RU2777279C1 - Reactor and method for ensuring reactor safety in case of core meltdown - Google Patents
Reactor and method for ensuring reactor safety in case of core meltdown Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777279C1 RU2777279C1 RU2021122479A RU2021122479A RU2777279C1 RU 2777279 C1 RU2777279 C1 RU 2777279C1 RU 2021122479 A RU2021122479 A RU 2021122479A RU 2021122479 A RU2021122479 A RU 2021122479A RU 2777279 C1 RU2777279 C1 RU 2777279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit
- fluid
- reactor
- housing
- steam generator
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 119
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 39
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 32
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 69
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 15
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 11
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 10
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 2
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 231100000817 safety factor Toxicity 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к области обеспечения безопасности ядерных установок и конкретнее к управлению серьезными авариями на ядерных реакторах с водой под давлением (PWR). Еще конкретнее, настоящее изобретение применимо к управлению авариями, влекущими за собой образование ванны расплава активной зоны на дне корпуса, вследствие возникновения серьезной аварийной ситуации в контексте стратегии сохранения или удержания расплава активной зоны в корпусе.The invention relates to the field of safety of nuclear installations and more specifically to the management of serious accidents in nuclear pressurized water reactors (PWR). Even more specifically, the present invention is applicable to the management of accidents involving the formation of a core molten pool at the bottom of the vessel due to the occurrence of a serious emergency in the context of a strategy for maintaining or retaining the core melt in the vessel.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Ядерная установка типа PWR проиллюстрирована на Фигурах 1 и 2.A PWR type nuclear facility is illustrated in Figures 1 and 2.
В общем такая установка содержит защитную оболочку 600, внутри которой размещен реактор 1. Реактор 1 содержит корпус 10, образующий вместе с крышкой 20 герметичную оболочку. Эта герметичная оболочка вмещает тепловыделяющие сборки активной зоны 30. На Фигуре 2 для наглядности активная зона представлена областью с пунктирными линиями.In general, such a plant comprises a
Корпус 10 дополнительно содержит по меньшей мере одно так называемое входное отверстие 13 для холодной текучей среды, соединенное с первым контуром 100, и по меньшей мере одно так называемое выходное отверстие 14 для горячей текучей среды, также соединенное с первым контуром 100. В первом контуре 100 циркулирует вода под давлением.The
Таким образом, во время нормальной работы реактора 1 первый контур 10 предусматривает перенос тепла от активной зоны 30 по направлению ко второму контуру 200, внутри которого также циркулирует вода.Thus, during normal operation of the
Второй контур 200 содержит один и предпочтительно группу парогенераторов 210. Теплообмен между первым контуром 100 и вторыми контурами 200 выполняется внутри парогенераторов 210. В примере, проиллюстрированном на Фигуре 1, петля 214 первого контура 100 проиллюстрирована в парогенераторе 210.The
Упрощенные схемы на Фигурах 1 и 2 иллюстрируют другие абсолютно классические элементы первого контура 100 и активной зоны 30 реактора 1, такие как: управляющие стержни 40, гидравлический насос 102 на входе в корпус 10 для осуществления циркуляции воды в первом контуре 100, компенсатор 110 давления на выходе из корпуса 10, защитная оболочка 600 и конструкции, образующие порог 601 и стенки 602, ограничивающие шахту 603 корпуса.The simplified diagrams in Figures 1 and 2 illustrate other absolutely classic elements of the
По-прежнему во время нормальной работы реактора 1 при прохождении в парогенератор 210 часть воды второго контура 200 испаряется и достигает устройства преобразования энергии, такого как турбина 220, приводимого в действие с возможностью перемещения путем сброса давления пара. Впоследствии механическая энергия на выходе из турбин 220 преобразуется в электрическую энергию генераторами 500 и трансформаторами 510 перед ее транспортировкой к местам потребления.Still during normal operation of the
На выходе из турбин 220 текучая среда конденсируется в конденсаторе 230 перед тем, как снова впрыскиваться в парогенераторы 210 с помощью насоса 240.At the outlet of
Для того, чтобы конденсировать пар, полученный из турбин 220, конденсатор 230 охлаждается с помощью незамкнутого контура 300, питаемого источником 310 воды, таким как река. Этот контур 300 также содержит подъемные насосы 320, 330 и охлаждающую башню 340.In order to condense the steam produced from the
Когда ясно видно на схеме на Фигуре 1, вода первого контура 100 предназначена для отбора калорий, образованных реактором 1, для того, чтобы передавать их во второй контур 200 для преобразования их в электричество посредством системы преобразования энергии, такой как турбогенератор. Во время нормальной работы активная зона 30 является критически важной, и произведенная тепловая мощность отводится первым контуром 100. Контроль критичности активной зоны гарантируется положением управляющих стержней 40 в активной зоне 30, а также содержанием водорастворимого бора в воде первого контура.As clearly seen in the diagram in Figure 1, the water in the
Разные аварийные сценарии, такие как авария с потерей теплоносителя первого контура с большой пробоиной, в сочетании с усугубляющими факторами, такими как выход из строя классифицированных аварийных систем, могут приводить к возникновению серьезной аварийной ситуации.Various emergency scenarios, such as a large-hole loss of primary coolant accident, combined with aggravating factors, such as the failure of classified emergency systems, can lead to a major emergency.
В дальнейшем из этого следует, что активная зона 30 переходит в состояние расплавления с образованием расплава активной зоны. Расплав активной зоны представляет собой частичный или полный набор расплавленных тепловыделяющих сборок внутренностей 10 корпуса в расплавленном состоянии. Расплав активной зоны течет под действием силы тяжести на дно 12 корпуса 10 и образует там ванну. Следовательно, расплав активной зоны содержит весь или только часть запаса расплавленных тепловыделяющих сборок, содержащего все твердые продукты деления и остаточную тепловую мощность, связанную с ними.Further, it follows that the
На Фигурах 3А-3С проиллюстрирована очень схематичным образом серьезная авария корпуса PWR с образованием ванны расплава активной зоны и затем продавливанием корпуса.Figures 3A-3C illustrate in a very schematic way a severe PWR vessel failure with core molten pool formation and then vessel bursting.
На Фигуре 3А проиллюстрированы распад и частичное расплавление активной зоны 30, образование расплава 70 активной зоны и появление ванны 71 расплава 70 активной зоны на дне 12 корпуса 10. Известным образом при образовании ванны 71 расплава 70 активной зоны поверхностный слой 72 жидкого металла появляется на свободной поверхности ванны 71. Часть тепловой мощности ванны 71 расплава 70 активной зоны передается этому слою 72.Figure 3A illustrates the disintegration and partial melting of the
На Фигуре 3B проиллюстрировано очень схематичным образом появление этого металлического слоя 72 (чья толщина намеренно преувеличена для наглядности). Область, обозначенная ссылочной позицией A, иллюстрирует начало продавливания корпуса 10 металлическим слоем 72. Это продавливание корпуса 10 обусловлено явлением, обычно называемым «эффект фокусировки». Металлический слой 72 является хорошим теплопроводником и поглощает большую часть тепловой энергии ванны 71 расплава активной зоны. Эффект фокусировки соответствует ситуации, в которой металлический слой 72 передает часть его тепла за счет проводимости по малой поверхности боковых стенок 11 корпуса 10. Эта тепловая мощность, фокусирующаяся на малой поверхности, может приводить к продавливанию стенок 11 корпуса 10.Figure 3B illustrates in a very schematic way the appearance of this metal layer 72 (whose thickness is deliberately exaggerated for clarity). The region denoted by reference numeral A illustrates the start of the
На Фигуре 3С проиллюстрировано завершение продавливания корпуса 10. Расплав 70 активной зоны затем выливается в шахту 603 корпуса. Более того, при непосредственном контакте между расплавом активной зоны и охлаждающей водой, содержащейся в шахте 603, происходят взрывы, называемые паровыми взрывами (резкий сброс давления воды и расширение пара), и образование водорода. Эти последствия неприемлемы в связи с риском разрушения третьего защитного барьера, образованного оболочкой 600 реактора. Риск продавливания корпуса в ситуации смоченной шахты 603 корпуса 10 должен быть исключен. В дополнение, необходимо избегать неуправляемых распространений расплава 70 активной зоны - высокорадиоактивного материала, имеющего очень высокую тепловую мощность. Распространение расплава 70 активной зоны на уровне порога 601 создает риск продавливания последнего и прохождения вниз до потенциальных областей грунтовых вод.Figure 3C illustrates the completion of the shearing of the
Существует два режима управления расплавом активной зоны в случае серьезной аварии в PWR в зависимости от разработчиков ядерного котла PWER. Первый ряд решений, называемых «удержание вне корпуса», состоит в том, чтобы позволять расплаву 70 активной зоны продавливать корпус 10 при сбросе давления в первом контуре и протекать в область, предназначенную для распределения расплава активной зоны и для управления его охлаждением. Этот тип решений имеет недостаток, заключающийся в том, что для приема и распределения расплава активной зоны требуется внушительная платформа, называемая рекуператором, что значительно отягощает строящуюся конструкцию и увеличивает затраты на инфраструктуру оболочки реактора. Другой серьезный недостаток относится к демонстрации целостности третьего защитного барьера, образованного оболочкой реактора, для избежания загрязнения окружающей среды, так как защитный барьер, образованный первым контуром, был разрушен.There are two modes of core melt control in the event of a severe accident in a PWR depending on the developers of the PWER nuclear boiler. The first set of solutions, referred to as "out-of-vessel containment", is to allow the
Второй ряд решений, называемых «удержание внутри корпуса» или обозначаемых аббревиатурой IVR, состоит в применении систем для удержания расплава 70 активной зоны внутри корпуса 10 путем избежания продавливания последнего.The second set of solutions, referred to as "containment within the housing" or abbreviated as IVR, consists in the use of systems to contain the
В этом ряде решений одна стратегия стремится к удержанию расплава 70 активной зоны в корпусе 10 и к отбору его остаточной мощности через стенку корпуса 10 посредством внешнего охлаждения, в частности, посредством установки контура с (естественной или принудительной) конвекцией после смачивания шахты 602 корпуса 10.In this series of solutions, one strategy seeks to retain the
Этот тип решений описан, например, в документе WO2009/053322. В этом документе насос, расположенный на дне корпуса, позволяет увеличивать принудительную конвекцию воды, расположенной в шахте 603 корпуса, в контакте с внешней стенкой корпуса 10.This type of solution is described, for example, in document WO2009/053322. In this document, a pump located at the bottom of the housing allows increased forced convection of the water located in the
Также может быть установлена естественная циркуляция воды в контакте с корпусом, затем испаряющейся и снова конденсирующейся в верхнем участке оболочки. Этот тип решений предложен для управления отводом остаточной мощности в случае серьезной аварии в реакторе AP1000 компании Westinghouse™. Это средство охлаждения является полностью пассивным в отличие от решения, описанного в документе WO2009/053322.A natural circulation of water can also be established in contact with the body, then evaporating and condensing again in the upper section of the shell. This type of solution is proposed to control the removal of residual power in the event of a major accident at the Westinghouse™ AP1000 reactor. This cooling means is completely passive, unlike the solution described in WO2009/053322.
Более того, в зависимости от рассмотренных допущений, касающихся толщины металлического слоя 72 в месте возникновения эффекта фокусировки, по-прежнему остается вероятность недостижения достаточных характеристик охлаждения для избежания продавливания корпуса. По этой причине в общем, даже в контексте управления IVR при серьезной аварии, описаны комплементарные устройства для устранения риска, связанного с водородом, и исследование по ограничению последствий парового взрыва с предусмотрением дополнительного средства для того, чтобы справляться с допущением наихудшего случая продавливания корпуса.Moreover, depending on the assumptions considered regarding the thickness of the
Стратегия IVR, описанная в документе FR2763168, состоит в предусмотрении устройства для извлечения расплава активной зоны на дне корпуса. Расплав активной зоны течет под действием силы тяжести из активной зоны в этот рекуператор. Более того, предусмотрен впрыск воды под действием силы тяжести дополнительным резервуаром, соединенным с шахтой корпуса.The IVR strategy described in document FR2763168 is to provide a core melt extractor at the bottom of the vessel. The core melt flows under the action of gravity from the core to this recuperator. Moreover, gravity water injection is provided by an additional tank connected to the body shaft.
Это решение имеет недостаток, заключающийся в том, что оно требует наличия дополнительной системы, образованной рекуператором, что отягощает и по существу увеличивает размер корпуса реактора. В дополнение, средство впрыска воды в корпус, образованное резервуаром, непосредственно соединенным с первым контуром, является только вспомогательным средством впрыска, комплементарным к тем, которые уже имеются для устранения аварий разных размеров. Остаточное давление в первом контуре, преобладающее при возникновении серьезной аварии, требует предусмотрения значительной высоты для силы тяжести этого резервуара, что значительно отягощает строящуюся конструкцию.This solution has the disadvantage that it requires an additional system formed by the recuperator, which burdens and substantially increases the size of the reactor vessel. In addition, the means for injecting water into the housing, formed by the tank directly connected to the primary circuit, is only an auxiliary injection means, complementary to those already available to deal with accidents of various sizes. The residual pressure in the primary circuit, which prevails in the event of a serious accident, requires a significant height for the gravity of this tank, which greatly burdens the structure under construction.
Следовательно, все решения, которые были предложены для управления охлаждением расплава активной зоны, имеют недостатки. Существует необходимость разработки решения, ограничивающего и по возможности устраняющего по меньшей мере некоторых из этих недостатков. Настоящее изобретение преследует эту цель.Consequently, all solutions that have been proposed to control the cooling of the core melt have disadvantages. There is a need to develop a solution that limits and, if possible, eliminates at least some of these shortcomings. The present invention pursues this goal.
Другая цель настоящего изобретения состоит в уменьшении и по возможности исключении риска продавливания корпуса вследствие эффекта фокусировки.Another object of the present invention is to reduce and, if possible, eliminate the risk of shell bulging due to the focusing effect.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Для достижения по меньшей мере одной из этих целей настоящее изобретение предусматривает способ обеспечения безопасности ядерного реактора с водой под давлением в случае расплавления, по меньшей мере частично, активной зоны реактора с образованием ванны расплава активной зоны, причем реактор содержит, во время рабочей фазы, по меньшей мере:In order to achieve at least one of these objects, the present invention provides a method for ensuring the safety of a nuclear pressurized water reactor in the event of at least partial melting of the reactor core to form a core molten pool, the reactor comprising, during the operating phase, at least:
- первый контур, в котором текучая среда первого контура на водной основе предназначена для циркуляции, который выполнен так, что текучая среда первого контура проникает в корпус реактора и пересекает активную зону, содержащуюся внутри корпуса, для того, чтобы отбирать тепло, произведенное активной зоной,- a first circuit in which the water-based primary fluid is intended to be circulated, which is designed so that the primary fluid penetrates into the reactor vessel and crosses the core contained within the vessel in order to remove the heat generated by the core,
- второй контур, в котором текучая среда второго контура на водной основе предназначена для циркуляции, который изолирован по текучей среде от первого контура, содержит по меньшей мере один парогенератор и выполнен так, чтобы поглощать тепло от первого контура и преобразовывать его, по меньшей мере частично, в пар в парогенераторе.- a second circuit in which the water-based second circuit fluid is intended to circulate, which is fluidly isolated from the first circuit, contains at least one steam generator and is designed to absorb heat from the first circuit and convert it at least partially , into steam in the steam generator.
Способ содержит по меньшей мере следующий этап. В ответ на обнаружение события, характеризующего расплавление, по меньшей мере частично, активной зоны реактора с образованием ванны расплава активной зоны на дне корпуса и с образованием жидкометаллического слоя на поверхности ванны расплава активной зоны, способ предусматривает этап, на котором устанавливают второй контур в сообщении по текучей среде с первым контуром так, что текучая среда второго контура следует по первому контуру предпочтительно со стороны холодной ветви для протекания внутри корпуса по указанному жидкометаллическому слою ванны расплава активной зоны.The method comprises at least the following step. In response to the detection of an event characterizing the melting, at least in part, of the reactor core with the formation of a core molten pool at the bottom of the vessel and with the formation of a liquid metal layer on the surface of the core molten pool, the method includes the step of installing the second circuit in the message according to fluid with the first circuit so that the fluid of the second circuit follows the first circuit, preferably from the side of the cold leg to flow inside the housing over the specified liquid metal layer of the molten pool of the core.
Таким образом, текучая среда второго контура под давлением, обычно вода с давлением и температурой насыщения, содержащаяся во втором контуре и, в частности, в парогенераторе (парогенераторах), течет на дно корпуса по металлическому слою.Thus, the pressurized secondary circuit fluid, typically water at saturation pressure and temperature, contained in the secondary circuit, and in particular in the steam generator(s), flows to the bottom of the housing over the metal layer.
Следовательно, этот впрыск теплоносителя выполняют пассивным образом, так как вода второго контура находится под более высоким давлением, чем вода первого контура.Therefore, this injection of the coolant is carried out in a passive manner, since the water in the secondary circuit is at a higher pressure than the water in the primary circuit.
Обычно давление воды, содержащейся в парогенераторе, находится в диапазоне от 6 до 7 МПа, тогда как давление воды первого контура обычно ниже 2 МПа, когда возникает серьезная аварийная ситуация.Typically, the pressure of the water contained in the steam generator is in the range of 6 to 7 MPa, while the pressure of the primary circuit water is usually lower than 2 MPa when a serious emergency occurs.
За очень короткое время вода второго контура начинает вступать в контакт с переплавляющимся слоем жидкого металла, вызывая резкое уменьшение потока тепла в месте возникновения продавливания вследствие эффекта фокусировки. Вся вода из второго контура или ее часть испаряется при контакте со слоем жидкого металла и с ванной расплава активной зоны, стекая по корпусу реактора со стороны холодной ветви, предпочтительно по объему, обычно называемому опускной камерой.In a very short time, the water of the secondary circuit begins to come into contact with the remelting layer of liquid metal, causing a sharp decrease in the heat flux at the point of occurrence of punching due to the focusing effect. All or part of the water from the secondary circuit evaporates upon contact with the liquid metal layer and the core molten pool, flowing down the reactor pressure vessel from the cold leg side, preferably in a volume commonly referred to as the downcomer.
Вода из второго контура течет в течение периода, достаточного для охлаждения слоя жидкого металла по меньшей мере в течение всего периода, во время которого этот слой жидкого металла имеет толщину, которая достаточно мала, чтобы создавать риск продавливания корпуса. Таким образом, можно считать этот поток контролируемым. Однако скорость потока, текущего по жидкометаллическому слою, не должна быть очень высокой.Water from the secondary circuit flows for a period sufficient to cool the molten metal layer for at least the entire period during which this molten metal layer has a thickness that is small enough to create a risk of shell bursting. Thus, this flow can be considered as controlled. However, the flow velocity through the liquid metal layer should not be very high.
Один способ управления этой скоростью потока и этой продолжительностью впрыска воды из второго контура в корпус состоит в точной калибровке сечения открытой пробоины (пробоин) между вторым контуром и первым контуром.One way to control this flow rate and this duration of injection of water from the secondary circuit into the housing is to accurately sizing the section of the open hole(s) between the second circuit and the first circuit.
В качестве неограничивающего примера скорость потока воды второго контура, поступающей в корпус, соответствует пробоине с диаметром около 20 мм и в более общем смысле между 10 и 30 мм.As a non-limiting example, the flow rate of the secondary water entering the housing corresponds to a hole with a diameter of about 20 mm, and more generally between 10 and 30 mm.
Вся вода, содержащаяся в одном или нескольких парогенераторах (GV), затем постепенно течет в корпус реактора. Обычное значение скорости потока жидкости, поступающей в первый контур из второго контура, составляет около 5 кг/с. В качестве неограничивающего примера эта скорость потока в более общем смысле находится в диапазоне между 2 кг/с и 10 кг/с. Это значение существенно ниже, чем у всех аварийных впрысков, предназначенных для смачивания активной зоны. Таким образом, способ согласно изобретению предусматривает длительную продолжительность передачи воды из GV по направлению к области потенциального продавливания корпуса вследствие эффекта фокусировки, а также значительное ограничение пара, образуемого в результате взаимодействия воды и жидкого металла, что ограничивает избыточное давление в первом контуре.All of the water contained in one or more steam generators (GVs) then gradually flows into the reactor vessel. The usual value of the flow rate of the liquid entering the first circuit from the second circuit is about 5 kg/s. As a non-limiting example, this flow rate is more generally in the range between 2 kg/s and 10 kg/s. This value is significantly lower than that of all emergency injections intended for core wetting. Thus, the method according to the invention provides for a long duration of transfer of water from the GV towards the area of potential shell bursting due to the focusing effect, as well as a significant restriction of the steam generated as a result of the interaction of water and liquid metal, which limits the overpressure in the primary circuit.
Также в качестве неограничивающего примера продолжительность впрыска воды из второго контура в корпус находится в диапазоне трех часов и в более общем смысле между 30 минутами и 5 часами. Для сравнения в решении, которое состоит в смачивании активной зоны путем заливки воды из второго контура в корпус, продолжительность впрыска будет составлять от около одной минуты до нескольких минут.Also, as a non-limiting example, the duration of injection of water from the second circuit into the housing is in the range of three hours, and more generally between 30 minutes and 5 hours. For comparison, in a solution that consists of wetting the core by pouring water from the secondary circuit into the vessel, the duration of the injection will be from about one minute to several minutes.
В зависимости от аварийных сценариев доступное количество воды на парогенератор варьируется между 29 тоннами и 70 тоннами на парогенератор для реактора, имеющего мощность 1300 МВт (тип French Palier N4).Depending on the emergency scenarios, the available amount of water per steam generator varies between 29 tons and 70 tons per steam generator for a reactor having a capacity of 1300 MW (French Palier N4 type).
Что касается временной шкалы серьезной аварии и, конкретнее, что касается временной шкалы расплавления активной зоны и образования расплава активной зоны, время, в течение которого вода из второго контура течет по ванне расплава активной зоны, является коротким при осуществлении способа согласно изобретению.With regard to the time scale of a major accident, and more specifically, regarding the time scale of core melt and core melt formation, the time during which water from the secondary circuit flows through the core molten bath is short when the method according to the invention is carried out.
Тем не менее в контексте разработки настоящего изобретения было обнаружено, что этой продолжительности достаточно, чтобы довольно значительно уменьшать и даже исключать риск продавливания корпуса вследствие эффекта фокусировки.However, in the context of the development of the present invention, it has been found that this duration is sufficient to quite significantly reduce, and even eliminate, the risk of shell bulging due to the focusing effect.
Более того, было отмечено, что период времени, в течение которого эффект фокусировки может приводить к продавливанию корпуса, относительно ограничен. Было обнаружено, что риск продавливания вследствие эффекта фокусировки соответствует интервалу времени, когда ванна расплава активной зоны имеет жидкометаллический слой на поверхности с относительно малой толщиной, обычно несколько сантиметров. В этой конфигурации большая часть тепловой мощности, полученной от ванны расплава активной зоны, передается этому тонкому металлическому покрытию, причем эта мощность затем передается при контакте внутренней стенке корпуса и вызывает постепенное продавливание последней.Moreover, it has been noted that the period of time during which the focusing effect can lead to bulging of the housing is relatively limited. It has been found that the risk of bursting due to the focusing effect corresponds to the time interval when the core molten pool has a liquid metal layer on the surface with a relatively small thickness, typically a few centimeters. In this configuration, most of the thermal power received from the core molten bath is transferred to this thin metal coating, this power being then transferred on contact with the inner wall of the casing and causing the latter to be progressively bulged.
Со временем в ванну расплава активной зоны продолжают поступать внутренние элементы корпуса, которые постепенно расплавляются, и слой жидкого металла на поверхности утолщается из-за увеличения запаса расплавленного металла. Поверхность контакта между слоем жидкого металла и внутренней стенкой корпуса увеличивается. Тепловая мощность, передаваемая последней, затем распределяется по большей толщине жидкометаллического слоя, и мощность продавливания корпуса в этом случае менее концентрирована. Риск продавливания корпуса в этом случае снижается.Over time, internal elements of the body continue to enter the core molten pool, which gradually melt, and the layer of liquid metal on the surface thickens due to an increase in the supply of molten metal. The contact surface between the layer of liquid metal and the inner wall of the housing is increased. The thermal power transmitted by the latter is then distributed over a greater thickness of the liquid metal layer, and the body punching power in this case is less concentrated. In this case, the risk of punching the body is reduced.
Как только весь внутренний запас металла расплавился, толщина поверхностного металлического слоя становится в этом случае такой, что тепловая мощность на периферии и в контакте с корпусом больше не достаточна для продавливания корпуса. В общем на этом уровне внешнее охлаждение корпуса является достаточно эффективным для отвода тепловой мощности, полученной от ванны. Продавливание корпуса в этом случае окончательно останавливается.As soon as the entire internal supply of metal has melted, the thickness of the surface metal layer in this case becomes such that the thermal power at the periphery and in contact with the body is no longer sufficient to punch through the body. In general, at this level, the external cooling of the case is sufficiently effective to dissipate the thermal power received from the bath. The punching of the body in this case finally stops.
Например, если 3 МВт передаются металлическому слою с толщиной 10 см и с периферией 12 м без какой-либо возможности отвода тепла верхней поверхностью, то в этом случае будет тепловой поток, применяемый к корпусу, составляющий 3/1,2 = 2,5 МВт/м2. Такой поток невозможно отводить с помощью традиционного внешнего охлаждения, когда корпус погружен в смоченную шахту корпуса. Избыточная тепловая мощность, передаваемая корпусу, затем преобразуется в теплоту плавления самого корпуса, и продавливание корпуса происходит изнутри. Как только жидкометаллический слой достигает двойной или тройной толщины, поток в результате этого намного уменьшается, и внешнее охлаждение в этом случае становится достаточным для остановки хода продавливания корпуса, так как вся тепловая мощность, получаемая от ванны, отводится во внешнюю воду, не вызывая расплавление металла корпуса.For example, if 3 MW are transferred to a metal layer with a thickness of 10 cm and a periphery of 12 m without any possibility of heat removal by the upper surface, then in this case there will be a heat flux applied to the body of 3/1.2 = 2.5 MW / m 2 . Such a flow cannot be diverted by conventional external cooling when the housing is immersed in a wetted housing shaft. The excess thermal power transferred to the body is then converted into the heat of fusion of the body itself, and the body is pressed through from the inside. As soon as the liquid metal layer reaches a double or triple thickness, the flow as a result of this is much reduced, and external cooling in this case becomes sufficient to stop the hull punching stroke, since all the thermal power received from the bath is diverted to external water without causing metal melting. corps.
Когда жидкая вода второго контура вступает в контакт со слоем жидкого металла от холодных ветвей первого контура предпочтительно в месте продавливания корпуса, другими словами, на периферии опускной камеры, которая будет описана подробно далее, каждый килограмм воды в секунду, который испаряется, вызывает охлаждение жидкого слоя на около 2-3 МВт. Со скоростью потока около 5 кг/с в течение периода около 3 часов охлаждение слоя жидкого металла соответствует отводу тепловой мощности около 10-15 МВт в течение трех часов, что резко уменьшает и даже предотвращает продавливание корпуса.When the liquid water of the secondary circuit comes into contact with the layer of liquid metal from the cold branches of the primary circuit, preferably at the place where the shell is pressed, in other words, at the periphery of the downcomer, which will be described in detail below, every kilogram of water per second that evaporates causes the liquid layer to cool. at about 2-3 MW. With a flow rate of about 5 kg/s over a period of about 3 hours, the cooling of the liquid metal layer corresponds to the removal of a thermal power of about 10-15 MW for three hours, which drastically reduces and even prevents the case from bursting.
В дополнение, как только ванна расплава активной зоны достигает заданной высоты, слой жидкого металла на поверхности вступает в контакт с опорной плитой активной зоны, проиллюстрированной на Фигурах 2 и 3А ссылочной позицией 17. Температура жидкого металла, перегретого тепловой мощностью ванны расплава активной зоны, затем резко уменьшается из-за значительного расплавления нижнего участка опорной плиты активной зоны. Более того, температура плавления металла намного ниже той, которая может быть достигнута слоем жидкого металла, тем самым вызывая эффект фокусировки.In addition, once the core molten pool reaches a predetermined height, the liquid metal layer on the surface comes into contact with the core baseplate illustrated in Figures 2 and 3A at 17. The temperature of the molten metal superheated by the thermal power of the core molten pool then decreases sharply due to significant melting of the lower section of the core base plate. Moreover, the melting temperature of the metal is much lower than that which can be reached by the layer of liquid metal, thus causing the effect of focusing.
Таким образом, в контексте разработки настоящего изобретения было отмечено, что можно эффективно бороться с продавливанием корпуса вследствие эффекта фокусировки путем впрыскивания некоторого количества воды с относительно низкой скоростью потока внутрь корпуса. Объем воды, содержащейся в парогенераторах, в этом случае является достаточно большим, чтобы эффективно охлаждать слой жидкого металла в течение всего периода, во время которого слой жидкого металла имеет толщину, которая достаточно мала для того, чтобы явление эффекта фокусировки вызывало продавливание корпуса.Thus, in the context of the development of the present invention, it has been noted that it is possible to effectively deal with the bulging of the housing due to the focusing effect by injecting some water at a relatively low flow rate into the interior of the housing. The volume of water contained in the steam generators is in this case large enough to effectively cool the liquid metal layer during the entire period during which the liquid metal layer has a thickness that is small enough for the focusing effect phenomenon to cause the shell to burst.
Особенно предпочтительным образом изобретение не требует никаких дополнительных компонентов в реакторе, таких как рекуператор, или дополнительных систем в шахте корпуса, таких как средство принудительной конвекции.In a particularly preferred manner, the invention does not require any additional components in the reactor, such as a recuperator, or additional systems in the vessel shaft, such as forced convection means.
Более того, изобретение не требует никаких дополнительных резервуаров, размещенных на существенной высоте. Тем не менее, используя преимущество давления второго контура, изобретение предусматривает очень быстрый впрыск воды.Moreover, the invention does not require any additional tanks located at a significant height. However, taking advantage of the pressure of the second circuit, the invention provides for a very rapid injection of water.
Однако необходимо предусматривать охлаждение внешней стенки корпуса в конфигурации удержания расплава активной зоны внутри корпуса и охлаждение путем смачивания шахты корпуса.However, it is necessary to provide for cooling the outer wall of the housing in the configuration of holding the core melt inside the housing and cooling by wetting the housing shaft.
Следовательно, предлагаемое решение предусматривает пассивную работу, другими словами, без какого-либо насоса для литья теплоносителя на ванну расплава активной зоны, улучшение стратегии для управления расплавом активной зоны внутри корпуса за счет борьбы с эффектами эффекта фокусировки, которые могут поставить под угрозу успех предотвращения продавливания корпуса реактора.Therefore, the proposed solution involves passive operation, in other words, without any pump to pour the coolant onto the core melt bath, improving the strategy for controlling the core melt inside the case by combating the effects of the focusing effect, which can compromise the success of blowout prevention. reactor vessel.
Более того, изобретение не предусматривает дополнительных компонентов или отводов непосредственно на корпусе реактора, поскольку это может приводить к уменьшению надежности безопасности реактора.Moreover, the invention does not provide for additional components or taps directly on the reactor pressure vessel, since this may lead to a decrease in the reliability of the safety of the reactor.
Таким образом, изобретение позволяет значительно улучшать безопасность реактора с водой под давлением в случае расплавления активной зоны с образованием ванны расплава активной зоны.Thus, the invention makes it possible to significantly improve the safety of a pressurized water reactor in the event of a core melt to form a core molten pool.
Изобретение также относится к ядерному реактору с водой под давлением, содержащему по меньшей мере:The invention also relates to a pressurized water nuclear reactor comprising at least:
- корпус, вмещающий активную зону реактора, который содержит по меньшей мере одно входное отверстие и по меньшей мере одно выходное отверстие,- a housing containing the reactor core, which contains at least one inlet and at least one outlet,
- первый контур, по меньшей мере один первый конец которого соединен с входным отверстием корпуса и по меньшей мере один конец которого соединен с выходным отверстием корпуса так, что текучая среда первого контура, предпочтительно на водной основе, циркулирующая в первом контуре, проникает в корпус реактора через указанное входное отверстие и выходит через указанный выходное отверстие, при этом проходя через всю активную зону для того, чтобы отбирать тепло, произведенное активной зоной, - a first loop, at least one first end of which is connected to the inlet of the vessel and at least one end of which is connected to the outlet of the vessel so that the primary fluid, preferably water-based, circulating in the primary loop penetrates into the reactor vessel through the specified inlet and exits through the specified outlet, while passing through the entire core in order to take away the heat produced by the core,
- второй контур, изолированный по текучей среде от первого контура, в котором текучая среда второго контура на водной основе предназначена для циркуляции, содержащий по меньшей мере один парогенератор и выполненный так, чтобы поглощать тепло первого контура и преобразовывать его, по меньшей мере частично, в пар в парогенераторе.- a second circuit fluid-isolated from the first circuit, in which the water-based second circuit fluid is intended to circulate, containing at least one steam generator and configured to absorb the heat of the first circuit and convert it, at least partially, into steam in the steam generator.
Реактор содержит систему обеспечения безопасности, содержащую устройство обеспечения безопасности, выполненное так, чтобы образовывать проход и предпочтительно только один проход, устраняющий изоляцию по текучей среде между вторым контуром и первым контуром и устанавливающий текучую среду второго контура, присутствующую в по меньшей мере одном парогенераторе, в сообщении по текучей среде с первым контуром так, что текучая среда второго контура, содержащаяся в парогенераторе, течет по дну корпуса, при этом предварительно проходя по первому контуру.The reactor comprises a safety system comprising a safety device designed to form a passage, and preferably only one passage, which removes the fluid isolation between the second circuit and the first circuit and sets the secondary fluid present in at least one steam generator into in fluid communication with the first circuit so that the second circuit fluid contained in the steam generator flows along the bottom of the casing while previously passing through the first circuit.
Таким образом, в случае активации устройства обеспечения безопасности, когда образуется ванна расплава активной зоны, и на поверхности ванны появляется жидкометаллический слой, устройство обеспечения безопасности активируется, и текучая среда второго контура под давлением, содержащаяся в парогенераторе, выливается в первый контур, предпочтительно в холодную ветвь (ветви), и затем в корпус. Эта текучая среда охлаждает жидкометаллический слой, что ослабляет явление эффекта фокусировки. Таким образом избегается продавливание корпуса.Thus, in the case of activation of the safety device, when a pool of molten core is formed and a liquid metal layer appears on the surface of the bath, the safety device is activated and the pressurized secondary fluid contained in the steam generator is poured into the primary circuit, preferably into a cold branch(s), and then into the body. This fluid cools the liquid metal layer, which reduces the phenomenon of the focusing effect. In this way, bulging of the housing is avoided.
Особенно предпочтительном образом следует отметить, что предлагаемое решение не предусматривает прямого отвода второго контура на корпусе реактора, что улучшает безопасность реактора.In a particularly preferred manner, it should be noted that the proposed solution does not provide for a direct outlet of the secondary circuit on the reactor pressure vessel, which improves the safety of the reactor.
Это устройство имеет преимущества, упомянутые выше, в отношении способа изобретения. В частности, оно позволяет значительно улучшать безопасность реактора, не усложняя его и не уменьшая уровень надежности последнего.This device has the advantages mentioned above with respect to the method of the invention. In particular, it makes it possible to significantly improve the safety of the reactor without complicating it or reducing the reliability level of the latter.
Согласно неограничивающему примеру элемент представляет собой клапан, выбранный из: клапана, клапана с ручным приводом, клапана с удаленным управлением.According to a non-limiting example, the element is a valve selected from: a valve, a manual valve, a remote control valve.
Sпробоины представляет собой минимальное сечение указанного прохода, которое позволяет впрыскивать внутрь первого контура текучую среду второго контура, присутствующую в по меньшей мере одном парогенераторе.S hole is the minimum section of the specified passage, which allows you to inject inside the first circuit fluid medium of the second circuit, present in at least one steam generator.
Согласно неограничивающему примеру Sпробоины меньше 20 см2 (10-2 метров).According to non-limiting example S, the holes are less than 20 cm 2 (10 -2 meters).
Согласно одному примеру Sпробоины больше 2 см2 и предпочтительно Sпробоины больше 3 см2. Согласно одному примеру Sпробоины находится в диапазоне между 2 см2 и 20 см2.According to one example, the S holes are greater than 2 cm 2 and preferably the S holes are greater than 3 cm 2 . According to one example, the S hole is in the range between 2 cm 2 and 20 cm 2 .
Согласно одному примеру Sпробоины находится в диапазоне между 0,2 см2 и 20 см2, предпочтительно 0,8 см2 и 20 см2 и еще более предпочтительно между 2 см2 и 7 см2.According to one example, the S hole is in the range between 0.2 cm 2 and 20 cm 2 , preferably 0.8 cm 2 and 20 cm 2 , and even more preferably between 2 cm 2 and 7 cm 2 .
Сечение входного отверстия со стороны холодной ветви корпуса реактора намного больше, чем сечение пробоины, образованной между вторым контуром и первым контуром.The cross section of the inlet opening on the side of the cold branch of the reactor pressure vessel is much larger than the cross section of the hole formed between the second circuit and the first circuit.
Обычно согласно неограничивающему примеру Sпробоины < 0,05 * Sвход, предпочтительно Sпробоины < 0,01 * Sвход, предпочтительно Sпробоины < 0,005 * Sвход и предпочтительно Sпробоины < 0,001 * Sвход, Sвход представляет собой минимальное сечение прохода текучей среды первого контура в первом контуре и вплоть до корпуса.Typically, according to a non-limiting example, S holes < 0.05 * S inlet , preferably S holes < 0.01 * S inlet , preferably S holes < 0.005 * S inlet , and preferably S holes < 0.001 * S inlet , S inlet is the minimum cross section of the passage primary circuit fluid in the primary circuit and up to the casing.
Если первый контур содержит группу входных отверстий в корпусе, что происходит, когда присутствует группа парогенераторов, то сечение Sвход представляет собой сумму сечений входных отверстий первого контура вплоть до корпуса.If the primary circuit contains a group of inlets in the shell, which happens when there is a group of steam generators, then the section S inlet is the sum of the sections of the inlets of the primary circuit up to the shell.
Обычно проходное сечение текучей среды первого контура со стороны холодной ветви находится в диапазоне 6000 см2.Typically, the flow area of the primary fluid from the cold branch side is in the range of 6000 cm 2 .
Обычно, когда Sвход имеет круглое сечение, Sвход имеет диаметр, находящийся в диапазоне между 800 и 900 мм (10-3 метров).Typically, when the S inlet has a circular cross section, the S inlet has a diameter ranging between 800 and 900 mm (10 -3 meters).
Таким образом, сечение, по которому текучая среда второго контура течет в первый контур, намного меньше, чем сечение, по которому текучая среда первого контура обычно течет в корпусе. Это отношение сечений Sпробоины и Sвход позволяет впрыскивать в первый контур и в связи с этим в корпус поток текучей среды второго контура в течение относительно длительного периода времени. Конкретнее, в течение периода времени, который достаточен для покрытия продолжительности, в течение которой толщина жидкометаллического слоя достаточно мала, чтобы продавливать стенку корпуса вследствие эффекта фокусировки.Thus, the cross section through which the secondary fluid flows into the first loop is much smaller than the cross section through which the primary fluid normally flows in the housing. This ratio of the cross sections S of the hole and S inlet allows injection into the first circuit and therefore into the housing of the second circuit fluid flow for a relatively long period of time. More specifically, for a period of time that is sufficient to cover the duration during which the thickness of the liquid metal layer is small enough to push against the housing wall due to the focusing effect.
Эти признаки позволяют уменьшать и по возможности устранять риск продавливания корпуса вследствие эффекта фокусировки.These features make it possible to reduce and, if possible, to eliminate the risk of the case being punched through due to the focusing effect.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Цели, задачи, а также признаки и преимущества изобретения будут более понятны из подробного описания вариантов выполнения последнего, которые проиллюстрированы на следующих приложенных чертежах, на которых:Aims, objects, as well as features and advantages of the invention will be better understood from a detailed description of the embodiments of the latter, which are illustrated in the following attached drawings, in which:
На Фигуре 1 схематически изображена ядерная установка типа PWR.Figure 1 schematically shows a PWR-type nuclear plant.
На Фигуре 2 схематически проиллюстрировано вертикальное сечение корпуса реактора типа PWR в его шахте корпуса в рабочем состоянии без серьезной аварийной ситуации.Figure 2 schematically illustrates a vertical section of a PWR reactor vessel in its vessel shaft in an operational condition without a major emergency.
На Фигурах 3А-3С схематически проиллюстрированы разные фазы серьезной аварии, приводящей к частичному или полному расплавлению активной зоны, образованию ванны расплава активной зоны и затем продавливанию корпуса в реакторе, проиллюстрированном на Фигуре 2, вследствие эффекта фокусировки.Figures 3A-3C schematically illustrate different phases of a severe accident leading to partial or complete core melt, formation of a core molten pool and then pressure vessel in the reactor illustrated in Figure 2 due to the focusing effect.
На Фигуре 4 схематически проиллюстрирован вариант осуществления изобретения с охлаждением ванны расплава активной зоны путем впрыска воды из второго контура через первый контур вплоть до дна корпуса.Figure 4 schematically illustrates an embodiment of the invention with cooling of the core molten bath by injecting water from the second circuit through the first circuit down to the bottom of the vessel.
На Фигуре 5 проиллюстрирован очень схематичным образом участок корпуса и параметры, позволяющие располагать плавкие предохранители вдоль образующей корпуса.Figure 5 illustrates in a very schematic way a portion of the housing and the parameters that allow fuses to be positioned along the generatrix of the housing.
На Фигуре 6 проиллюстрирован пример участка традиционного парогенератора.Figure 6 illustrates an example section of a conventional steam generator.
На Фигуре 7 в увеличенном виде проиллюстрированы гидравлические соединения между корпусом и парогенератором согласно первому варианту выполнения изобретения.Figure 7 illustrates in enlarged form the hydraulic connections between the housing and the steam generator according to the first embodiment of the invention.
Фигура 8 представляет собой схематическую иллюстрацию в разрезе варианта выполнения, проиллюстрированного на Фигуре 7.Figure 8 is a schematic cross-sectional illustration of the embodiment illustrated in Figure 7.
На Фигуре 9 схематически проиллюстрирована установка электростанции, содержащей систему обеспечения безопасности согласно третьему варианту выполнения изобретения.Figure 9 schematically illustrates a plant installation comprising a security system according to a third embodiment of the invention.
Чертежи представлены в качестве примеров и не ограничивают изобретение. Они представляют структурные схемы, предназначенные для облегчения понимания изобретения, и необязательно соответствуют масштабу практических применений. В частности, относительные размеры разных составных элементов установки, в частности, относительные размеры составных элементов реакторов и их труб, жидкометаллического слоя и разных элементов установки не соответствуют действительности.The drawings are presented as examples and do not limit the invention. They represent block diagrams intended to facilitate understanding of the invention and do not necessarily correspond to the scope of practical applications. In particular, the relative dimensions of the various constituent elements of the installation, in particular, the relative dimensions of the constituent elements of the reactors and their pipes, the liquid metal layer and the various elements of the installation do not correspond to reality.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Перед тем, как начать подробный обзор вариантов выполнения изобретения, следует напомнить, что изобретение согласно его первому аспекту по возможности содержит, в частности, необязательные признаки, описанные далее, которые могут быть использованы в комбинации или альтернативно.Before starting a detailed overview of the embodiments of the invention, it should be recalled that the invention according to its first aspect contains, as far as possible, in particular the optional features described below, which can be used in combination or alternatively.
Согласно одному примеру указанное обнаружение образования жидкометаллическому слою на поверхности ванны расплава активной зоны выполняется посредством по меньшей мере одного плавкого предохранителя, расположенного на стенке корпуса, который выполнен так, чтобы расплавляться, когда его достигает жидкометаллический слой.According to one example, said detection of the formation of a liquid metal layer on the surface of the core molten pool is performed by at least one fuse located on the wall of the housing, which is configured to melt when the liquid metal layer reaches it.
Согласно одному примеру по меньшей мере один плавкий предохранитель имеет температуру плавления плавкого предохранителя, превышающую температурный порог Tf или равную ему, при этом Tf ≥ 400°C, предпочтительно Tf ≥ 500°C и предпочтительно Tf = 600°C.According to one example, at least one fuse has a fuse melting point greater than or equal to the temperature threshold Tf, with Tf ≥ 400°C, preferably Tf ≥ 500°C and preferably Tf = 600°C.
Согласно одному примеру реактор содержит группу плавких предохранителей, распределенных согласно по меньшей мере одной образующей стенки корпуса, так, что два соседних плавких предохранителя образуют срез корпуса, причем объемы Vсреза срезов идентичны.According to one example, the reactor contains a group of fuses distributed according to at least one generatrix of the casing wall, so that two adjacent fuses form a casing cut, and the cut cut volumes V of the cuts are identical.
Согласно одному примеру установка второго контура в сообщении с первым контуром запускается согласно обнаружению, например, посредством по меньшей мере одного плавкого предохранителя, что температура внутренней стенки корпуса превышает температурный порог Tf, при этом Tf превышает 400°C и предпочтительно Tf превышает 500°C.According to one example, the installation of the second circuit in communication with the first circuit is started according to the detection, for example, by at least one fuse, that the temperature of the inner wall of the housing exceeds the temperature threshold Tf, while Tf exceeds 400°C and preferably Tf exceeds 500°C.
Согласно одному примеру профиль изменения высоты жидкометаллического слоя в корпусе определяется посредством плавких предохранителей, расположенных на внутренней стенке корпуса и предпочтительно расположенных согласно по меньшей мере двум образующим этой стенки. Момент времени, в который второй контур устанавливается в сообщении по текучей среде с первым контуром, определяется согласно этому профилю.According to one example, the height profile of the liquid metal layer in the housing is determined by means of fuses located on the inner wall of the housing and preferably located according to at least two generators of this wall. The point in time at which the second loop is established in fluid communication with the first loop is determined according to this profile.
Предпочтительно ряд плавких предохранителей расположен на внутренней поверхности стенки корпуса. Предпочтительно плавкие предохранители размещены на образующей дна корпуса и боковой стенки корпуса. Ход подъема уровня расплава активной зоны, а также начало разрушения корпуса слоем жидкого металла на его поверхности обнаруживается последовательной деактивацией плавких предохранителей этой образующей. Начиная с определенной высоты расплава активной зоны, запускается активация сообщения по текучей среде.Preferably, a series of fuses is located on the inner surface of the housing wall. Preferably, fuses are located on the generatrix of the bottom of the housing and the side wall of the housing. The course of the rise in the level of the core melt, as well as the beginning of the destruction of the vessel by a layer of liquid metal on its surface, is detected by the sequential deactivation of the fuses of this generatrix. Starting from a certain height of the core melt, activation of the communication by fluid is started.
Согласно одному примеру реактор содержит по меньшей мере один плавкий предохранитель на стенке корпуса. Плавкий предохранитель выполнен так, что, когда жидкометаллический слой достигает плавкого предохранителя, он заставляет его расплавляться. Например, температура плавления плавкого предохранителя превышает температурный порог Tf или равна ему, при этом Tf ≥ 350°C, предпочтительно Tf ≥ 450°C и предпочтительно Tf = 600°C.According to one example, the reactor contains at least one fuse on the vessel wall. The fuse is designed such that when the liquid metal layer reaches the fuse, it causes it to melt. For example, the melting temperature of the fuse is greater than or equal to the temperature threshold Tf, with Tf ≥ 350°C, preferably Tf ≥ 450°C and preferably Tf = 600°C.
Согласно одному примеру реактор содержит группу плавких предохранителей, распределенных согласно по меньшей мере одной образующей стенки корпуса. Плавкие предохранители расположены вдоль образующей так, что если объем жидкометаллического слоя увеличивается с постоянной скоростью, то интервалы времени, разделяющие моменты времени, в которые жидкометаллический слой достигает двух последовательных плавких предохранителей образующей, остаются постоянными.According to one example, the reactor contains a group of fuses distributed according to at least one generatrix of the vessel wall. The fuses are located along the generatrix so that if the volume of the liquid metal layer increases at a constant rate, then the time intervals separating the time moments at which the liquid metal layer reaches two successive fuses of the generatrix remain constant.
Согласно одному примеру текучая среда второго контура течет внутри корпуса по жидкометаллическому слою по меньшей мере в течение всего периода, во время которого жидкометаллический слой имеет толщину e72, которая достаточно мала, чтобы по меньшей мере частично продавливать внутреннюю стенку корпуса.According to one example, the secondary fluid flows inside the housing over the liquid metal layer for at least the entire period during which the liquid metal layer has a thickness e 72 that is small enough to at least partially pierce the inner wall of the housing.
Согласно одному примеру текучая среда второго контура течет внутри корпуса по жидкометаллическому слою в течение по меньшей мере тридцати минут и предпочтительно в течение по меньшей мере одного часа и предпочтительно в течение по меньшей мере двух часов.According to one example, the secondary fluid flows inside the housing over the liquid metal layer for at least thirty minutes and preferably for at least one hour and preferably for at least two hours.
Согласно одному примеру поток воды второго контура проходит в первом контуре через весь проход, чье минимальное сечение Sпробоины находится в диапазоне между 0,2 см2 (0,2*10-4) и 20 см2 и предпочтительно между 0,8 см2 и 7 см2. Если минимальное сечение Sпробоины этого прохода является круглым, то его диаметр находится в диапазоне между 5 и 50 мм и предпочтительно между 10 и 30 мм. Обычно этот диаметр составляет около 20 мм.According to one example, the water flow of the second circuit passes in the first circuit through the entire passage, whose minimum cross section S of the hole is in the range between 0.2 cm 2 (0.2 * 10 -4 ) and 20 cm 2 and preferably between 0.8 cm 2 and 7 cm 2 . If the minimum hole section S of this passage is circular, then its diameter is in the range between 5 and 50 mm and preferably between 10 and 30 mm. Usually this diameter is about 20 mm.
Согласно одному примеру текучая среда второго контура течет внутри корпуса (10) со скоростью потока ниже 10 кг/с (103 г/с) и предпочтительно ниже 7 кг/с.According to one example, the secondary fluid flows within the housing (10) at a flow rate below 10 kg/s (103 g/s) and preferably below 7 kg/s.
Согласно одному примеру реактор содержит внутреннюю оболочку, расположенную внутри корпуса, окружающую активную зону и образующую с внутренней стенкой корпуса кольцевой объем, называемый опускной камерой, которая выполнена так, что во время нормальной работы реактора:According to one example, the reactor contains an inner shell located inside the vessel, surrounding the core and forming with the inner wall of the vessel an annular volume, called the downcomer, which is designed so that during normal operation of the reactor:
- входное отверстие ведет наружу оболочки и в опускную камеру так, что текучая среда первого контура, поступающая из входного отверстия, направляется на дно корпуса,- the inlet leads out of the shell and into the downcomer so that the primary fluid coming from the inlet is directed to the bottom of the casing,
- выходное отверстие ведет внутрь оболочки так, что текучая среда первого контура, присутствующая в активной зоне, может выходить из реактора через выходное отверстие.- the outlet leads inside the shell so that the primary fluid present in the core can exit the reactor through the outlet.
Реактор выполнен так, что, когда взрывное устройство образует по меньшей мере один проход, устраняющий изоляцию по текучей среде между вторым контуром и первым контуром, текучая среда второго контура, содержащаяся в парогенераторе, в этом случае течет по дну корпуса, при этом предварительно проходя через указанное входное отверстие корпуса и затем через опускную камеру.The reactor is designed so that when the explosive device forms at least one fluid isolation passage between the second circuit and the first circuit, the secondary circuit fluid contained in the steam generator in this case flows along the bottom of the vessel, while previously passing through the specified housing inlet and then through the downcomer.
Этот вариант выполнения способствует стеканию воды второго контура по внутренним стенкам корпуса. Это позволяет охлаждать жидкометаллический слой еще более эффективно, чем в случае, когда текучая среда второго контура проникает в корпус из выходного отверстия последнего или со стороны горячей ветви и в связи с этим без прохождения через опускную камеру. Более того, за счет стекания со стороны опускной камеры испарение воды второго контура и в связи с этим охлаждение слоя жидкого металла происходит в области, где располагается место продавливания корпуса. Для достижения этого варианта выполнения соединение со стороны второго контура должно быть выполнено со стороны холодной ветви парогенератора, другими словами, со стороны теплообменника, где температура первого контура соответствует холодному обратному потоку первого контура (холодная водяная камера).This embodiment contributes to the flow of water of the second circuit along the inner walls of the housing. This makes it possible to cool the liquid metal layer even more efficiently than in the case when the fluid medium of the second circuit penetrates into the body from the outlet of the latter or from the side of the hot leg and, therefore, without passing through the downcomer chamber. Moreover, due to the runoff from the side of the downcomer, the evaporation of water from the secondary circuit and, in connection with this, the cooling of the liquid metal layer occurs in the area where the body is punched through. To achieve this embodiment, the connection on the secondary side must be made on the side of the cold branch of the steam generator, in other words, on the side of the heat exchanger, where the temperature of the primary circuit corresponds to the cold return flow of the primary circuit (cold water box).
Согласно одному примеру реактор содержит по меньшей мере один плавкий предохранитель, расположенный на стенке корпуса, который выполнен так, что, когда жидкометаллический слой достигает плавкого предохранителя, он заставляет его расплавляться, причем температура плавления плавкого предохранителя превышает температурный порог Tf или равна ему, при этом Tf ≥ 400°C, предпочтительно Tf ≥ 500°C и предпочтительно Tf=600°C.According to one example, the reactor contains at least one fuse located on the wall of the housing, which is designed so that when the liquid metal layer reaches the fuse, it causes it to melt, and the melting temperature of the fuse exceeds or equals the temperature threshold Tf, while Tf ≥ 400°C, preferably Tf ≥ 500°C and preferably Tf=600°C.
Согласно одному примеру реактор содержит группу плавких предохранителей, распределенных согласно по меньшей мере одной образующей стенки корпуса, плавкие предохранители распределены вдоль образующей так, что два соседних плавких предохранителя согласно этой образующей определяют срез корпуса, объемы Vсреза срезов идентичны.According to one example, the reactor contains a group of fuses distributed according to at least one generatrix of the body wall, the fuses are distributed along the generatrix so that two adjacent fuses according to this generatrix determine the body cut, volumes V of the cut cut are identical.
Согласно одному примеру парогенератор содержит оболочку, окружающую текучую среду второго контура и текучую среду первого контура и окружающую изоляцию, изолирующую по текучей среде текучие среды второго и первого контуров, причем система обеспечения безопасности выполнена так, чтобы устранять изоляцию между текучими средами второго и первого контуров внутри оболочки парогенератора, тем самым образуя указанный проход. Устранение этой изоляции соответствует пробоине с ограниченным и контролируемым диаметром (обычно 20 мм в диаметре).According to one example, the steam generator comprises an envelope surrounding the secondary fluid and the primary fluid, and a surrounding insulation insulating the fluids of the second and primary circuits, the safety system being designed to eliminate the isolation between the fluids of the second and primary circuits inside shell of the steam generator, thereby forming the specified passage. The removal of this insulation corresponds to a hole with a limited and controlled diameter (typically 20 mm in diameter).
Согласно одному примеру парогенератор содержит внешнюю оболочку, содержащую первый участок, окружающий текучую среду первого контура, и второй участок, окружающий текучую среду второго контура, причем первый и второй участки изолированы по текучей среде друг от друга.According to one example, the steam generator comprises an outer shell containing a first section surrounding the fluid of the first circuit and a second section surrounding the fluid of the second circuit, the first and second sections being fluidly isolated from each other.
Система обеспечения безопасности содержит по меньшей мере одну трубу, расположенную снаружи парогенератора, которая образует указанный проход и имеет по меньшей мере:The safety system includes at least one pipe located outside the steam generator, which forms the specified passage and has at least:
- первый конец, ведущий на второй участок, окружающий текучую среду второго контура,- the first end leading to the second section surrounding the fluid medium of the second circuit,
- второй конец, ведущий в ветвь первого контура, расположенную между парогенератором и корпусом.- the second end leading to the branch of the primary circuit, located between the steam generator and the casing.
Устройство обеспечения безопасности содержит по меньшей мере один элемент, установленный на указанной трубе и выборочно принимающий:The safety device contains at least one element installed on the specified pipe and selectively receiving:
- закрытую конфигурацию, в которой он предотвращает прохождение текучей среды в указанном канале,- a closed configuration in which it prevents the passage of fluid in said channel,
- открытую конфигурацию, в которой он позволяет текучей среде проходить в указанной трубе, тем самым позволяя текучей среде второго контура парогенератора протекать в указанной трубе для поступления в первый контур и затем корпус.- an open configuration in which it allows the fluid to pass in said pipe, thereby allowing the second circuit fluid of the steam generator to flow in said pipe to enter the primary circuit and then the casing.
Согласно одному примеру второй конец трубы образует отвод на трубопроводе, соединенном с ветвью первого контура.According to one example, the second end of the pipe forms a branch on a pipeline connected to a branch of the primary circuit.
Согласно одному примеру указанная ветвь первого контура продолжается между парогенератором и входным отверстием корпуса.According to one example, said primary circuit branch extends between the steam generator and the casing inlet.
Согласно одному примеру реактор содержит устройство, выбранное из линии аварийного впрыска (IS) и линии контура объемного и химического управления (RCV), выполненное так, чтобы вести в первый контур на указанном втором конце трубы.According to one example, the reactor comprises a device selected from an emergency injection (IS) line and a volumetric and chemical control (RCV) line, configured to lead to the first circuit at said second end of the pipe.
Согласно одному примеру парогенератор содержит первый участок, окружающий текучую среду первого контура, и второй участок, окружающий текучую среду второго контура, причем первый и второй участки изолированы по текучей среде друг от друга.According to one example, the steam generator comprises a first section surrounding the fluid of the first circuit and a second section surrounding the fluid of the second circuit, the first and second sections being fluidly isolated from each other.
Реактор дополнительно содержит устройство для охлаждения реактора при остановке RRA, содержащее по меньшей мере один первый контур, содержащий теплообменник и ветви, соединяющие по текучей среде теплообменник с одним или несколькими участками первого контура.The reactor additionally contains a device for cooling the reactor during RRA shutdown, containing at least one first circuit containing a heat exchanger and branches connecting the heat exchanger in a fluid medium with one or more sections of the first circuit.
Согласно одному примеру система обеспечения безопасности содержит по меньшей мере одну трубу, расположенную снаружи парогенератора, которая образует указанный проход и имеет по меньшей мере:According to one example, the security system includes at least one pipe located outside the steam generator, which forms the specified passage and has at least:
- первый конец, ведущий во второй участок, окружающий текучую среду второго контура,- the first end leading to the second section surrounding the secondary fluid,
- второй конец, ведущий в ветвь указанного первого контура устройства RRA.- a second end leading to a branch of said first circuit of the RRA device.
Устройство обеспечения безопасности содержит по меньшей мере один элемент, установленный на указанной трубе и выборочно принимающий:The safety device contains at least one element installed on the specified pipe and selectively receiving:
- закрытую конфигурацию, в которой он предотвращает прохождение текучей среды в указанной трубе,- a closed configuration in which it prevents the passage of fluid in said pipe,
- открытую конфигурацию, в которой он позволяет текучей среде проходить в указанной трубе, тем самым позволяя текучей среде второго контура парогенератора протекать в указанной трубе для поступления в ветвь указанного первого контура и затем первый контур и затем корпус.- an open configuration in which it allows the fluid to pass in said pipe, thereby allowing the second circuit fluid of the steam generator to flow in said pipe to enter a branch of said first circuit and then the first circuit and then the housing.
Этот вариант выполнения имеет преимущество, состоящее в избежании какого-либо отвода на первом контуре. Это еще больше улучшает безопасность реактора.This embodiment has the advantage of avoiding any diversion in the primary circuit. This further improves the safety of the reactor.
Согласно одному примеру устройство обеспечения безопасности выполнено так, что текучая среда второго контура, содержащаяся в парогенераторе, течет в корпусе со скоростью потока, находящейся в диапазоне между 4 и 5 кг/с для давления парогенератора в диапазоне 6,8 МПа.According to one example, the safety device is configured such that the secondary fluid contained in the steam generator flows in the casing at a flow rate between 4 and 5 kg/s for a steam generator pressure in the range of 6.8 MPa.
Таким образом, даже с ограниченным количеством охлаждающей текучей среды явление эффекта фокусировки может быть замедлено, и можно избегать продавливания корпуса.Thus, even with a limited amount of cooling fluid, the phenomenon of the focusing effect can be slowed down and bursting of the housing can be avoided.
Термины «по существу», «около», «в диапазоне» означают принятие во внимание допусков на изготовление и/или измерение и могут, в частности, соответствовать «в пределах 10%».The terms "substantially", "about", "within the range" mean taking into account manufacturing and/or measurement tolerances and may in particular correspond to "within 10%".
В нижеследующем описании нормальная работа реактора 1 или установки относится к рабочей фазе при отсутствии аварий или серьезных аварий. Авария, такая как потеря теплоносителя первого контура, авария с большой пробоиной или очень большой пробоиной не соответствуют нормальной рабочей фазе реактора 1.In the following description, the normal operation of the
Изобретение далее будет описано подробно со ссылкой на Фигуры 4-9.The invention will now be described in detail with reference to Figures 4-9.
На Фигуре 4 проиллюстрирован реактор 1, например, такого же типа, что и реактор, описанный со ссылкой на Фигуры 2-3А.Figure 4 illustrates a
Все признаки, описанные со ссылкой на Фигуры 2-3А, применимы к вариантам выполнения, проиллюстрированным на Фигуре 4. На этой Фигуре 4 активная зона 30 расплавлена или частично расплавлена. Ванна 71 расплава 70 активной зоны образовалась на дне 12 корпуса 10. На поверхности ванны 71 образовался или собирается образоваться слой 72 жидкого металла.All features described with reference to Figures 2-3A apply to the embodiments illustrated in Figure 4. In this Figure 4,
Перед тем, как этот слой 72 жидкого металла начнет продавливать корпус 10, или быстро после начала этого частичного продавливания предусматривается заливка охлаждающей текучей среды на дно 12 корпуса 10 и в связи с этим поверх этого слоя 72.Before this
Эта охлаждающая текучая среда поступает из входных отверстий 13 и/или выходных отверстий 14 первого контура 100.This cooling fluid comes from the
Как будет подробно объяснено далее, эта охлаждающая текучая среда состоит из воды из второго контура 200, которая течет в первом контуре 100.As will be explained in detail below, this cooling fluid consists of water from the
Следует отметить, что традиционно в случае серьезной аварии запускается сброс давления первого контура 100. Он может быть выполнен путем открытия конкретного клапана, расположенного, например, в верхней части компенсатора 110 давления. Этот сброс давления первого контура может запускаться при достижении пороговой температуры, например, температуры втулки узла, которая будет достигать 650°C или более. Этот сброс давления первого контура 100 приводит к тому, что последний имеет давление ниже, чем давление второго контура 200. Обычно давление в первом контуре 100 со сброшенным давлением меньше 2 МПа. За счет разности давлений между первым 100 и вторым 200 контурами сообщение этих контуров 100, 200 вызывает быстрый впрыск текучей среды второго контура 200 в первый контур 100.It should be noted that, traditionally, in the event of a serious accident, depressurization of the
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения текучая среда 800 второго контура 200 выливается в первый контур 100 и достигает внутренней области корпуса 10 через входное отверстие 13. Предпочтительно реактор 1 содержит внутреннюю оболочку 15, расположенную внутри корпуса 10, окружающую активную зону 30 и образующую вместе с внутренней стенкой 11 корпуса 10 кольцевой объем, обычно называемый опускной камерой 16 (нисходящий участок). Эта внутренняя оболочка 15 выполнена так, что во время нормальной работы реактора 1 (другими словами, при отсутствии серьезной аварии, например):According to a particularly preferred embodiment, the
- входное отверстие 13 ведет наружу оболочки 15 и в опускную камеру 16 так, что холодная текучая среда, поступающая из входного отверстия 13, направляется на дно 12 корпуса 10,- the
- выходное отверстие 14 ведет внутрь оболочки 15 так, что горячая текучая среда, присутствующая в активной зоне 30, может выходить из реактора 1 через выходное отверстие 14.- the
Таким образом, во время нормальной работы реактора 1 холодная текучая среда первого контура 100 проникает в реактор 1 через входное отверстие 13; опускается под действием силы тяжести в опускную камеру 16 для достижения дна 12 корпуса, поднимается внутри оболочки 15, при этом проходя через дырчатую плиту, обычно называемую опорной плитой 17; пересекает активную зону 30 для отбора тепла, полученного при делении, и выходит из реактора 1 через выходное отверстие 14.Thus, during normal operation of the
В контексте варианта осуществления настоящего изобретения охлаждающая текучая среда, полученная из второго контура 200 и которая проникает 801 в корпус 10 по контуру 100, в связи с этим также опускается по стенке 11 корпуса 10 и достигает слоя 72 жидкого металла. Следовательно, эта охлаждающая текучая среда для обеспечения безопасности следует по естественному пути воды в реакторе 1. Эта охлаждающая текучая среда вступает в контакт с поверхностью слоя 72 жидкого металла. Конкретнее, охлаждающая текучая среда достигает слоя 72 жидкого металла в наиболее критическом месте, т.е. на границе между последним и стенкой 11 корпуса 10. Следовательно, охлаждающая текучая среда предусматривает функцию охлаждения по всей периферии, где слой 72 жидкого металла может продавливать внутреннюю стенку 11 корпуса 10 вследствие эффекта фокусировки. Следовательно, охлаждающая текучая среда из опускной камеры 16 предлагает особенно эффективное решение для уменьшения риска продавливания корпуса вследствие эффекта фокусировки.In the context of an embodiment of the present invention, the cooling fluid obtained from the
Также предпочтительно этот режим контакта жидкой воды с переплавляющимся слоем 72 металла выполняется путем стекания с внутренней стенки корпуса 10, что намного мягче, чем сильный впрыск воды в ванну расплава активной зоны. Сильный впрыск воды в ванну расплава активной зоны может вызывать паровой шок, который является неблагоприятным для целостности корпуса реактора.Also preferably, this mode of contact of liquid water with the
На Фигуре 4 охлаждающая текучая среда представлена в виде тела 802, распределенного по свободной поверхности металлического слоя 72. Естественно, когда последний еще недостаточно охлажден, охлаждающая текучая среда испаряется при контакте с металлическим слоем 72.In Figure 4, the cooling fluid is represented as a
Следует отметить, что крайне предпочтительно удерживать клапаны сброса давления первого контура 100 открытыми для того, чтобы отводить пар, произведенный при контакте охлаждающей текучей среды, полученной из второго контура 200, со слоем 72 жидкого металла. Более того, сброс давления первого контура 100 способствует впрыску охлаждающей текучей среды из второго контура в корпус 10.It should be noted that it is highly preferable to keep the pressure relief valves of the
Таким образом, эта охлаждающая текучая среда позволяет охлаждать слой 72 жидкого металла, когда последний имеет толщину e72, которая является достаточно тонкой для того, чтобы концентрировать тепловую мощность ванны 72 на слишком уменьшенной поверхности так, чтобы она могла продавливать внутреннюю стенку 11 корпуса 10.Thus, this cooling fluid allows the
Заливка этой охлаждающей текучей среды выполняется до тех пор, пока толщина e72 слоя 72 жидкого металла не станет достаточно большой для передачи тепловой мощности этого слоя 72 по большей поверхности, и в связи с этим мощность на площадь поверхности не станет достаточно низкой для предотвращения продавливания внутренней стенки 11 корпуса 10.This cooling fluid is poured in until the thickness e 72 of the
Как проиллюстрировано на Фигуре 4, также предусмотрено охлаждение внешней стенки корпуса 10. С этой целью можно смачивать шахту 603 корпуса 10, т.е. вода впрыскивается или заливается между корпусом 10 и шахтой 603. Этого охлаждения обычно достаточно в случае аварии типа IVR (удержание внутри корпуса), но, естественно, этого недостаточно, если возникает явление эффекта фокусировки.As illustrated in Figure 4, cooling of the outer wall of the
Более того, охлаждение снаружи корпуса путем смачивания шахты 603 корпуса 10 позволяет, например, отбирать 1 МВт на квадратный метр (1 МВт/м2). В ситуации эффекта фокусировки этого охлаждения больше не достаточно, так как необходимо иметь способность отбирать 1,5 МВт/м2 и даже 2 МВт/м2 в области, в которой эффект фокусировки образует продавливание корпуса 10.Moreover, cooling from the outside of the housing by wetting the
Согласно неограничивающему примеру для смачивания шахты 603 корпуса 10 можно использовать воду, содержащуюся в резервуаре, например, в бассейне для загрузки топлива. Этот резервуар может быть использован в здании реактора или снаружи последнего. Предпочтительно по меньшей мере один участок этого резервуара должен быть расположен достаточно высоко относительно корпуса 603, чтобы позволять потоку протекать в последний под действием силы тяжести. Чаще всего по меньшей мере один участок этого резервуара должен быть расположен выше крышки или кожуха 20 реактора 1.According to a non-limiting example, to wet the
Согласно одному варианту выполнения скорость потока охлаждающей текучей среды, полученной из второго контура 200, не контролируется. В отличие от этого моделирование этой скорости потока может быть легко вычислено, если известно давление второго контура 200 и необязательно первого контура 100. В первую очередь исходный запас воды парогенераторов 210 и сечение Sпробоины прохода (проходов) между вторым контуром 200 и первым контуром 100 определяют продолжительность охлаждения. Вычисления показывают, что достаточно крайне ограниченной части этого общего запаса парогенераторов 210 для достаточного охлаждения переплавляющегося металлического слоя 72 и избежания продавливания корпуса 10, тогда как металлический слой 72 на поверхности достаточно утолщается.According to one embodiment, the flow rate of the cooling fluid obtained from the
Обычно устройство обеспечения безопасности выполнено так, что проходное сечение Sпробоины прохода (проходов) между вторым контуром 200 и первым контуром 100 позволяет воде второго контура поступать в корпус 10 со скоростью потока ниже 10 кг/с и предпочтительно ниже 7 кг/с. Обычно эта скорость потока находится в диапазоне между 4 и 5 кг/с для исходного давления (другими словами, до открытия прохода (проходов) по направлению к первому контуру 100) в парогенераторе (GV) в диапазоне 6,8 МПа.Typically, the safety device is configured such that the bore section S of the passageway (s) between the
Это позволяет иметь достаточное охлаждение слоя жидкого металла в течение продолжительности, достаточной для избежания продавливания корпуса.This makes it possible to have sufficient cooling of the liquid metal layer for a duration sufficient to avoid bursting of the housing.
Согласно неограничивающему примеру для того, чтобы контролировать это время охлаждения, можно предусматривать точную калибровку сечения Sпробоины.According to a non-limiting example, in order to control this cooling time, it is possible to provide for an accurate calibration of the section S of the hole .
Согласно одному примеру Sпробоины меньше 20 см2 (10-2 метров). Предпочтительно Sпробоины больше 2 см2. Согласно одному примеру Sпробоины находится в диапазоне между 2 см2 и 20 см2. Предпочтительно оно находится в диапазоне между 2 см2 и 7 см2.According to one example, S holes are less than 20 cm 2 (10 -2 meters). Preferably, the S holes are greater than 2 cm 2 . According to one example, the S hole is in the range between 2 cm 2 and 20 cm 2 . Preferably it is in the range between 2 cm 2 and 7 cm 2 .
Sвход представляет собой минимальное проходное сечение между первым контуром 100 и входным отверстием 13 корпуса 10. Обычно оно в связи с этим состоит из минимального сечения для прохода текучей среды первого контура во время нормальной работы реактора. Например, Sвход соответствует сечению входного отверстия 13 в корпусе. Это сечение проиллюстрировано на Фигуре 8. Если имеется группа входных отверстий первого контура 100 в корпусе 10, например, как проиллюстрировано на Фигуре 7, то Sвход представляет собой сумму всех входных отверстий корпуса 10.The S inlet is the minimum flow area between the
Sпробоины представляет собой сечение прохода или сумму сечений проходов, когда присутствует группа проходов, устанавливающих текучую среду второго контура, присутствующую в по меньшей мере одном парогенераторе 210, в сообщении по текучей среде с первым контуром 100. Penetration S is the cross section of the passage, or the sum of the cross sections of the passages, when there is a group of passages establishing the secondary fluid present in at least one
Сечение входного отверстия со стороны холодной ветви корпуса реактора намного больше, чем сечение пробоины, образованной между вторым контуром и первым контуром. Обычно согласно неограничивающему примеру Sпробоины < 0,05 * Sвход и предпочтительно Sпробоины < 0,01 * Sвход и предпочтительно Sпробоины < 0,005 * Sвход.The cross section of the inlet on the side of the cold branch of the reactor pressure vessel is much larger than the cross section of the hole formed between the second loop and the first loop. Typically, according to a non-limiting example, S holes < 0.05 * S inlet and preferably S holes < 0.01 * S inlet and preferably S holes < 0.005 * S inlet .
Обычно проходное сечение текучей среды первого контура со стороны холодной ветви находится в диапазоне 6000 см2.Typically, the flow area of the primary fluid from the cold branch side is in the range of 6000 cm 2 .
Обычно давление воды, содержащейся в парогенераторе 210, находится в диапазоне 6-7 МПа. В свою очередь, давление первого контура 100 сброшено. Более того, устройства для открытия клапанов на уровне компенсатора 110 давления приводятся в действие для сброса давления первого контура 100 в случае возникновения серьезной аварии. Это позволяет избегать выбросов продуктов деления активной зоны под давлением в случае продавливания корпуса. Более того, этот сброс давления первого контура позволяет способствовать впрыску текучей среды второго контура внутрь корпуса 30.Typically, the pressure of the water contained in the
В большинстве сценариев, ведущих к серьезной аварии, вторые контуры замкнуты и изолированы, с одной стороны, посредством закрытия линий впрыска пара, ведущих к турбине, а, с другой стороны, клапанами выброса в атмосферу.In most scenarios leading to a serious accident, the secondary circuits are closed and isolated, on the one hand, by closing the steam injection lines leading to the turbine, and, on the other hand, by exhaust valves to the atmosphere.
Согласно одному примеру запуск устройства обеспечения безопасности выполняется оператором. Для того, чтобы определять момент времени, в который текучая среда второго контура 200 должна заливаться в первый контур 100, предпочтительно иметь способность оценивать высоту ванны расплава активной зоны и предпочтительно профиля изменения этой высоты.According to one example, the triggering of the safety device is performed by the operator. In order to determine the point in time at which the fluid of the
С этой целью можно предусматривать один или группу плавких предохранителей 900, расположенных на стенке корпуса 10. Они выполнены так, чтобы расплавляться, когда к этим плавким предохранителям 900 прикладывается пороговая температура Tf. Обычно эта температура Tf достигается, когда в корпусе 10 образуется расплав активной зоны и вступает в контакт с плавкими предохранителями 900. Когда температура внутри корпуса соответствует нормальной работе реактора, плавкие предохранители 900 не расплавляются. Согласно одному примеру Tf > 400°C, предпочтительно Tf ≥ 500°C, предпочтительно Tf ≥ 600°C.To this end, one or a group of
Когда плавкий предохранитель 900 расплавляется, это предотвращает прохождение электрического сигнала. В связи с этим сопротивление контура, интегрированного в этот плавкий предохранитель, бесконечно.When the
Плавкий предохранитель содержит патрон, изготовленный из электропроводящего материала, и оболочку, которая является электроизолирующей. Таким образом избегают короткого замыкания между металлическим корпусом и токопроводящим патроном.The fuse contains a cartridge made of electrically conductive material and a sheath that is electrically insulating. In this way, a short circuit between the metal housing and the conductive cartridge is avoided.
Например, патрон изготовлен из металла, такого как алюминий, чья температура плавления близка к 600°C, или из сурьмы. Например, изолирующая оболочка изготовлена из керамики.For example, the cartridge is made of a metal such as aluminum, whose melting point is close to 600°C, or of antimony. For example, the insulating sheath is made of ceramic.
Например, плавкий предохранитель образует трос, имеющий два конца, соединенные с устройством обеспечения безопасности, и изгиб, расположенный между этими двумя концами. Изгиб соответствует самой нижней точке плавкого предохранителя. Таким образом, когда плавкий предохранитель переходит из токопроводящей конфигурации, в которой ток течет в патроне из одного конца в другой (сопротивление R1), в токонепроводящую конфигурацию, в которой ток больше не течет в патроне из одного конца в другой (сопротивление R2 > R1, предпочтительно бесконечное R2), это означает, что ванна расплава активной зоны расплавила изгиб. Таким образом, сделан вывод, что высота свободной поверхности ванны расплава активной зоны соответствует высоте изгиба плавкого предохранителя 900 относительно дна корпуса 10.For example, a fuse forms a cable having two ends connected to a safety device and a bend located between the two ends. The bend corresponds to the lowest point of the fuse. Thus, when a fuse changes from a conductive configuration in which current flows in the cartridge from one end to the other (resistance R1), to a non-conductive configuration in which current no longer flows in the cartridge from one end to the other (resistance R2 > R1, preferably infinite R2), which means that the core molten bath has melted the bend. Thus, it was concluded that the height of the free surface of the molten pool of the core corresponds to the height of the bend of the
Использование плавкого предохранителя оказывается намного более стабильным и надежным, чем использование датчиков температуры.Using a fuse turns out to be much more stable and reliable than using temperature sensors.
Предпочтительно плавкий предохранитель расположен на внутренней стенке 11 корпуса 10. Это позволяет улучшать надежность обнаружения появления эффекта фокусировки. Более того, путем размещения плавкого предохранителя на внешней стенке корпуса 10 измерение температуры будет по существу зависеть от температуры кипения воды в контакте со стенкой корпуса, что не позволяет эффективно обнаруживать подъем ванны расплава активной зоны, а также образование слоя эффекта фокусировки.Preferably, the fuse is located on the
Предпочтительно устройство обеспечения безопасности содержит ряд плавких предохранителей 900, расположенных вдоль по меньшей мере одной образующей внутренней стенки 11 корпуса 10. Предпочтительно плавкие предохранители расположены вдоль по меньшей мере двух образующих. Таким образом, если расплав активной зоны происходит вдоль образующей, плавкие предохранители, размещенные в верхнем участке, могут достигаться и не характеризовать постепенный подъем ванны расплава активной зоны на дне корпуса.Preferably, the safety device comprises a number of
Предпочтительно для каждой образующей ряд плавких предохранителей 900 расположен на образующей полусферического участка, образуя дно 12 корпуса 10, последний и другой участок плавких предохранителей расположен на боковой стенке корпуса 10.Preferably, for each generatrix of a row of
Эти плавкие предохранители позволяют определять момент времени, в который начинает образовываться ванна 71 расплава активной зоны, а также момент времени, в который вода из второго контура должна впрыскиваться в первый контур 100.These fuses make it possible to determine the point in time at which the
Например, в зависимости от профиля изменения высоты ванны расплава активной зоны, которая оценивается согласно сигналам, отправляемым плавкими предохранителями, можно путем моделирования выбирать наиболее подходящее время для запуска впрыска воды из второго в первый контур 100.For example, depending on the height profile of the molten pool of the core, which is estimated according to the signals sent by the fuses, it is possible to choose by simulation the most appropriate time to start the injection of water from the second to the
Профиль изменения этой температуры также позволяет обнаруживать подъем уровня расплава активной зоны в корпусе 10. Этот профиль также позволяет обнаруживать начало продавливания последнего слоем 72 жидкого металла.The profile of this temperature change also makes it possible to detect the rise in the level of the core melt in the
Например, можно предусматривать плавкие предохранители 900 одной и той же образующей или плавкие предохранители 900 двух разных образующих, имеющие разные температуры плавления. С этой целью можно предусматривать разные материалы для оболочки и/или патрона плавких предохранителей. Предпочтительно предусматривать устройство, которое можно полностью разобрать и заменить, например, во время осмотра раз в десять лет, для того, чтобы иметь возможность иметь набор, который существенен для безопасности, чей срок службы не превышает 10 лет работы реактора.For example, fuses 900 of the same generatrix or fuses 900 of two different generators having different melting points can be provided. To this end, different materials can be provided for the sheath and/or fuse holder. It is preferable to provide a device that can be completely dismantled and replaced, for example during a ten year inspection, in order to be able to have a set that is essential to safety, whose service life does not exceed 10 years of reactor operation.
Согласно особенно предпочтительному примеру желательно располагать устройства обнаружения высоты ванны расплава активной зоны так, что скорость подъема ванны расплава активной зоны определяется плавкими предохранителями. Это позволяет более точно контролировать момент времени, в который может возникать эффект фокусировки, и момент времени, в который текучая среда парогенераторов 210 должна быть залита в первый контур 100. Таким образом, это расположение плавких предохранителей 900 выполняется так, что объемы Vсреза срезов патрона, расположенных между двумя последовательными или соседними плавкими предохранителями 900, являются постоянными.According to a particularly preferred example, it is desirable to arrange the devices for detecting the height of the core molten pool so that the rate of rise of the core molten pool is determined by the fuses. This allows more precise control of the point in time at which the focusing effect may occur and the point in time at which the fluid of the
Конкретнее, два соседних плавких предохранителя согласно вертикальному распределению образуют срез корпуса. Этот срез корпуса ограничен, с одной стороны, внутренней стенкой 11 корпуса 10, а, с другой стороны, двумя вертикальными плоскостями, каждая из которых проходит через один из этих соседних плавких предохранителей 900. По меньшей мере некоторые, предпочтительно все, объемы срезов корпуса идентичны. Предпочтительно соседние плавкие предохранители согласно вертикальному распределению расположены согласно одной и той же кривизне, предпочтительно образующей образующую корпуса 10.More specifically, two adjacent fuses, according to the vertical distribution, form a section of the body. This casing section is defined on the one hand by the
На Фигуре 5 показан очень схематичным образом участок корпуса 10, а также плавкие предохранители 900, расположенные согласно образующей G. Плавкие предохранители 900 образуют срезы с по существу равными объемами Vсреза.Figure 5 shows in a very schematic way a portion of the
Таким образом, если скорость образования ванны расплава активной зоны (и в связи с этим скорость образования объема расплава активной зоны) является постоянной, плавкие предохранители одной и той же образующей достигаются ванной расплава активной зоны с идентичными интервалами времени между двумя последовательными плавкими предохранителями этой образующей.Thus, if the rate of formation of the molten pool of the core (and therefore the rate of formation of the volume of the molten core) is constant, fuses of the same generatrix are reached by the molten pool of the core with identical time intervals between two successive fuses of this generatrix.
Со ссылкой на Фигуру 5 будет далее описан пример вычисления положения плавких предохранителей.With reference to Figure 5, an example of calculating the position of the fuses will now be described.
В этом примере плавкие устройства обнаружения размещены вдоль 2-4 образующих равномерно распределенными вокруг оси полусферического дна корпуса 10. Таким образом, для числа образующих, равного 2, 3 и 4 соответственно, эти образующие будут разделены под углом 180°, 120° и 90° соответственно.In this example, fusible detection devices are placed along 2-4 generatrices evenly distributed around the axis of the hemispherical bottom of the
Считается, что дно корпуса 10 образовано участком сферы, имеющей 4-метровый диаметр.It is believed that the bottom of the
Желательно располагать устройства обнаружения высоты ванны расплава активной зоны в соответствии с 3, 6, 9, 12 и 15 м3 разлитого расплава активной зоны. Это позволяет определять профиль подъема ванны расплава активной зоны. Имея четкое представление об изменении скорости подъема ванны расплава активной зоны, оператор (или автоматическое устройство обеспечения безопасности) может определять, какое время является наиболее подходящим для запуска впрыска воды парогенераторов 210 в первый контур 100.It is desirable to locate devices for detecting the height of the core molten pool in accordance with 3, 6, 9, 12 and 15 m 3 of the spilled molten core. This makes it possible to determine the rise profile of the molten pool of the core. With a clear understanding of the change in the rate of rise of the core molten bath, the operator (or automatic safety device) can determine what is the most appropriate time to start the water injection of the
Общее заполнение полусферического дна составляет 16,75 м3.The total filling of the hemispherical bottom is 16.75 m 3 .
На Фигуре 5 обозначены следующие параметры:Figure 5 shows the following parameters:
- R = радиус полусферического участка корпуса,- R = radius of the hemispherical section of the body,
- h = высота плавкого предохранителя относительно дна корпуса,- h = height of the fuse in relation to the bottom of the housing,
- Lдуги = длина вдоль стенки корпуса между дном корпуса и положением плавкого предохранителя,- L arcs = length along the casing wall between the bottom of the casing and the position of the fuse,
- r = расстояние между осью цилиндра цилиндрического участка корпуса 10 (а именно осью, проходящей через центр сферы и которая перпендикулярна плоскости P).- r = distance between the axis of the cylinder of the cylindrical section of the housing 10 (namely, the axis passing through the center of the sphere and which is perpendicular to the plane P).
Плоскость P соответствует стыку между полусферическим участком корпуса и боковыми стенками корпуса, продолжающимися согласно цилиндру.The plane P corresponds to the junction between the hemispherical section of the housing and the side walls of the housing, continuing along the cylinder.
Объем Vкрышки полусферического участка может быть вычислен согласно следующему уравнению:The volume V of the lid of the hemispherical portion can be calculated according to the following equation:
Положение плавкого предохранителя может быть определено согласно значению Lдуги, вычисленному согласно следующему уравнению:The position of the fuse can be determined according to the L value of the arc calculated according to the following equation:
Если желательно располагать пять плавких предохранителей на каждой образующей, плавкие предохранители могут быть расположены следующим образом для того, чтобы иметь соответствие между скоростью подъема ванны расплава активной зоны и расплавлением этих плавких предохранителей:If it is desired to have five fuses on each generatrix, the fuses may be arranged as follows in order to match the rate of rise of the core molten pool and the melting of these fuses:
- плавкий предохранитель №1: высота h = 0,738 м; Lдуги = 1,776 м;- fuse No. 1: height h = 0.738 m; L arc \u003d 1.776 m;
- плавкий предохранитель №2: высота h = 1,079 м; Lдуги = 2,185 м;- fuse No. 2: height h = 1.079 m; L arc \u003d 2.185 m;
- плавкий предохранитель №3: высота h = 1,362 м; Lдуги = 2,492 м;- fuse No. 3: height h = 1.362 m; L arcs = 2.492 m;
- плавкий предохранитель №4: высота h = 1,617 м; Lдуги = 2,756 м;- fuse No. 4: height h = 1.617 m; L arc = 2.756 m;
- плавкий предохранитель №5: высота h = 1,860 м; Lдуги = 3,002 м.- fuse No. 5: height h = 1.860 m; L arcs = 3.002 m.
Альтернативно можно управлять установкой сообщения второго контура 200 с первым контуром 100 на основе расписания, начиная с момента времени, когда образование ванны 71 расплава активной зоны обнаруживается благодаря плавким предохранителям 900.Alternatively, the communication of the
Путем моделирования можно определять сильно заранее, что имеется продолжительность D1 между началом образования ванны 71 расплава активной зоны и началом образования слоя 72 жидкого металла в месте возникновения продавливания корпуса 10. Естественно, эта продолжительность варьируется от реактора к реактору. Для некоторых реакторов эта продолжительность D1 составляет около одного часа. Оператор должен активировать устройство обеспечения безопасности в момент t1 времени, при этом t1 = t0 + (D1 - k1), k1 представляет собой коэффициент безопасности для гарантии того, что вода второго контура заливается на слой 72 жидкого металла достаточно рано для избежания значительного ослабления корпуса 10 и предпочтительно для избежания начала продавливания корпуса. Например, k1 находится в диапазоне между -5 минутами и 15 минутами.It can be determined by simulation much in advance that there is a duration D1 between the onset of the formation of the core
Путем моделирования также можно определять продолжительность D2 между началом образования ванны 71 расплава активной зоны и моментом t2 времени, в который слой 72 жидкого металла имеет толщину e72, которая является достаточно большой, чтобы делать невозможным продавливание корпуса 10.By simulation it is also possible to determine the duration D2 between the start of the formation of the core
Проходное сечение прохода (проходов) между вторым контуром 200 и первым контуром 100 имеет такой размер, чтобы позволять заливку между моментами t1 и t2 времени, со скоростью Qмин потока, которая достаточна для охлаждения слоя 72 жидкого металла.The flow area of the passage(s) between the
Как указано выше, очень предпочтительно, чтобы текучая среда 800, полученная из второго контура и которая заливается на переплавляющийся слой 72 металла, опускалась путем стекания по стенке 11 корпуса 10. Тем не менее альтернативно или в комбинации с этим вариантом выполнения можно предусматривать, что эта текучая среда 800 достигает внутренней части корпуса 10 путем проникновения в последний через выходное отверстие 14.As indicated above, it is very preferable that the fluid 800 obtained from the second circuit and which is poured onto the
На Фигурах 5А-7 проиллюстрированы разные варианты выполнения, позволяющие впрыскивать текучую среду второго контура 200 в корпус 10 через первый контур 100.Figures 5A-7 illustrate various embodiments that allow fluid from the
Решения всех этих вариантов выполнения состоят в установке второго контура 200 в сообщении с первым контуром 100. Это сообщение выполняется благодаря системе обеспечения безопасности, выполненной так, чтобы намеренно разрушать защитный барьер, который изолирует эти два контура 100, 200. Следует напомнить, что во время нормальной работы, другими словами, при отсутствии инцидентов и во время фазы выработки электроэнергии установкой, первый 100 и второй 200 контуры изолированы друг от друга по текучей среде.The solution to all these embodiments is to install the
Перед подробным описанием некоторых примеров решений в параграфах ниже описывается традиционный парогенератор 210 со ссылкой на Фигуру 6. Парогенератор 210 образует оболочку, которая окружает текучую среду второго контура 200 и одновременно окружает по меньшей мере одну трубу 214, по которой циркулирует текучая среда первого контура 100. Таким образом, текучая среда второго контура 200 вступает в контакт с внешней стенкой трубы 214.Before a detailed description of some example solutions, the paragraphs below describe a
На Фигуре 6 проиллюстрирован нижний участок парогенераторов 210. Этот парогенератор 210 содержит оболочку 260 с в общем цилиндрической формой. Эта оболочка 260 образует верхний участок 211, имеющий отверстия 211b, 211b’ в сообщении со вторым контуром 200, и нижний участок 212, имеющий отверстия 212b, 212b’ в сообщении с первым контуром 100. Верхний 211 и нижний 212 участки отделены пластиной 213 с трубками. Нижняя поверхность пластины 213 с трубками ограничивает с нижним участком 212 объем, образующий водяную камеру. Предпочтительно водяная камера имеет полусферическую форму. Она разделена на два участка 212a, 212a’ перегородкой 2121.Figure 6 illustrates the lower portion of the
Участок 212a имеет отверстие 212b, гидравлически соединенное с входным отверстием 13 корпуса 10. Участок 212a’ имеет отверстие 212b’, гидравлически соединенное с выходным отверстием 14 корпуса 10. Таким образом, участки 212a и 212b, а также трубки 214, являются частью первого контура 100.
Вода под давлением при высокой температуре, поступающая из активной зоны 30 ядерного реактора 1 в выходное отверстие 14 корпуса 10, проникает в участок 212a’ водяной камеры и затем циркулирует в трубках 214 сети трубок парогенератора 210. Более того, пластина 213 с трубками удерживает группу трубок 214, один конец которых ведет в участок 212a’, а другой конец которых ведет в участок 212a. Обычно эти трубки 214 имеют перевернутую U-образную форму. Эти U-образные трубки смачиваются в воде второго контура 200, присутствующей в верхнем участке 211 парогенератора 210.Pressurized water at high temperature entering from the
Таким образом, горячая вода под давлением циркулирует, начиная с участка 212a’, сначала снизу вверх вплоть до верха U-образного изгиба и затем сверху вниз для достижения участка 212a водяной камеры. На всем этом пути вода, циркулирующая по трубкам 214, передает тепло текучей среде второго контура 200, присутствующей в верхнем участке 211 парогенератора 210. Как только она достигла участка 212a водяной камеры, вода может затем выходить через выходное отверстие 212b и возвращаться обратно ко входному отверстию 13 корпуса 10 для повторного нагревания активной зоной 30.Thus, pressurized hot water circulates starting from
Следует отметить, что каждый из участков 212a, 212a’ водяной камеры оснащен отверстием 2122 люка, закрытым заглушкой 2123. Это отверстие 2122 люка имеет размер, который является достаточно большим для того, чтобы позволять человеку или роботу получать доступ к внутренней части водяной камеры.It should be noted that each of the
Первые варианты выполнения изобретения будут далее описаны со ссылкой на Фигуры 7 и 8.The first embodiments of the invention will be further described with reference to Figures 7 and 8.
В этих вариантах выполнения система обеспечения безопасности, предусматривающая намеренное разрушение гидравлической защитной оболочки между первым контуром 100 и вторым контуром 200, содержит по меньшей мере один проход, образованный трубой 120, соединяющей участок 211 парогенератора 210, окружающий воду второго контура, с трубой первого контура 100. Эта труба 120 может состоять из линии аварийного впрыска (обычно называемой «линия IS») или отвода RCV (аббревиатуры от «контур объемного и химического управления») или отвода на контуре охлаждения в остановке RRA. Следует отметить, что сечение линии IS или отвода RCV обычно меньше суммы сечений входных отверстий 13 в корпусе 10. Тем не менее, и как объяснено выше, изобретение отлично работает путем впрыска воды из второго в первый контур 100 через малое сечение.In these embodiments, the safety system for intentionally breaking the hydraulic containment between the
Конкретнее, верхний участок 211 парогенератора 210 имеет отверстие, соединенное с одним концом 121 трубы 120. Другой конец 122 трубы 120 соединен, например, отводом на первом контуре 100 или на существующей линии, такой как линия IS, отводом RCV или отводом на линии RRA. Естественно, отверстие 121 расположено в нижней части верхнего участка 211 для того, чтобы способствовать течению под действием силы тяжести всей воды второго контура, содержащейся в парогенераторе 210.More specifically, the
Эта труба 120 оснащена устройством, предусматривающим:This
- в ситуации нормальной работы реактора 1, другими словами, при отсутствии какой-либо аварии, предотвращение любой циркуляции текучей среды второго контура в ней,- in the situation of normal operation of the
- в ситуации ненормальной работы реактора 1, приводящей к продавливанию или риску продавливания корпуса 10, циркуляцию в ней текучей среды второго контура от парогенератора 210 вплоть до трубы первого контура 100.- in a situation of abnormal operation of the
С этой целью это устройство выполнено так, чтобы выборочно позволять прохождение текучей среды. Согласно одному примеру это устройство содержит клапан 219. В конфигурации гидравлической изоляции клапан 219 предотвращает любую циркуляцию текучей среды в трубе 120.To this end, this device is designed to selectively allow the passage of a fluid. According to one example, this device includes a
Когда система обеспечения безопасности активируется, клапан 219 устраняет эту гидравлическую изоляцию.When the safety system is activated,
Согласно первому варианту выполнения клапан 219 предназначен для удаленного управления между закрытой конфигурацией и открытой конфигурацией. Поочередное переключение из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию выполняется путем активации клапана 219. В этом первом варианте выполнения, когда устройство обеспечения безопасности обнаруживает продавливание или неминуемый риск продавливания корпуса 10, оно может удаленно запускать открытие клапана 219.In a first embodiment,
Согласно второму варианту выполнения переключение из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию выполняется вручную действием оператора. В этом втором варианте выполнения, когда устройство обеспечения безопасности обнаруживает продавливание или неминуемый риск продавливания корпуса 10, оно может запускать сигнал, уведомляющий о том, что клапан 219 должен быть открыт.According to the second embodiment, switching from the closed configuration to the open configuration is performed manually by an operator. In this second embodiment, when the safety device detects a rupture or an imminent risk of rupture of the
В этом варианте выполнения со специальной трубой 120 между оболочкой 15 парогенератора 210 с холодной стороны первого контура и трубопроводом первого контура 100 наличие U-образной ветви между парогенератором 210 и корпусом 10 на самом деле не представляет проблем с заполнением этой U-образной ветви. Более того, можно предусматривать течение под действием силы тяжести от забора воды второго контура в парогенераторе 210 вплоть до отвода 122 трубы 120, позволяющее воде входить в основную холодную ветвь 13 корпуса 10 и затем в опускную камеру 16 без какого-либо подъемного насоса. Это проиллюстрировано на Фигуре 8.In this embodiment, with a
Малая высота парогенератора 210 расположена выше высоты горячей и холодной ветвей корпуса 10 и их соответственных отверстий 13, 14, тем самым позволяя потоку течь под действием силы тяжести от оболочки парогенератора 210 вплоть до верха опускной камеры 16. При открытии клапана 219 (или при разрушении трубки 214) давление второго контура по существу выше давления первого контура, и адиабатическое расширение происходит на уровне разрушения защитного барьера, расщепляя часть жидкой воды второго контура на пар, тогда как другой участок остается жидким и затем течет под действием силы тяжести после начальной фазы приведения в движение путем индуцированного распыления под действием кинетической силы пара, образованного в результате расширения.The low height of the
В этих вариантах выполнения, когда проход текучей среды второго контура в первый контур 100 выполняется с помощью трубы 120, сечение Sпробоины равно минимальному сечению этой трубы 120 и предпочтительно меньше него. Естественно, если группа труб 120 выполнены с возможностью заливки воды второго контура в корпус 10, то Sпробоины равно сумме эквивалентных сечений пробоин, поступающих в корпус 10.In these embodiments, when the passage of the second circuit fluid into the
В одном варианте выполнения можно предусматривать, чтобы труба 120 также находилась в сообщении по текучей среде с резервуаром с бором, например, с помощью отвода 120’.In one embodiment,
Следует также отметить, что один и тот же конец 122 трубы 120 может быть соединен с несколькими парогенераторами 210. С этой целью участок 123 трубы питается несколькими ветвями 120, 120’, каждая из которых соединена с отдельным парогенератором. Это имеет преимущество, состоящее в том, что в первый контур 100 затягивается вода, захваченная в нескольких парогенераторах 210, при выполнении только одного отвода 122 на первом контуре 100, что тем самым уменьшает влияние этого решения с точки зрения безопасности.It should also be noted that the
В примере на Фигуре 7 компенсатор 110 давления расположен между парогенератором 210 и выходным отверстием 14 корпуса 10, как это обычно бывает. В этом примере отвод 122 расположен между парогенератором 210 и корпусом 10.In the example of Figure 7, the
В примере на Фигуре 8 компенсатор 110 давления расположен между парогенератором 210 и входным отверстием 13 корпуса 10. В этом примере отвод 122 расположен между компенсатором давления и корпусом 10.In the example of Figure 8,
На Фигуре 9 очень упрощенным образом проиллюстрирован вариант выполнения, в котором заливка воды второго контура в первый контур 100 выполняется путем добавления трубы к парогенераторам 210, как в трубе 120 варианта выполнения, проиллюстрированного на Фигурах 7 и 8. Эта труба продолжается между входным отверстием 121 и выходным отверстием 122.Figure 9 illustrates in a very simplified manner an embodiment in which the filling of the secondary water into the
Тем не менее отвод этой трубы выполнен на устройстве 170 для охлаждения реактора при остановке (это устройство обычно обозначается его аббревиатурой RRA) для того, чтобы избегать сверления трубопровода первого контура 100.However, a branch of this pipe is provided on the reactor shutdown cooler 170 (this device is usually referred to by its abbreviation RRA) in order to avoid drilling the primary circuit piping 100.
Устройство 170 RRA установки содержит:The
- первый контур, содержащий теплообменник 130, чье входное отверстие 131 и выходное отверстие 132 соединены с первым контуром 100, предпочтительно с холодными входами, каждый из которых соединен с отдельным парогенератором 210. В проиллюстрированном примере для наглядности входное отверстие 131 и выходное отверстие 132 соответственно соединены с горячей ветвью и холодной ветвью одного и того же первого контура 100. Предпочтительно первый контур этого устройства 170 RRA соединен с холодными входами нескольких, обычно двух, парогенераторов 210. Таким образом, ветвь 131 соединена с холодным входом первого парогенератора 210, а ветвь 132 соединена с холодным входом второго парогенератора 210.- a first circuit containing a
- второй контур 140, образующий гидравлическую петлю в сообщении с теплообменником 130, с одной стороны, и с дополнительным теплообменником 150, с другой стороны,- the second circuit 140, forming a hydraulic loop in communication with the
- третий внешний контур 160 в сообщении с дополнительным теплообменником 150 и содержащий источник холода.- a third
Как и в предыдущем примере, эта труба оснащена выборочным устройством для гидравлической изоляции или для гидравлического сообщения, таким как клапан 219. Этот клапан 219 может управляться вручную или удаленно.As in the previous example, this pipe is equipped with an optional hydraulic isolation or hydraulic communication device, such as a
Таким образом, преимущество этого варианта выполнения состоит в том, что система обеспечения безопасности настоящего изобретения не требует выполнения дополнительного отвода на первом контуре 100. Таким образом, этот вариант выполнения позволяет избегать необходимости введения дополнительных ограничений с точки зрения безопасности, при этом предусматривая эффективное решение для борьбы с продавливанием корпуса вследствие эффекта фокусировки.Thus, the advantage of this embodiment is that the safety system of the present invention does not require an additional bypass in the
Учитывая вышеприведенное описание, очевидно, что изобретение предусматривает надежное и стабильное решение для значительного улучшения безопасности ядерного реактора типа PWR, в частности, в случае потери теплоносителя из первого контура.Given the above description, it is clear that the invention provides a reliable and stable solution for significantly improving the safety of a PWR type nuclear reactor, in particular in the event of a loss of primary coolant.
Предпочтительно и как описано выше, точка сообщения между первым контуром и вторым контуром выбирается так, что прохождение воды второго контура по направлению к первому контуру происходит почти исключительно со стороны холодной ветви первого контура. Таким образом, вода парогенераторов будет следовать по холодным ветвям первого контура до течения под действием силы тяжести в опускную камеру, где происходит продавливание корпуса вследствие эффектов фокусировки.Preferably, and as described above, the point of communication between the first circuit and the second circuit is chosen so that the passage of the water of the second circuit towards the first circuit occurs almost exclusively from the cold branch of the first circuit. Thus, the water from the steam generators will follow the cold branches of the primary circuit before flowing under the action of gravity into the downcomer, where the shell is forced through due to focusing effects.
Изобретение не ограничено ранее описанными вариантами выполнения и распространяется на все варианты выполнения, охватываемые формулой изобретения.The invention is not limited to the previously described embodiments and extends to all embodiments covered by the claims.
Естественно, изобретение не ограничено реактором, имеющим конструкцию, проиллюстрированную на Фигуре 4, и могут быть выполнены многочисленные изменения этого реактора без отклонения от объема охраны, определенного формулой изобретения.Naturally, the invention is not limited to the reactor having the design illustrated in Figure 4, and numerous modifications to this reactor can be made without deviating from the scope of protection defined by the claims.
В частности, только одно входное отверстие 13 и одно выходное отверстие 14 представлены на фигурах. Предпочтительно, реактор 1 содержит группу входных отверстий и группу выходных отверстий. Предпочтительно, он также содержит группу парогенераторов 210.In particular, only one
Claims (34)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FRFR2008045 | 2020-07-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777279C1 true RU2777279C1 (en) | 2022-08-02 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806820C1 (en) * | 2022-10-10 | 2023-11-07 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ "Африкантов") | System of passive heat removal from pressurized-water reactor through a steam generator |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94041500A (en) * | 1994-11-16 | 1996-09-20 | Опытно-конструкторское бюро машиностроения | Nuclear power plant |
RU94041492A (en) * | 1994-11-16 | 1996-09-20 | Опытно-конструкторское бюро машиностроения | Nuclear power plant |
RU2106026C1 (en) * | 1995-10-17 | 1998-02-27 | Электрогорский научно-исследовательский центр по безопасности атомных станций Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных станций | Shielding system for water-moderated reactor containment |
US5825838A (en) * | 1995-08-08 | 1998-10-20 | Korea Institute Of Nuclear Safety | Reactor flooding system for a retaining molten core materials in a reactor vessel by the improved external vessel cooling capability |
FR2763168A1 (en) * | 1997-05-06 | 1998-11-13 | Commissariat Energie Atomique | Water-cooled nuclear reactor |
KR100804405B1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-02-15 | 한국원자력연구원 | Coolant circulation apparatus through gap between reactor and insulation under external reactor vessel cooling and method thereof |
WO2009053322A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Nuclear reactor with improved cooling in an accident situation |
US8867690B2 (en) * | 2011-08-25 | 2014-10-21 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Pressurized water reactor with compact passive safety systems |
RU2650504C2 (en) * | 2016-04-07 | 2018-04-16 | Валерий Викторович Войтюк | Emergency nuclear reactor cooling system |
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94041500A (en) * | 1994-11-16 | 1996-09-20 | Опытно-конструкторское бюро машиностроения | Nuclear power plant |
RU94041492A (en) * | 1994-11-16 | 1996-09-20 | Опытно-конструкторское бюро машиностроения | Nuclear power plant |
US5825838A (en) * | 1995-08-08 | 1998-10-20 | Korea Institute Of Nuclear Safety | Reactor flooding system for a retaining molten core materials in a reactor vessel by the improved external vessel cooling capability |
RU2106026C1 (en) * | 1995-10-17 | 1998-02-27 | Электрогорский научно-исследовательский центр по безопасности атомных станций Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных станций | Shielding system for water-moderated reactor containment |
FR2763168A1 (en) * | 1997-05-06 | 1998-11-13 | Commissariat Energie Atomique | Water-cooled nuclear reactor |
FR2763168B1 (en) * | 1997-05-06 | 1999-11-05 | Commissariat Energie Atomique | NUCLEAR WATER REACTOR, OF WHICH THE TANK CONTAINS A DEVICE FOR RECOVERING THE HEART AFTER ITS ACCIDENTAL FUSION |
KR100804405B1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-02-15 | 한국원자력연구원 | Coolant circulation apparatus through gap between reactor and insulation under external reactor vessel cooling and method thereof |
WO2009053322A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Nuclear reactor with improved cooling in an accident situation |
US8867690B2 (en) * | 2011-08-25 | 2014-10-21 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Pressurized water reactor with compact passive safety systems |
RU2650504C2 (en) * | 2016-04-07 | 2018-04-16 | Валерий Викторович Войтюк | Emergency nuclear reactor cooling system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806820C1 (en) * | 2022-10-10 | 2023-11-07 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ "Африкантов") | System of passive heat removal from pressurized-water reactor through a steam generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2496163C2 (en) | Nuclear reactor with improved cooling in emergency situation | |
US5102616A (en) | Full pressure passive emergency core cooling and residual heat removal system for water cooled nuclear reactors | |
US6795518B1 (en) | Integral PWR with diverse emergency cooling and method of operating same | |
JP3118489B2 (en) | Reactor with equipment for recovery of core after accidental meltdown of reactor | |
US4986956A (en) | Passive nuclear power plant containment system | |
GB2540708A (en) | Passive safe cooling system | |
US20160141054A1 (en) | In-vessel and ex-vessel melt cooling system and method having the core catcher | |
CN102956275A (en) | Pressurized water reactor with compact passive safety systems | |
EA032395B1 (en) | System for confining and cooling melt from the core of a water cooled-water modified reactor | |
US10255999B2 (en) | System for removing the residual power of a pressurised water nuclear reactor | |
US20150016581A1 (en) | System for removing the residual power of a pressurised water nuclear reactor | |
US5570401A (en) | BWR containment configuration having partitioned wetwell airspace | |
RU2777279C1 (en) | Reactor and method for ensuring reactor safety in case of core meltdown | |
RU2780492C1 (en) | Reactor and method for ensuring safety of the reactor in case of core melting | |
JP5279325B2 (en) | Hybrid safety system for boiling water reactors | |
FI3945531T3 (en) | Reactor and safety method for reactor in the event of core meltdown | |
US5511102A (en) | Apparatus for draining lower drywell pool water into suppresion pool in boiling water reactor | |
FI3945530T3 (en) | Reactor and safety method for reactor in the event of core meltdown | |
US6885720B2 (en) | Modular reactor containment system | |
RU2165108C2 (en) | Protective system of protective shell of water-cooled reactor plant | |
EP0839377B1 (en) | Depressurization system for pressurized steam operated plant | |
CN214279617U (en) | Safety system of nuclear power station | |
JP2013246117A (en) | Nuclear power plant | |
RU2762391C1 (en) | Fast neutron reactor with a passive core cooling system | |
De Santi | Analysis of steam generator u-tube rupture and intentional depressurization in lobi-mod2 facility |