RU219060U1 - MELT LOCALIZATION DEVICE - Google Patents

MELT LOCALIZATION DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU219060U1
RU219060U1 RU2023112499U RU2023112499U RU219060U1 RU 219060 U1 RU219060 U1 RU 219060U1 RU 2023112499 U RU2023112499 U RU 2023112499U RU 2023112499 U RU2023112499 U RU 2023112499U RU 219060 U1 RU219060 U1 RU 219060U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
concrete
strength
oka
samples
Prior art date
Application number
RU2023112499U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Анатольевич Магола
Антон Александрович Фиськов
Владимир Георгиевич Крицкий
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 RU219060U1 publication Critical patent/RU219060U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к устройству локализации расплава. Устройство включает охлаждаемый корпус и направляющий элемент для организации движения расплава, на который 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. В предпочтительном варианте полезной модели защитное покрытие может быть выполнено из органосиликатной композиции ОС-51-03. Техническим результатом является повышение безопасности устройства локализации расплава атомной электростанции за счет применения покрытия направляющего устройства с повышенной стойкостью к температурным и радиационным воздействиям. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Figure 00000002
The utility model relates to a melt localization device. The device includes a cooled body and a guide element for organizing the movement of the melt, on which an outer layer of protective enamel is applied, made in the form of a suspension of finely dispersed thermally activated silicates, titanium dioxide and chromium (III) oxide in a toluene solution of polydimethylsiloxane containing silanol groups and a hardener. In a preferred embodiment of the utility model, the protective coating can be made from the OS-51-03 organosilicate composition. The technical result is to increase the safety of the melt localization device of a nuclear power plant through the use of a guide device coating with increased resistance to temperature and radiation effects. 1 z.p. f-ly, 6 ill.
Figure 00000002

Description

Область техникиTechnical field

Устройство локализации расплава относится к ядерной технике, в частности к системам локализации расплава активной зоны атомного реактора и может быть использовано для предотвращения выхода расплава за пределы атомной электростанции (АЭС) при тяжелой аварии.The melt localization device relates to nuclear engineering, in particular to systems for localizing the melt of the active zone of a nuclear reactor and can be used to prevent the melt from leaving the nuclear power plant (NPP) in case of a severe accident.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

При тяжелой 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 типы 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 тяжелой аварии. Важным элементом УЛР является направляющий элемент (плита), расположенный непосредственно под днищем реактора и установленный на ферме-консоли, которая, в свою очередь, закреплена в стенках бетонной шахты УЛР.In a severe accident at a nuclear power plant, it is possible for the reactor vessel to melt through the melt formed during the accident and consisting of the melted components of the reactor core and their fragments. In order to counteract the ingress of melt into the environment, in recent decades, various types of melt localization devices (MLCs) have been developed, the purpose of which is to trap the core melt with its further cooling inside the MLC, while cooling occurs through the walls of the MLC due to contact with the coolant that fills the mine in which the HR is located, in case of a severe accident. An important element of the CLR is the guide element (plate) located directly under the bottom of the reactor and installed on the truss-console, which, in turn, is fixed in the walls of the concrete shaft of the CLR.

Направляющий элемент выполнен в форме воронки и организует поступление расплавленного кориума в корпус УЛР в ее центральной осевой зоне. Таким образом, прочностные характеристики направляющего элемента имеют важное значение для безопасности работы УЛР при тяжелых авариях.The guide element is made in the form of a funnel and organizes the flow of molten corium into the body of the ULR in its central axial zone. Thus, the strength characteristics of the guide element are of great importance for the safety of the operation of the ULR in severe accidents.

Одним из важных требований, предъявляемых к УЛР, является требование в части управления старением как оборудования, так и материалов, применяемых при проектировании и сооружении АЭС.One of the important requirements for HRM is the requirement in terms of aging management of both equipment and materials used in the design and construction of nuclear power plants.

УЛР располагается в шахте подреакторного пространства. В нем предусматривается использование специализированных бетонов типа ОКА, ОКА-М, ЦКС и ЦКС-М в качестве защитного и жертвенного материала, которые выполняют свои функции при протекании тяжелых аварий.The ULR is located in the under-reactor shaft. It provides for the use of specialized concretes such as OKA, OKA-M, TsKS and TsKS-M as protective and sacrificial material, which perform their functions during severe accidents.

К материалам, используемым в УЛР, предъявляются особые требования по составу, теплопроводности, пористости, прочности, влагопоглощению и другим свойствам, в том числе в условиях старения и эксплуатации, а также в условиях термической и радиационной нагрузки. При этом следует учитывать, что, поскольку УЛР располагается в подреакторном пространстве, бетоны, применяемые в нем, подвергаются высокому радиационному и термическому воздействию в течение всего периода эксплуатации АЭС. Это может привести к потере прочности направляющего элемента УЛР и его разрушению при тяжелой аварии, что может вызвать попадание кориума на стенки УЛР вместо его центральной части. Вследствие этого при падении в корпус УЛР кориум может задевать тепловые защиты элементов УЛР, а зона максимального энерговыделения, при этом сдвигается от центра корпуса УЛР, что может привести к проплавлению корпуса УЛР.Materials used in CRM are subject to special requirements in terms of composition, thermal conductivity, porosity, strength, moisture absorption and other properties, including those under aging and operation conditions, as well as under conditions of thermal and radiation load. At the same time, it should be taken into account that, since the CLR is located in the under-reactor space, the concretes used in it are subjected to high radiation and thermal effects during the entire period of NPP operation. This can lead to the loss of strength of the guide element of the ULR and its destruction in a severe accident, which can cause corium to hit the walls of the ULR instead of its central part. As a result, when falling into the body of the CLR, the corium can touch the thermal protection of the elements of the CLR, and the zone of maximum energy release shifts from the center of the CLR body, which can lead to the penetration of the CLR body.

Известен ряд технических решений, раскрывающих устройство локализации расплава.There are a number of technical solutions that disclose the melt localization device.

Известна система локализации и охлаждения кориума аварийного ядерного реактора водо-водяного типа (патент РФ №2253914, опубл. 27.02.2005), содержащая расположенную в подреакторном пространстве бетонной шахты ловушку, охлаждаемая оболочка которой выполнена в форме сосуда и заполнена жертвенными материалами. Эта система также содержит направляющее устройство для кориума, выполненное в форме воронки, размещенной между днищем реактора и верхним краем ловушки, при этом стенки направляющего устройства покрыты термостойким бетоном, поверх которого нанесено покрытие из легкоплавкого бетона.A known system for localization and cooling of the corium of an emergency nuclear pressurized water reactor (RF patent No. 2253914, publ. 27.02.2005), containing a trap located in the sub-reactor space of a concrete mine, the cooled shell of which is made in the form of a vessel and filled with sacrificial materials. This system also includes a funnel-shaped corium guide located between the bottom of the reactor and the upper edge of the trap, with the walls of the guide device covered with heat-resistant concrete, over which a coating of fusible concrete is applied.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство локализации расплава (патент РФ №100327, опубл. 10.12.2010), включающее охлаждаемый корпус с двойной стенкой, заполненный наполнителем, направляющий элемент для организации движения расплава, пассивную систему подачи воды на поверхность расплава, наполнитель скомпонован в блоки, каждый из которых разделен на сегменты узлами крепления, установленными радиально относительно вертикальной оси устройства, при этом заполнение наполнителем сегментов осуществлено с образованием свободных зон, сообщающихся с центральным сквозным отверстием для прохода расплава, при этом охлаждение корпуса выполнено в виде пассивной системы, имеющей возможность функционировать при естественной циркуляции охлаждающей воды неограниченное время, используя воду из объема контейнмента и баков-приямков, направляющий элемент выполнен с трехслойным защитным покрытием, состоящим последовательно из кладочного цемента ЦКС-М, огнеупорных бетонов ОКА-М, в который введены гранулы Fe2O3, и ОКА.The closest in technical essence to the claimed utility model is a melt localization device (RF patent No. 100327, publ. 12/10/2010), including a cooled double-walled housing filled with a filler, a guide element for organizing the movement of the melt, a passive system for supplying water to the melt surface , the filler is arranged into blocks, each of which is divided into segments by attachment points installed radially relative to the vertical axis of the device, while filling the segments with filler is carried out with the formation of free zones communicating with the central through hole for the passage of the melt, while the cooling of the body is made in the form of a passive system that has the ability to operate with natural circulation of cooling water for an unlimited time, using water from the containment volume and sump tanks, the guiding element is made with a three-layer protective coating consisting successively of TsKS-M masonry cement, OKA-M refractory concrete, into which granules are introduced Fe 2 O 3 , and OKA.

Недостатком обоих вышеуказанных технических решений является отсутствие покрытия направляющего элемента, обеспечивающего повышенную стойкость к температурным и радиационным воздействиям, что, как было показано выше, отрицательно влияет на безопасность АЭС.The disadvantage of both of the above technical solutions is the lack of coating of the guide element, which provides increased resistance to temperature and radiation effects, which, as shown above, adversely affects the safety of nuclear power plants.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задача настоящей полезной модели состоит в разработке устройства локализации расплава атомной электростанции, обладающего повышенной безопасностью за счет применения покрытия направляющего устройства с повышенной стойкостью к температурным и радиационным воздействиям.The objective of this utility model is to develop a device for localizing the melt of a nuclear power plant, which has increased safety due to the use of a guide device coating with increased resistance to temperature and radiation effects.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении безопасности устройства локализации расплава атомной электростанции за счет применения покрытия направляющего устройства с повышенной стойкостью к температурным и радиационным воздействиям.The technical result of this utility model is to improve the safety of the device for localizing the melt of a nuclear power plant through the use of a coating of the guide device with increased resistance to temperature and radiation effects.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве локализации расплава, включающем корпус и направляющий элемент для организации движения расплава, на поверхность направляющего элемента 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.The technical result is achieved by the fact that in the known melt localization device, which includes a housing and a guide element for organizing the movement of the melt, an outer layer of protective enamel is additionally applied to the surface of the guide element, made in the form of a suspension of finely dispersed thermally activated silicates, titanium dioxide and chromium (III) oxide in toluene solution of polydimethylsiloxane containing silanol groups.

Предпочтительно выполнить наружный слой защитной эмали толщиной в диапазоне 100-200 мкм.It is preferable to make the outer layer of protective enamel with a thickness in the range of 100-200 µm.

Краткое описание фигур чертежей.Brief description of the figures of the drawings.

На фиг. 1 приведена зависимость прочности при сжатии бетонов ЦКС и ЦКС-М от температуры нагрева.In FIG. 1 shows the dependence of the compressive strength of concrete TsKS and TsKS-M on the heating temperature.

На фиг. 2 приведена зависимость прочности при сжатии бетонов ОКА и ОКА-М от температуры нагрева.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the compressive strength of OKA and OKA-M concretes on the heating temperature.

На фиг. 3 приведено сравнение предела прочности на сжатие образцов бетонов ЦКС с образцами с нанесенным покрытием (П) на основе композиции ОС-51-03.In FIG. Figure 3 shows a comparison of the compressive strength of CKS concrete specimens with coated specimens (P) based on OS-51-03 composition.

На фиг. 4 приведено сравнение предела прочности на сжатие образцов бетонов ЦКС-М с образцами с нанесенным покрытием (П) на основе композиции ОС-51-03.In FIG. Figure 4 compares the compressive strength of TsKS-M concrete specimens with coated specimens (P) based on OS-51-03 composition.

На фиг. 5 приведено сравнение предела прочности на сжатие образцов бетонов ОКА с образцами с нанесенным покрытием (П) на основе композиции ОС-51-03.In FIG. Figure 5 compares the compressive strength of OKA concrete samples with coated samples (P) based on OS-51-03 composition.

На фиг. 6 приведено сравнение предела прочности на сжатие образцов бетонов ОКА-М с образцами с нанесенным покрытием (П) на основе композиции ОС-51-03.In FIG. Figure 6 compares the compressive strength of OKA-M concrete specimens with coated specimens (P) based on OS-51-03 composition.

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. При этом 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.Organosilicate compositions are suspensions of fine layered silicates and metal oxides in toluene solutions of branched polyorganosiloxanes - organosilicon varnishes. In some cases, special additives are introduced into the composition of organosilicate compositions (OS) to impart special properties. In this case, the main components that determine the complex and the level of properties are organosilicon polymers, the main chains of which are built from alternating silicon and oxygen atoms, and the organic components are represented by hydrocarbon radicals combined with silicon.

После испарения растворителя и отверждения ОС образуют полимерный композиционный материал с полиорганосилоксановой матрицей. При этом гидрофобность и такие физико-химические свойства как стойкость к температурным нагрузкам обеспечиваются природой органического радикала у атома кремния, молекулярной и надмолекулярной структурой пленкообразователя.After evaporation of the solvent and curing OS form a polymer composite material with a polyorganosiloxane matrix. At the same time, hydrophobicity and such physicochemical properties as resistance to temperature loads are provided by the nature of the organic radical at the silicon atom, the molecular and supramolecular structure of the film former.

Состав ОС придает покрытию высокие эксплуатационные показатели: атмосферостойкость, т.е. способность противостоять впитыванию воды из влажной среды, химическую стойкость, а также позволяет обеспечить работу в широком интервале температур от -60 до +700°С.The composition of the OS gives the coating high performance: weather resistance, i.e. the ability to resist the absorption of water from a humid environment, chemical resistance, and also allows for operation in a wide temperature range from -60 to +700 ° C.

В процессе изготовления 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.In the process of OS manufacturing, the mechanochemical grafting of polyorganosiloxane molecules on the surface of filler silicon particles takes place. As a result of this process, zones of the compacted structure of the film former are formed near the surface of the filler. With a high volume content of the filler, the entire film former will be involved in this zone. This leads to a maximum of mechanical and adhesive strength, as well as the insulating ability of the coating.

В предпочтительном варианте полезной модели защитное покрытие может быть выполнено из органосиликатной композиции ОС-51-03.In a preferred embodiment of the utility model, the protective coating can be made from the OS-51-03 organosilicate composition.

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.Coatings made of OS-51-03 weather-resistant organosilicate compositions of various colors have high weather resistance, and are also vapor-permeable and hydrophobic; The advantage is also a high maintainability in case of any violations of the coatings.

Состав органосиликатной композиции в предпочтительном варианте является следующим:The composition of the organosilicate composition in the preferred embodiment is as follows:

Отвердитель:Hardener:

тетрабутоксититан 0,1-0,3%tetrabutoxytitanium 0.1-0.3%

Основной состав:Main cast:

полиорганосилоксаны с концевыми силанольными группами,polyorganosiloxanes with end silanol groups,

слоистые гидросиликаты,layered hydrosilicates,

оксиды переходных металлов.transition metal oxides.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что специализированные бетоны типа ОКА, ОКА-М, ЦКС и ЦКС-М в условиях термического нагружения при обработке органосиликатным покрытием демонстрируют повышенную прочность при сжатии, как показано на фиг. 1-6.The conducted experimental studies have shown that specialized concretes such as OKA, OKA-M, TsKS and TsKS-M under thermal loading conditions when treated with an organosilicate coating demonstrate increased compressive strength, as shown in Fig. 1-6.

Для проведения исследования были изготовлены образцы одного объема и формы из бетонов указанных марок. После выдержки в течение 28 суток были определены их физические свойства, такие как распределение воды, водопоглощение, плотность и прочность на сжатие.For the study, samples of the same volume and shape were made from concrete of the indicated grades. After holding for 28 days, their physical properties were determined, such as water distribution, water absorption, density and compressive strength.

С целью обеспечения надежной антикоррозионной защиты в облицовки внутренней защитной оболочки контайнмента широко используется комбинированное защитное покрытие, включающее металлизацию стальной поверхности оболочки алюминием и последующее нанесение на него органосиликатной композиции ОС-51-03. Данное защитное покрытие хорошо проявило себя на металлических поверхностях, в том числе и при термическом воздействии. В связи с эти в отдельную серию экспериментов было выделено определение предела прочности на сжатие образцов покрытых органосиликатной композицией ОС-51-03. Нанесение органосиликатного покрытия производилось в соответствии с ТУ 84-725-78 «Композиции органосиликатные», в один слой не более 200 мкм до полного высыхания. Образцы после сушки на воздухе покрытые композицией ОС-51-03 нагревались в муфельной печи в интервале температур от 100 до 1000°С с шагом в 100°С. После термической обработки образцы также испытывали на прочность при сжатии.In order to provide reliable anticorrosion protection in the lining of the inner containment containment, a combined protective coating is widely used, including metallization of the steel surface of the shell with aluminum and subsequent application of the organosilicate composition OS-51-03 to it. This protective coating has shown itself well on metal surfaces, including thermal exposure. In connection with this, the determination of the compressive strength of samples coated with OS-51-03 organosilicate composition was singled out as a separate series of experiments. The organosilicate coating was applied in accordance with TU 84-725-78 "Organosilicate compositions", in one layer no more than 200 microns until completely dry. After drying in air, the samples coated with composition OS-51-03 were heated in a muffle furnace in the temperature range from 100 to 1000°C with a step of 100°C. After heat treatment, the samples were also tested for compressive strength.

Полученные результатыResults

Для образцов ОКА с увеличением сроков твердения до 14 суток происходит рост плотности и прочности бетона. Далее при твердении происходит разрыхление структуры вследствие перекристаллизации продуктов гидратации высокоглиноземистого цемента, которое приводит к незначительному снижению плотности, однако прочность образцов бетона постоянно возрастает. Прочность, определенная на 28 сутки, составляет 32,7 МПа, что соответствует требованиям по прочности при сжатии указанным в ТУ 1569-386-02068474-2008 для бетонов ОКА - не менее 20 МПа.For OKA samples, with an increase in hardening time up to 14 days, an increase in the density and strength of concrete occurs. Further, during hardening, the structure loosens due to recrystallization of the hydration products of high-alumina cement, which leads to a slight decrease in density, but the strength of concrete samples is constantly increasing. The strength determined on the 28th day is 32.7 MPa, which meets the requirements for compressive strength specified in TU 1569-386-02068474-2008 for OKA concrete - at least 20 MPa.

Поведение бетона на основе смеси ОКА-М имеет аналогичный характер с бетоном на основе смеси ОКА. Прочность, определенная на 28-е сутки составляет 38,5 МПа, что также выше нормативных требований (не менее 20 МПа) по ТУ 1569-417-02068474-2008 для бетонов ОКА-М.The behavior of concrete based on the OKA-M mixture is similar to concrete based on the OKA mixture. The strength determined on the 28th day is 38.5 MPa, which is also higher than the regulatory requirements (at least 20 MPa) according to TU 1569-417-02068474-2008 for OKA-M concretes.

Прочность образцов ЦКС-М в 28-ми суточном возрасте составляет 25,1 МПа, что соответствует нижнему пределу соответствия требования ТУ 1569-415-02068474-2008 [8] для бетонов ЦКС-М.The strength of TsKS-M samples at 28 days of age is 25.1 MPa, which corresponds to the lower limit of compliance with the requirements of TU 1569-415-02068474-2008 [8] for TsKS-M concretes.

С увеличением сроков твердения происходит рост прочности бетона ЦКС, которая к 28-ми суткам твердения достигает значения 22,75 МПа. Согласно ТУ 1569-385-02068474-2008 [9] прочность бетона ЦКС должна быть в пределах 25-30 МПа. Полученные экспериментальные значения прочности при сжатии на 9% ниже указанных в ТУ, что может быть связано с большим количеством воды затворения и с использованием в качестве наполнителя (заполнителя) высокодисперсных инертных материалов, которые для своего смачивания берут значительное количество воды, исключая ее из процесса гидратации. Об этом свидетельствует и высокое значение свободной воды (от 4,32 до 4,69 мас.%) в затвердевшей композиции и низкое (от 1,66 до 1,99 мас.%), практически не изменяющееся количество связанной воды. Общее содержание воды находится в пределах от 5,98 до 6,68 мас.%With an increase in the hardening time, an increase in the strength of CFB concrete occurs, which by the 28th day of hardening reaches a value of 22.75 MPa. According to TU 1569-385-02068474-2008 [9], the strength of CFB concrete should be within 25-30 MPa. The obtained experimental values of compressive strength are 9% lower than those indicated in the specifications, which may be due to the large amount of mixing water and the use of highly dispersed inert materials as a filler (aggregate), which take a significant amount of water for their wetting, excluding it from the hydration process . This is also evidenced by the high value of free water (from 4.32 to 4.69 wt.%) in the hardened composition and the low (from 1.66 to 1.99 wt.%), practically unchanged amount of bound water. The total water content is in the range from 5.98 to 6.68 wt.%

Полученные в результате термической обработки результаты приведены в таблице 1.The results obtained as a result of heat treatment are shown in Table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Данные таблицы 1 показывают, что количество связанной воды в бетонах типа ОКА в процессе твердения увеличивается (с 1,88 до 5,3 мас.%), что связано с продолжающимся процессом образования новых гидратных фаз и их перекристаллизацией. Этот процесс и определяет прирост прочности образцов. Общее количество воды изменяется в пределах от 4,90 до 6,78 мас.%.The data in Table 1 show that the amount of bound water in concretes of the OKA type increases during hardening (from 1.88 to 5.3 wt.%), which is associated with the ongoing process of formation of new hydrated phases and their recrystallization. This process determines the increase in the strength of the samples. The total amount of water varies from 4.90 to 6.78 wt.%.

В бетонных образцах на основе ОКА-М количество связанной воды увеличивается (от 1,75 до 4,14 мас.%), с увеличением срока твердения, что говорит об увеличении количества гидратных новообразований в процессе твердения и тем самым упрочнения структуры. Общее количество воды изменяется в пределах от 3,59 до 7,63 мас.%. Количество свободной воды в процессе твердения несколько повышается, что связано с большей гигроскопичностью модифицирующего компонента смеси ОКА-М - железорудных окатышей, которые могут в небольших количествах брать воду из окружающей среды.In concrete samples based on OKA-M, the amount of bound water increases (from 1.75 to 4.14 wt.%), with an increase in the hardening period, which indicates an increase in the number of hydrate neoplasms in the process of hardening and thereby strengthening the structure. The total amount of water varies from 3.59 to 7.63 wt.%. The amount of free water in the process of hardening slightly increases, which is associated with the greater hygroscopicity of the modifying component of the OKA-M mixture - iron ore pellets, which can take water from the environment in small quantities.

Количество связанной воды для бетона ЦКС-М растет не значительно (от 1,70 до 1,97 мас.%) из-за низкого содержания цементной составляющей. При этом количество свободной воды практически постоянное (4,44-4,45 мас.%), что свидетельствует о водоудерживающей способности высокодисперсного наполнителя. Общее содержание воды находится в пределах от 6,14 до 6,42 мас.%.The amount of bound water for concrete TsKS-M does not increase significantly (from 1.70 to 1.97 wt.%) due to the low content of the cement component. At the same time, the amount of free water is practically constant (4.44-4.45 wt.%), which indicates the water-retaining capacity of the finely dispersed filler. The total water content is in the range from 6.14 to 6.42 wt.%.

Водопоглощение, определенное на образцах ОКА и ОКА-М, характеризует открытую пористость образцов, так для составов на основе смеси ОКА и ОКА-М водопоглощение составляет 19 об.% и 20,1 об.%, соответственно.Water absorption determined on OKA and OKA-M samples characterizes the open porosity of the samples, so for compositions based on a mixture of OKA and OKA-M, water absorption is 19 vol.% and 20.1 vol.%, respectively.

Водопоглощение составов на основе смеси ЦКС и ЦКС-М составляет 42 об.% и 40 об.%, соответственно. Большое значение водопоглощения связано с высоким содержанием инертного высокодисперсного наполнителя (50%), что не позволяет создать прочную непроницаемую структуру твердения композиции.The water absorption of compositions based on a mixture of TsKS and TsKS-M is 42 vol.% and 40 vol.%, respectively. The high value of water absorption is associated with a high content of inert finely dispersed filler (50%), which does not allow creating a strong impermeable hardening structure of the composition.

Термическое воздействие оказывает значительное влияние на структуру и свойства бетонов, во многих случаях приводящее к изменению их свойств.Thermal impact has a significant impact on the structure and properties of concrete, in many cases leading to a change in their properties.

Изменение свойств при термообработке может быть значительным, что должно быть учтено, в частности при проектировании АЭС.The change in properties during heat treatment can be significant, which should be taken into account, in particular, when designing nuclear power plants.

Исследования прочностных характеристик бетонов в условиях термического воздействия проводили в муфельной печи путем нагревания образцов после достижения проектного возраста.Studies of the strength characteristics of concrete under thermal exposure conditions were carried out in a muffle furnace by heating the samples after reaching the design age.

В результате термообработки в бетонах протекают различные физико-химические процессы, которые обусловливают поведение бетонов.As a result of heat treatment, various physical and chemical processes occur in concrete, which determine the behavior of concrete.

Исследования показали, что при термической обработке бетонов на основе смесей ЦКС и ЦКС-М с увеличением температуры обработки происходит снижение прочности при сжатии образцов. Снижение происходит ступенчато, в интервале температур от комнатной до 400°С, после в интервале 400-600°С происходит некоторое замедление снижения прочности при сжатии, а после 600°С плотность опять снижается (фиг. 1).Studies have shown that during the heat treatment of concretes based on mixtures of TsKS and TsKS-M, with an increase in the treatment temperature, the compressive strength of the samples decreases. The decrease occurs stepwise, in the temperature range from room temperature to 400°C, after that, in the range of 400-600°C, there is some slowdown in the decrease in compressive strength, and after 600°C, the density decreases again (Fig. 1).

Такое поведение бетона отражает процессы, которые в нем протекают в различных диапазонах температур:This behavior of concrete reflects the processes that take place in it in different temperature ranges:

200-400°С - происходит удаление воды из гидросиликатов кальция (дегидратация);200-400°C - water is removed from calcium hydrosilicates (dehydration);

405-480°С - происходит разложение гидрооксида кальция;405-480°C - calcium hydroxide decomposes;

700-800°С - происходит полная дегидротация гидросиликатов и гидроалюминатов;700-800°C - complete dehydration of hydrosilicates and hydroaluminates occurs;

1000°С - происходит полиморфный переход силиката кальция (C2S в β-C2S).1000°C - there is a polymorphic transition of calcium silicate (C 2 S in β-C 2 S).

На фиг. 2 представлена зависимость предела прочности на сжатие для бетонов состава ОКА и ОКА-М. При нагревании образцов бетонов состава ОКА до температуры 200°С происходит падение прочности на 40%. Падение прочности связано с фазовым переходом бетона гексагональной фазы в кубическую форму. При дальнейшей термической обработке до 400°С происходит процесс разложения и обезвоживания Al(ОН)3. В этом же температурном интервале происходит удаление значительного количества кристаллизационной воды, снижение прочности на 57,5%. На этом участке происходит уплотнение образца вследствие развивающегося процесса спекания, что замедляет скорость потерю прочности. При температуре 1000°С происходит резкое падение прочности.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the compressive strength for concretes of the composition OKA and OKA-M. When the samples of concrete of the OKA composition are heated to a temperature of 200°C, the strength drops by 40%. The drop in strength is associated with the phase transition of concrete from the hexagonal phase to the cubic form. With further heat treatment up to 400°C, the process of decomposition and dehydration of Al(OH) 3 occurs. In the same temperature range, a significant amount of crystallization water is removed, the strength is reduced by 57.5%. In this area, the sample is compacted due to the developing sintering process, which slows down the rate of strength loss. At a temperature of 1000°C there is a sharp drop in strength.

Изменение прочности обработанных и не обработанных органической композицией образцов представлены на фиг. 3-6.The change in the strength of the samples treated and not treated with the organic composition is shown in Figs. 3-6.

Вид кривых на разных фигурах чертежей аналогичен друг другу, при этом можно выделить 3 основные области. Первая область - 200-400°С: на этом участке происходит значительное увеличение прочности обработанных органической композицией образцов. Вероятно, это связано с герметизацией поверхности образцов при высыхании органической композиции и созданием под непроницаемой коркой условий близких к условиям тепловлажностной обработки, при применении которой происходит значительная интенсификация синтеза основных фаз, обеспечивающих увеличение прочности. Далее при повышении температуры происходит полное выгорание органики из органической композиции, на поверхности остается белый порошок наполнителя, по данным рентгенофлуоресцентного анализа, он представлен фазой СаСО3. На участке от 600 до 800°С происходит процесс разложения карбоната кальция, который применяется в качестве наполнителя в ОС-51-03. Образовавшийся активный оксид кальция вступает в реакцию с компонентами бетона с образованием основных кальцийсодержащих фаз, а также приводит к залечиванию дефектов на поверхности. Протекание этих процессов обеспечивает увеличение прочности образцов бетонов покрытых ОС-51-03 относительно не покрытых органической композицией.The appearance of the curves in different figures of the drawings is similar to each other, while 3 main areas can be distinguished. The first region - 200-400°C: in this area there is a significant increase in the strength of the samples treated with the organic composition. This is probably due to the sealing of the surface of the samples during the drying of the organic composition and the creation under the impermeable crust of conditions close to those of heat and moisture treatment, which significantly intensifies the synthesis of the main phases, which provide an increase in strength. Further, with an increase in temperature, the organics completely burn out from the organic composition, a white powder of the filler remains on the surface, according to X-ray fluorescence analysis, it is represented by the CaCO 3 phase. In the area from 600 to 800°C, the process of decomposition of calcium carbonate occurs, which is used as a filler in OS-51-03. The resulting active calcium oxide reacts with concrete components to form the main calcium-containing phases, and also leads to the healing of defects on the surface. The course of these processes provides an increase in the strength of concrete samples coated with OS-51-03 relative to those not coated with an organic composition.

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы. Нагревание бетонов при всех температурах выше 200°С приводит к снижению прочностных характеристик. Ход кривых зависимостей изменения прочности от температуры нагрева для всех бетонов схож. Бетоны на основе портландцемента (ЦКС) теряют прочность быстрее, чем бетоны на основе высокоглиноземистого цемента (ОКА), как бетоны на основе высокоглиноземистого цемента имеют более тугоплавкую основу.Based on the data obtained, the following conclusions can be drawn. Heating of concrete at all temperatures above 200°C leads to a decrease in strength characteristics. The curves of the dependences of the change in strength on the heating temperature for all concretes are similar. Concretes based on Portland cement (PCC) lose strength faster than concretes based on high alumina cement (HCA), as concretes based on high alumina cement have a more refractory base.

Был проведен сравнительный анализ полученных данных по свойствам образцов специализированных бетонов с образцами, покрытыми органосиликатной композицией ОС-51-03.A comparative analysis of the obtained data on the properties of samples of specialized concretes with samples coated with organosilicate composition OS-51-03 was carried out.

Было установлено положительное влияние покрытия образцов всех марок бетона композицией ОС-51-03 на прочность покрытых образцов в сравнении с непокрытыми при нагреве до 800°С. Обработка органической композицией ОС-51-03 образцов бетонов, и последующая их температурная обработка приводит к значительному увеличению предела прочности при сжатии для всех составов бетонов на участках температур от 200 до 800°С. В интервале температур 400 до 800°С увеличение прочности составляет от 15 до 30%, что является существенным преимуществом при протекании тяжелой аварии.It was found that the coating of samples of all concrete grades with composition OS-51-03 had a positive effect on the strength of coated samples in comparison with uncoated samples when heated to 800°C. Processing organic composition OS-51-03 samples of concrete, and their subsequent heat treatment leads to a significant increase in compressive strength for all compositions of concrete in the temperature range from 200 to 800°C. In the temperature range of 400 to 800°C, the increase in strength is from 15 to 30%, which is a significant advantage in the course of a severe accident.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

Устройство локализации расплава может быть применено в атомной отрасли и обеспечивает безопасность использования АЭС при тяжелых авариях.The melt localization device can be used in the nuclear industry and ensures the safety of the use of nuclear power plants in severe accidents.

Claims (2)

1. Устройство локализации расплава, включающее охлаждаемый корпус и направляющий элемент для организации движения расплава, отличающееся тем, что на направляющий элемент 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.1. A melt localization device, including a cooled body and a guide element for organizing the movement of the melt, characterized in that the guide element is coated with an outer layer of protective enamel, made in the form of a suspension of finely dispersed thermally activated silicates, titanium dioxide and chromium (III) oxide in a toluene solution of polydimethylsiloxane containing silanol groups, and a hardener. 2. Устройство локализации расплава по п. 1, отличающееся тем, что слой защитной эмали имеет толщину в диапазоне 100-200 мкм.2. The melt localization device according to claim 1, characterized in that the protective enamel layer has a thickness in the range of 100-200 microns.
RU2023112499U 2023-05-15 MELT LOCALIZATION DEVICE RU219060U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU219060U1 true RU219060U1 (en) 2023-06-27

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996031884A1 (en) * 1995-04-05 1996-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Device for catching melt-down products from a reactor pressure vessel
RU2253914C2 (en) * 2003-08-18 2005-06-10 Хабенский Владимир Бенцианович System of localization and cooling of the corium of the emergency nuclear water-cooled type
RU100327U1 (en) * 2010-06-17 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП") MELT LOCALIZATION DEVICE
KR101585841B1 (en) * 2014-10-20 2016-01-15 한국수력원자력 주식회사 Core catcher having enhanced core cooling performance
RU2576517C1 (en) * 2014-12-16 2016-03-10 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" System for localisation and cooling of water-water nuclear reactor core region melt
CN105551541B (en) * 2015-12-16 2020-06-23 中国核电工程有限公司 Reactor core melt grouping trapping and cooling system
RU2750204C1 (en) * 2020-11-10 2021-06-24 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" System for localization and cooling of core melt of nuclear reactor
RU2750230C1 (en) * 2020-11-10 2021-06-24 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996031884A1 (en) * 1995-04-05 1996-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Device for catching melt-down products from a reactor pressure vessel
RU2253914C2 (en) * 2003-08-18 2005-06-10 Хабенский Владимир Бенцианович System of localization and cooling of the corium of the emergency nuclear water-cooled type
RU100327U1 (en) * 2010-06-17 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП") MELT LOCALIZATION DEVICE
KR101585841B1 (en) * 2014-10-20 2016-01-15 한국수력원자력 주식회사 Core catcher having enhanced core cooling performance
RU2576517C1 (en) * 2014-12-16 2016-03-10 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" System for localisation and cooling of water-water nuclear reactor core region melt
CN105551541B (en) * 2015-12-16 2020-06-23 中国核电工程有限公司 Reactor core melt grouping trapping and cooling system
RU2750204C1 (en) * 2020-11-10 2021-06-24 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" System for localization and cooling of core melt of nuclear reactor
RU2750230C1 (en) * 2020-11-10 2021-06-24 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ye et al. Properties of an aged geopolymer synthesized from calcined ore-dressing tailing of bauxite and slag
Rougeau et al. Ultra high performance concrete with ultrafine particles other than silica fume
Ye Autogenous formation and smart behaviors of nitrite-and nitrate-intercalated layered double hydroxides (LDHs) in Portland cement-metakaolin-dolomite blends
CN108516849B (en) Zirconium mullite brick for cement kiln and preparation method thereof
JP4658068B2 (en) Method for suppressing reaction between molten metal and heat-resistant material
CN108640628B (en) Haematitum zeolite perlite phase change intelligent board
Ghadir et al. Effects of sodium chloride on the mechanical strength of alkali activated volcanic ash and slag pastes under room and elevated temperatures
Sam et al. Thermo-physical and mechanical investigation of cementitious composites enhanced with microencapsulated phase change materials for thermal energy storage
Saleh et al. Characterizations of mortar-degraded spinney waste composite nominated as solidifying agent for radwastes due to immersion processes
Freidin et al. Bricks made of coal fly-ash and slag, cured in the open air
Khater Influence of metakaolin on resistivity of cement mortar to magnesium chloride solution
Zhang et al. Effect of cementitious capillary crystalline waterproofing coating on the gas permeability of mortar
RU219060U1 (en) MELT LOCALIZATION DEVICE
Sakr et al. Effect of coatings on concrete resistance to physical salt attack
CN111807778A (en) Concrete for shielding radiation
BRPI0808812B1 (en) molded refractory concrete, prefabricated or finished refractory block, and their use in a blast furnace liner
Su-Cadirci et al. Freeze-thaw resistance of pozzolanic hydrated lime mortars
CN111377648A (en) Magnesium-based temperature-control humidity-control efficient anti-cracking agent for cement concrete and preparation method and application thereof
Yuan et al. A study on the properties and working mechanism of a waterborne polyurethane-modified silicate-based coating
SK284058B6 (en) Ceramic product based on lithium aluminium silicate
Calvo et al. The effect of nanoparticles on the self-healing capacity of high performance concrete
Ghattas et al. Cement-polymer composite containers for radioactive wastes disposal
Jo et al. Strength and hardening characteristics of activated fly ash mortars
Salmana et al. Investigation of the Effect of Microcapsule Additive on Mechanical and Physical Properties of Concrete
JP3238385B2 (en) Lining material