный слой защитной эмали, выполненной в виде суспензии тонкодисперсных термоактивированных силикатов, диоксида титана и оксида хрома (III) в толуольном растворе полидиметилсилоксана, содержащего силанольные группы, и отвердителя.
2. Устройство локализации расплава по п. 1, отличающееся тем, что слой защитной эмали имеет толщину в диапазоне 100-200 мкм.
RU2021139687U 2021-12-29 Устройство локализации расплава с защитным покрытием RU211185U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU211185U1 true RU211185U1 (ru) 2022-05-25

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2169953C2 (ru) * 1999-08-12 2001-06-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Ловушка расплава активной зоны ядерного реактора
RU2187852C1 (ru) * 2001-05-11 2002-08-20 Российский научный центр "Курчатовский институт" Ловушка расплава активной зоны ядерного реактора
RU2215339C2 (ru) * 2001-12-27 2003-10-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Материал жертвенного слоя ловушки расплава активной зоны ядерного реактора
JP2012137431A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Toshiba Corp 炉心溶融物の保持装置
RU2517436C2 (ru) * 2012-09-03 2014-05-27 Закрытое акционерное общество "НПО Петропромсервис" Способ изготовления керамического материала для устройства локализации расплава активной зоны ядерного реактора

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2169953C2 (ru) * 1999-08-12 2001-06-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Ловушка расплава активной зоны ядерного реактора
RU2187852C1 (ru) * 2001-05-11 2002-08-20 Российский научный центр "Курчатовский институт" Ловушка расплава активной зоны ядерного реактора
RU2215339C2 (ru) * 2001-12-27 2003-10-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Материал жертвенного слоя ловушки расплава активной зоны ядерного реактора
JP2012137431A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Toshiba Corp 炉心溶融物の保持装置
RU2517436C2 (ru) * 2012-09-03 2014-05-27 Закрытое акционерное общество "НПО Петропромсервис" Способ изготовления керамического материала для устройства локализации расплава активной зоны ядерного реактора

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ziat et al. Epoxy coating modified with graphene: A promising composite against corrosion behavior of copper surface in marine media
RU2627823C2 (ru) Водная суспензия для получения тепловых и от воздействия внешних условий барьерных покрытий и способы их получения и применения
Cheng et al. Effects of ammonium polyphosphate microencapsulated on flame retardant and mechanical properties of the rigid polyurethane foam
Qu et al. Inorganic–organic hybrid coating‐encapsulated ammonium polyphosphate and its flame retardancy and water resistance in epoxy resin
CN109534772B (zh) 一种超导热瓷膜复合新材料及其制备方法
RU211185U1 (ru) Устройство локализации расплава с защитным покрытием
Tian et al. Robust hydrophobicity and evaporation inertness of rare‐earth monosilicates in hot steam at very high temperature
WO2004033567A1 (en) Heat insulation coatings
CN107556865A (zh) 镁合金表面自修复防腐蚀涂层的制备方法
Pajarito et al. Flake-filled polymers for corrosion protection
Amir et al. Synergistic effects of titanium dioxide and zinc borate on thermal degradation and water resistance of epoxy based intumescent fire retardant coatings
Shi et al. ZIF-8 and benzimidazole co-modified h-BN for enhancing anti-corrosion performance of epoxy coatings
Wang et al. Phenylboronic acid-decorated ZrP nanosheets for enhancing fire resistance, smoke suppression, and water/acid/alkali tolerance of intumescent coatings
US6898259B2 (en) Process for reducing the corrosion of a component of a nuclear facility, and component of a nuclear facility
Nazeer et al. Aramid-zirconia nanocomposite coating with excellent corrosion protection of stainless steel in saline media
US5612130A (en) Fire resistant multipurpose protective coating
CN106752711A (zh) 一种液压油箱用耐高温防腐蚀涂料及其制备方法
Jiang et al. Improving the flame retardancy efficiency and mechanical properties of the intumescent flame retarded low‐density polyethylene by the dual actions of polyurea microencapsulation and aluminum hypophosphite
CN103965777B (zh) 一种烟囱内壁用耐高温耐酸防腐涂料
Wang et al. Effect of Al2O3-MWCNTs on anti-corrosion behavior of inorganic phosphate coating in high-temperature marine environment
CN102585655B (zh) 一种用于排烟脱硫烟囱的防腐材料
Han et al. Control of ZM5 alloy ignition via PEO/aluminum phosphate composite coating
Wen et al. Anticorrosive performance of polyaniline/aluminum tripolyphosphate/waterborne epoxy composite coatings
RU219060U1 (ru) Устройство локализации расплава
KR101931109B1 (ko) 유무기 혼성 졸을 포함하는 마이크로 캡슐, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 균열대응 자기밀봉 콘크리트