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 PDF

Info

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
Application number
RU2021122479A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Франк МОРИН
Гиллес АВАКИАН
Original Assignee
Коммиссариат А Ленергие Атомик Эт Аукс Энергиес Алтернативес
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Коммиссариат А Ленергие Атомик Эт Аукс Энергиес Алтернативес filed Critical Коммиссариат А Ленергие Атомик Эт Аукс Энергиес Алтернативес
Application granted granted Critical
Publication of RU2777279C1 publication Critical patent/RU2777279C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: nuclear power industry.
SUBSTANCE: invention relates to a nuclear reactor with pressurized water. The reactor (1) includes a safety system containing a safety device. The safety device is designed to form a passage that eliminates the fluid isolation between the second circuit (200) and the first circuit (100) and establishes the second circuit fluid present in at least one steam generator (210) in the fluid communication with the first circuit (100). Moreover, the fluid of the second circuit contained in at least one steam generator (200) can flow in the housing (10), while previously passing through the first circuit (100).
EFFECT: increase in the safety of the nuclear reactor by minimizing the risk of the hull being forced through due to the focusing effect.
11 cl, 9 dwg

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 containment 600 within which a reactor 1 is placed. The reactor 1 comprises a housing 10 which, together with the lid 20, forms a hermetic envelope. This sealed envelope contains the fuel assemblies of the core 30. In Figure 2, for clarity, the core is represented by an area with dotted lines.

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 housing 10 further comprises at least one so-called cold fluid inlet 13 connected to the first circuit 100 and at least one so-called hot fluid outlet 14 also connected to the first circuit 100. In the first circuit 100 pressurized water circulates.

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 reactor 1, the first circuit 10 provides for the transfer of heat from the core 30 towards the second circuit 200, within which water also circulates.

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 second circuit 200 contains one and preferably a group of steam generators 210. Heat exchange between the first circuit 100 and the second circuits 200 takes place inside the steam generators 210. In the example illustrated in Figure 1, the loop 214 of the first circuit 100 is illustrated in the steam generator 210.

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 primary circuit 100 and the core 30 of the reactor 1, such as: control rods 40, a hydraulic pump 102 at the inlet to the housing 10 to circulate water in the primary circuit 100, a pressure compensator 110 on exit from the housing 10, the containment 600 and structures forming the threshold 601 and the walls 602, limiting the shaft 603 of the housing.

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 reactor 1, as it passes into the steam generator 210, a portion of the water in the secondary loop 200 vaporizes and reaches a power conversion device such as a turbine 220 movably driven by depressurization of the steam. Subsequently, the mechanical energy output from the turbines 220 is converted into electrical energy by the generators 500 and transformers 510 before being transported to the places of consumption.

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 turbines 220, the fluid is condensed in condenser 230 before being re-injected into steam generators 210 by pump 240.

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 turbines 220, the condenser 230 is cooled by an open loop 300 fed by a water source 310 such as a river. This circuit 300 also contains lift pumps 320, 330 and a cooling tower 340.

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 primary loop 100 is designed to take the calories generated by the reactor 1 in order to pass them to the second loop 200 to be converted into electricity by a power conversion system such as a turbo generator. During normal operation, the core 30 is critical and the thermal power produced is removed by the primary circuit 100. Core criticality control is guaranteed by the position of the control rods 40 in the core 30, as well as the content of water-soluble boron in the primary circuit water.

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 core 30 enters a melt state to form a core melt. The core melt is a partial or complete set of molten fuel assemblies of the interior 10 of the body in a molten state. The core melt flows under the action of gravity to the bottom 12 of the housing 10 and forms a bath there. Therefore, the core melt contains all or only part of the stock of molten fuel assemblies containing all solid fission products and the residual thermal power associated with them.

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 core 30, the formation of the core melt 70 and the appearance of the pool of melt 70 of the core at the bottom 12 of the housing 10. In a known way, when the pool 71 of the melt 70 of the core is formed, a surface layer 72 of liquid metal appears on the free surface baths 71. Part of the thermal power of the bath 71 of the melt 70 of the active zone is transferred to this layer 72.

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 metal layer 72 punching through the housing 10. This punching through of the housing 10 is due to a phenomenon commonly referred to as "focusing effect". The metal layer 72 is a good heat conductor and absorbs most of the thermal energy of the core molten pool 71 . The focusing effect corresponds to the situation in which the metal layer 72 transfers part of its heat by conduction along the small surface of the side walls 11 of the body 10. This thermal power, focusing on a small surface, can lead to the walls 11 of the body 10 being punched.

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 body 10. The melt 70 of the core is then poured into the shaft 603 of the body. Moreover, in direct contact between the core melt and the cooling water contained in the shaft 603, explosions called steam explosions (abrupt depressurization of water and expansion of steam) occur and hydrogen is generated. These consequences are unacceptable due to the risk of destruction of the third protective barrier formed by the shell 600 of the reactor. The risk of bursting of the housing in the situation of the wet shaft 603 of the housing 10 must be eliminated. In addition, uncontrolled spreading of the core melt 70, a highly radioactive material having a very high thermal power, must be avoided. The spread of the core melt 70 at the level of the threshold 601 creates the risk of forcing the latter and passing down to potential areas of groundwater.

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 core melt 70 to push through the casing 10 when primary pressure is released and flow into an area dedicated to distributing the core melt and controlling its cooling. This type of solution has the disadvantage that an imposing platform called a recuperator is required to receive and distribute the core melt, which greatly burdens the structure under construction and increases the costs of the reactor shell infrastructure. Another serious disadvantage relates to the demonstration of the integrity of the third protective barrier formed by the reactor shell in order to avoid environmental pollution, since the protective barrier formed by the primary circuit was destroyed.

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 core melt 70 within the housing 10 by avoiding the latter being forced through.

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 core melt 70 in the housing 10 and to extract its residual power through the wall of the housing 10 by external cooling, in particular by installing a circuit with (natural or forced) convection after wetting the shaft 602 of the housing 10.

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 shaft 603 of the housing in contact with the outer wall of the housing 10.

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 metal layer 72 at the point of focusing effect, there is still a possibility of not achieving sufficient cooling characteristics to avoid shell bursting. For this reason, in general, even in the context of IVR management in a severe accident, complementary devices are described to eliminate the risk associated with hydrogen, and a study to limit the effects of a steam explosion with the provision of an additional means to cope with the assumption of the worst case of hull bursting.

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 reactor 1 or plant refers to the operating phase in the absence of accidents or major accidents. An accident such as a loss of primary coolant, a large rupture accident or a very large rupture accident does not correspond to the normal operating phase of reactor 1.

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 reactor 1, for example, of the same type as the reactor described with reference to Figures 2-3A.

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, core 30 is melted or partially melted. A pool 71 of core melt 70 has formed at the bottom 12 of housing 10. A layer 72 of liquid metal has formed or is about to form on the surface of bath 71.

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 layer 72 of liquid metal begins to pierce the housing 10, or shortly after the start of this partial piercing, a cooling fluid is provided to be poured onto the bottom 12 of the housing 10 and therefore over this layer 72.

Эта охлаждающая текучая среда поступает из входных отверстий 13 и/или выходных отверстий 14 первого контура 100.This cooling fluid comes from the inlets 13 and/or outlets 14 of the primary loop 100.

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 second circuit 200, which flows in the first circuit 100.

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 primary circuit 100 is triggered. This can be done by opening a specific valve located, for example, at the top of the pressure compensator 110. This primary circuit depressurization may be triggered upon reaching a threshold temperature, such as the node spigot temperature, which will reach 650°C or more. This depressurization of the primary circuit 100 causes the latter to have a pressure lower than the pressure of the second circuit 200. Typically, the pressure in the depressurized primary circuit 100 is less than 2 MPa. Due to the pressure difference between the first 100 and second 200 circuits, the communication of these circuits 100, 200 causes a rapid injection of fluid from the second circuit 200 into the first circuit 100.

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 fluid 800 of the second loop 200 is poured into the first loop 100 and reaches the interior of the housing 10 through the inlet 13. Preferably, the reactor 1 includes an inner shell 15 located inside the housing 10, surrounding the core 30 and forming, together with the inner wall 11 of the housing 10 an annular volume, commonly referred to as the downcomer 16 (descending section). This inner shell 15 is designed so that during normal operation of the reactor 1 (in other words, in the absence of a major accident, for example):

- 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 inlet 13 leads outside the shell 15 and into the descent chamber 16 so that the cold fluid coming from the inlet 13 is directed to the bottom 12 of the housing 10,

- 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 outlet 14 leads inside the shell 15 so that the hot fluid present in the core 30 can exit the reactor 1 through the outlet 14.

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 reactor 1, the cold fluid of the primary loop 100 enters the reactor 1 through the inlet 13; descends by gravity into the descent chamber 16 to reach the bottom 12 of the housing, rises inside the shell 15, while passing through a perforated plate, commonly referred to as the base plate 17; crosses the core 30 to remove fission heat and exits the reactor 1 through the outlet 14.

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 second loop 200 and which penetrates 801 into the housing 10 along the loop 100, therefore also descends along the wall 11 of the housing 10 and reaches the liquid metal layer 72. Therefore, this safety coolant follows the natural path of the water in the reactor 1. This coolant comes into contact with the surface of the liquid metal layer 72. More specifically, the cooling fluid reaches the liquid metal layer 72 at the most critical location, i. at the boundary between the latter and the wall 11 of the housing 10. Therefore, the cooling fluid provides a function of cooling around the entire periphery where the liquid metal layer 72 can push the inner wall 11 of the housing 10 due to the focusing effect. Therefore, the cooling fluid from the descent chamber 16 offers a particularly effective solution for reducing the risk of the housing being punched through due to the focusing effect.

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 remelting metal layer 72 is carried out by flowing from the inner wall of the housing 10, which is much softer than a strong injection of water into the core molten pool. Strong injection of water into the core molten bath can cause steam shock, which is detrimental to the integrity of the reactor pressure vessel.

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 body 802 distributed over the free surface of the metal layer 72. Naturally, when the latter is not yet sufficiently cooled, the cooling fluid evaporates upon contact with the metal layer 72.

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 primary loop 100 open in order to vent steam produced by contacting the cooling fluid obtained from the second loop 200 with the layer 72 of liquid metal. Moreover, the depressurization of the primary circuit 100 facilitates the injection of cooling fluid from the secondary circuit into the housing 10.

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 layer 72 of liquid metal to be cooled when the latter has a thickness e 72 that is thin enough to concentrate the thermal power of the bath 72 on a too reduced surface so that it can push through the inner wall 11 of the housing 10.

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 liquid metal layer 72 becomes large enough to transfer the thermal power of this layer 72 over a larger surface, and therefore the power per surface area is low enough to prevent the internal walls 11 of the body 10.

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 housing 10 is also provided. water is injected or poured between housing 10 and shaft 603. This cooling is usually sufficient in the event of an IVR (hold inside housing) type of accident, but is naturally not sufficient if a focusing effect occurs.

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 shaft 603 of the housing 10 allows, for example, to extract 1 MW per square meter (1 MW/m 2 ). In a focusing effect situation, this cooling is no longer sufficient, since it is necessary to be able to extract 1.5 MW/m 2 and even 2 MW/m 2 in the area in which the focusing effect forms a punching of the housing 10.

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 shaft 603 of the housing 10, you can use the water contained in the reservoir, for example, in the pool for loading fuel. This tank can be used in the reactor building or outside the latter. Preferably, at least one section of this reservoir should be located high enough relative to the body 603 to allow flow to flow into the latter under the action of gravity. Most often, at least one section of this tank should be located above the cover or casing 20 of the reactor 1.

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 second loop 200 is not controlled. In contrast, the simulation of this flow rate can be easily calculated if the pressure of the second loop 200 and optionally the first loop 100 is known. cooling time. Calculations show that a very limited portion of this total supply of steam generators 210 is sufficient to sufficiently cool the remelting metal layer 72 and avoid the case 10 being punctured, while the metal layer 72 is sufficiently thickened on the surface.

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 second circuit 200 and the first circuit 100 allows the secondary circuit water to enter the housing 10 at a flow rate of less than 10 kg/s and preferably less than 7 kg/s. Typically, this flow rate is in the range between 4 and 5 kg/s for an initial pressure (in other words, before opening the passage(s) towards the primary circuit 100) in the steam generator (GV) in the range of 6.8 MPa.

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 primary loop 100 and the inlet 13 of the housing 10. It usually therefore consists of the minimum section for the passage of the primary fluid during normal operation of the reactor. For example, S input corresponds to the section of the inlet 13 in the body. This section is illustrated in Figure 8. If there is a group of inlets of the first circuit 100 in the body 10, for example, as illustrated in Figure 7, then the S inlet is the sum of all the inlets of the body 10.

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 steam generator 210 in fluid communication with the primary circuit 100.

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 steam generator 210 is in the range of 6-7 MPa. In turn, the primary circuit 100 is depressurized. Moreover, devices for opening valves at the level of pressurizer 110 are actuated to depressurize the primary circuit 100 in the event of a serious accident. This makes it possible to avoid release of core fission products under pressure in the event of a case rupture. Moreover, this depressurization of the primary circuit allows injection of the secondary fluid into the interior of the housing 30 to be promoted.

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 second loop 200 should be poured into the first loop 100, it is preferable to be able to estimate the height of the molten pool of the core and preferably the profile of change of this height.

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 fuses 900 can be provided located on the wall of the housing 10. They are designed to melt when a threshold temperature Tf is applied to these fuses 900. Typically, this temperature Tf is reached when the core melt forms in the vessel 10 and comes into contact with the fuses 900. When the temperature inside the vessel corresponds to the normal operation of the reactor, the fuses 900 do not melt. According to one example Tf > 400°C, preferably Tf ≥ 500°C, preferably Tf ≥ 600°C.

Когда плавкий предохранитель 900 расплавляется, это предотвращает прохождение электрического сигнала. В связи с этим сопротивление контура, интегрированного в этот плавкий предохранитель, бесконечно.When the fuse 900 melts, it prevents the passage of an electrical signal. In this regard, the resistance of the circuit integrated into this fuse is infinite.

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 fuse 900 relative to the bottom of the housing 10.

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 inner wall 11 of the housing 10. This can improve the reliability of detecting the occurrence of the focusing effect. Moreover, by placing a fuse on the outer wall of the housing 10, the temperature measurement will essentially depend on the boiling point of the water in contact with the housing wall, which does not effectively detect the rise of the molten pool of the core, as well as the formation of the focusing effect layer.

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 fuses 900 located along at least one generatrix of the inner wall 11 of the housing 10. Preferably, the fuses are located along at least two generators. Thus, if the core melt occurs along the generatrix, the fuses located in the upper section can be reached and not characterize the gradual rise of the core melt pool at the bottom of the case.

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 fuses 900 is located on the generatrix of the hemispherical section, forming the bottom 12 of the housing 10, the last and other section of the fuses is located on the side wall of the housing 10.

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 molten pool 71 of the core begins to form, as well as the point in time at which water from the second circuit should be injected into the first circuit 100.

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 first circuit 100.

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 body 10. This profile also makes it possible to detect the beginning of the last layer 72 of liquid metal being forced through.

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 steam generators 210 is to be poured into the first circuit 100. Thus, this arrangement of the fuses 900 is made such that the slice volumes V of the cartridge slices located between two series or adjacent fuses 900 are constant.

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 inner wall 11 of the casing 10 and, on the other hand, by two vertical planes, each of which passes through one of these adjacent fuses 900. At least some, preferably all, volumes of the casing sections are identical. . Preferably adjacent fuses according to the vertical distribution are located according to the same curvature, preferably forming a generatrix of the housing 10.

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 housing 10 as well as the fuses 900 arranged along the generatrix G. The fuses 900 form cuts with substantially equal cut volumes V .

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 housing 10. Thus, for the number of generators equal to 2, 3 and 4 respectively, these generators will be separated at an angle of 180°, 120° and 90° respectively.

Считается, что дно корпуса 10 образовано участком сферы, имеющей 4-метровый диаметр.It is believed that the bottom of the housing 10 is formed by a portion of a sphere having a diameter of 4 meters.

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 steam generators 210 into the primary circuit 100.

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:

Figure 00000001
Figure 00000001

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:

Figure 00000002
Figure 00000002

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 second loop 200 with the first loop 100 can be controlled on a schedule basis starting from the time when the formation of the core molten pool 71 is detected by the fuses 900.

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 molten pool 71 and the onset of the formation of the layer 72 of liquid metal at the point of occurrence of the bursting of the casing 10. Naturally, this duration varies from reactor to reactor. For some reactors this duration D1 is about one hour. The operator must activate the safety device at time t1, whereby t1 = t0 + (D1 - k1), k1 is the safety factor to ensure that the secondary water is poured onto the liquid metal layer 72 early enough to avoid significant weakening of the casing 10 and preferably to avoid the start of bursting of the body. For example, k1 is between -5 minutes and 15 minutes.

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 molten pool 71 and the time t2 at which the liquid metal layer 72 has a thickness e 72 that is large enough to make it impossible for the casing 10 to be punched through.

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 second circuit 200 and the first circuit 100 is sized to allow pouring between times t1 and t2 at a flow rate Qmin sufficient to cool the liquid metal layer 72.

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 remelting metal layer 72 descends by flowing down the wall 11 of the housing 10. However, alternatively or in combination with this embodiment, it can be provided that this fluid 800 reaches the interior of housing 10 by entering the latter through outlet 14.

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 second loop 200 to be injected into the housing 10 through the first loop 100.

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 second circuit 200 in communication with the first circuit 100. This communication is carried out thanks to the safety system designed to deliberately destroy the protective barrier that isolates these two circuits 100, 200. It should be recalled that during normal operation, in other words, in the absence of incidents and during the power generation phase of the plant, the first 100 and second 200 circuits are fluidly isolated from each other.

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 conventional steam generator 210 with reference to Figure 6. The steam generator 210 forms a shell that surrounds the fluid of the second circuit 200 and simultaneously surrounds at least one pipe 214 through which the fluid of the primary circuit 100 circulates. Thus, the fluid of the second circuit 200 comes into contact with the outer wall of the pipe 214.

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 steam generators 210. This steam generator 210 includes a shell 260 with a generally cylindrical shape. This sheath 260 defines an upper portion 211 having openings 211b, 211b' in communication with the second circuit 200 and a lower portion 212 having openings 212b, 212b' in communication with the first circuit 100. The upper 211 and lower 212 portions are separated by a tube plate 213 . The lower surface of the plate 213 with tubes defines with the lower section 212 the volume forming the water chamber. Preferably, the water chamber has a hemispherical shape. It is divided into two sections 212a, 212a' by a partition wall 2121.

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.Section 212a has an opening 212b hydraulically connected to the inlet 13 of the body 10. Section 212a' has an opening 212b' hydraulically connected to the outlet 14 of the body 10. Thus, sections 212a and 212b, as well as tubes 214, are part of the first circuit 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 core 30 of the nuclear reactor 1 into the outlet 14 of the housing 10 penetrates the water box portion 212a' and then circulates in the tubes 214 of the tube network of the steam generator 210. Moreover, the tube plate 213 holds the tube group 214, one end of which leads to section 212a', and the other end of which leads to section 212a. Typically, these tubes 214 are in an inverted U-shape. These U-tubes are wetted in the secondary circuit water 200 present in the upper section 211 of the steam generator 210.

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 section 212a', first from bottom to top up to the top of the U-bend and then from top to bottom to reach section 212a of the water box. All along this path, the water circulating through the tubes 214 transfers heat to the secondary fluid 200 present in the upper portion 211 of the steam generator 210. Once it has reached the water box portion 212a, the water may then exit through the outlet 212b and return back to the inlet. 13 of the housing 10 for reheating the core 30.

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 sections 212a, 212a' of the water box is provided with a hatch opening 2122 closed with a plug 2123. This hatch opening 2122 has a size that is large enough to allow a human or robot to access the inside of the water box.

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 first loop 100 and the second loop 200 includes at least one passage formed by a pipe 120 connecting the section 211 of the steam generator 210 surrounding the water of the second loop to the pipe of the first loop 100 This conduit 120 may consist of an emergency injection line (commonly referred to as the "IS line") or an RCV (abbreviation for "Volume and Chemical Control Loop") or a refrigerant loop tap at an RRA shutdown. It should be noted that the cross section of the IS line or RCV outlet is usually less than the sum of the cross sections of the inlets 13 in the housing 10. However, and as explained above, the invention works well by injecting water from the secondary into the primary circuit 100 through a small cross section.

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 upper section 211 of the steam generator 210 has an opening connected to one end 121 of pipe 120. The other end 122 of pipe 120 is connected, for example, by a tap on the primary loop 100 or on an existing line such as an IS line, an RCV tap, or a tap on the RRA line. Naturally, the opening 121 is located at the bottom of the upper section 211 in order to facilitate the gravity flow of all the secondary water contained in the steam generator 210.

Эта труба 120 оснащена устройством, предусматривающим:This pipe 120 is equipped with a device providing:

- 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 reactor 1, in other words, in the absence of any accident, preventing any circulation of the secondary fluid in it,

- 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 reactor 1, leading to bursting or risk of bursting of the shell 10, the circulation of the fluid medium in the second circuit from the steam generator 210 up to the pipe of the primary circuit 100.

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 valve 219. In a hydraulic isolation configuration, the valve 219 prevents any circulation of fluid in the pipe 120.

Когда система обеспечения безопасности активируется, клапан 219 устраняет эту гидравлическую изоляцию.When the safety system is activated, valve 219 removes this hydraulic isolation.

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, valve 219 is for remote control between a closed configuration and an open configuration. Alternately switching from a closed configuration to an open configuration is accomplished by activating valve 219. In this first embodiment, when the safety device detects a burst or an imminent risk of bursting of the housing 10, it can remotely trigger the opening of valve 219.

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 body 10, it may trigger a signal notifying that the valve 219 should be opened.

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 special pipe 120 between the shell 15 of the cold side of the primary steam generator 210 and the pipeline of the primary circuit 100, the presence of a U-shaped branch between the steam generator 210 and the casing 10 does not really present problems with filling this U-shaped branch. Moreover, gravity flow from the secondary water intake in the steam generator 210 up to the branch 122 of the pipe 120 can be provided, allowing the water to enter the main cold branch 13 of the housing 10 and then into the downcomer 16 without any lifting pump. This is illustrated in Figure 8.

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 steam generator 210 is located above the height of the hot and cold legs of the body 10 and their respective openings 13, 14, thereby allowing the flow by gravity from the shell of the steam generator 210 up to the top of the downcomer 16. When the valve 219 is opened (or when the tube is broken 214) the pressure of the secondary circuit is substantially higher than the pressure of the primary circuit, and adiabatic expansion occurs at the level of destruction of the protective barrier, splitting part of the liquid water of the secondary circuit into vapor, while the other section remains liquid and then flows under the action of gravity after the initial phase of propulsion by induced atomization under the action of the kinetic force of the steam formed as a result of expansion.

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 first circuit 100 is via pipe 120, the cross section S of the hole is equal to, and preferably less than, the minimum cross section of this pipe 120. Naturally, if the group of pipes 120 is configured to fill the secondary circuit water into the body 10, then S of the hole is equal to the sum of the equivalent sections of the holes entering the body 10.

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, conduit 120 may also be in fluid communication with the boron reservoir, such as by means of an outlet 120'.

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 same end 122 of pipe 120 may be connected to several steam generators 210. To this end, pipe section 123 is fed by several branches 120, 120', each of which is connected to a separate steam generator. This has the advantage that water trapped in multiple steam generators 210 is drawn into the primary circuit 100 with only one bypass 122 in the primary circuit 100, thereby reducing the safety impact of this solution.

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 pressure compensator 110 is located between the steam generator 210 and the outlet 14 of the housing 10, as is usually the case. In this example, outlet 122 is located between steam generator 210 and housing 10.

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, pressurizer 110 is located between steam generator 210 and inlet 13 of housing 10. In this example, outlet 122 is located between pressurizer and housing 10.

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 primary circuit 100 is accomplished by adding a pipe to the steam generators 210, as in the pipe 120 of the embodiment illustrated in Figures 7 and 8. This pipe continues between the inlet 121 and outlet 122.

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 device 170 RRA installation contains:

- 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 heat exchanger 130, whose inlet 131 and outlet 132 are connected to the first circuit 100, preferably with cold inlets, each of which is connected to a separate steam generator 210. In the illustrated example, for clarity, the inlet 131 and outlet 132 are respectively connected with a hot leg and a cold leg of the same first circuit 100. Preferably, the first circuit of this RRA device 170 is connected to the cold inlets of several, usually two, steam generators 210. Thus, the branch 131 is connected to the cold inlet of the first steam generator 210, and the branch 132 is connected with a cold inlet of the second steam generator 210.

- 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 heat exchanger 130, on the one hand, and with the additional heat exchanger 150, on the other hand,

- третий внешний контур 160 в сообщении с дополнительным теплообменником 150 и содержащий источник холода.- a third external circuit 160 in communication with an additional heat exchanger 150 and containing a source of cold.

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 valve 219. This valve 219 can be operated manually or remotely.

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 primary loop 100. Thus, this embodiment avoids the need for additional safety restrictions while providing an effective solution for against punching of the case due to the effect of focusing.

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 inlet 13 and one outlet 14 are shown in the figures. Preferably, the reactor 1 comprises a set of inlets and a set of outlets. Preferably, it also contains a group of steam generators 210.

Claims (34)

1. Ядерный реактор (1) с водой под давлением, включающий по меньшей мере:1. Nuclear reactor (1) with pressurized water, including at least: - корпус (10), вмещающий активную зону (30) реактора (1), содержащий по меньшей мере одно входное отверстие (13) и по меньшей мере одно выходное отверстие (14),- housing (10) containing the core (30) of the reactor (1), containing at least one inlet (13) and at least one outlet (14), - первый контур (100), по меньшей мере один первый конец которого соединен с входным отверстием (13) корпуса (10) и по меньшей мере один конец которого соединен с выходным отверстием (14) корпуса (10) так, что текучая среда первого контура, циркулирующая в первом контуре (100), проникает в корпус (10) реактора (1) через указанное входное отверстие (13) и выходит через указанное выходное отверстие (14), при этом проходя через всю активную зону (30), для того, чтобы отбирать тепло, произведенное активной зоной (30), при этом Sвход представляет собой сечение по меньшей мере одного входного отверстия (13) первого контура (100) вплоть до корпуса (10),- the first circuit (100), at least one first end of which is connected to the inlet (13) of the body (10) and at least one end of which is connected to the outlet (14) of the body (10) so that the fluid of the first circuit , circulating in the primary circuit (100), penetrates into the vessel (10) of the reactor (1) through the specified inlet (13) and exits through the specified outlet (14), while passing through the entire core (30), in order to to take away the heat produced by the active zone (30), while the S inlet is a section of at least one inlet (13) of the primary circuit (100) up to the housing (10), - второй контур (200), изолированный по текучей среде от первого контура (100), в котором текучая среда второго контура на водной основе предназначена для циркуляции, содержащий по меньшей мере один парогенератор (210) и выполненный так, чтобы поглощать тепло первого контура (100) и преобразовывать его, по меньшей мере частично, в пар в парогенераторе (210),- the second circuit (200), isolated from the first circuit (100) in terms of fluid, in which the water-based fluid of the second circuit is intended for circulation, containing at least one steam generator (210) and designed to absorb the heat of the first circuit ( 100) and convert it at least partially into steam in a steam generator (210), отличающийся тем, что реактор (1) включает систему обеспечения безопасности, содержащую устройство обеспечения безопасности, выполненное так, чтобы образовывать по меньшей мере один и предпочтительно только один проход, устраняющий изоляцию по текучей среде между вторым контуром (200) и первым контуром (100) и устанавливающий текучую среду второго контура, присутствующую в по меньшей мере одном парогенераторе (210), в сообщении по текучей среде с первым контуром (100) так, что текучая среда второго контура, содержащаяся в по меньшей мере одном парогенераторе (200), может протекать в корпусе (10), при этом предварительно проходя по первому контуру (100), при этом указанный проход имеет минимальное сечение Sпробоины так, что:characterized in that the reactor (1) includes a safety system containing a safety device designed to form at least one and preferably only one passage eliminating fluid isolation between the second circuit (200) and the first circuit (100) and setting the secondary circuit fluid present in the at least one steam generator (210) in fluid communication with the first circuit (100) so that the secondary circuit fluid contained in the at least one steam generator (200) can flow in the body (10), while previously passing along the first circuit (100), while the specified passage has a minimum section S of the hole so that: Sпробоины < 0,05 * Sвход,S hole < 0.05 * S input , предпочтительно Sпробоины < 0,01 * Sвход,preferably S holes < 0.01 * S inlet , предпочтительно Sпробоины < 0,001 * Sвход.preferably S holes < 0.001 * S inlet . 2. Реактор по предыдущему пункту, отличающийся тем, что сечение 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 см².2. Reactor according to the previous claim, characterized in that the cross section S of the hole is in the range between 0.2 cm² and 20 cm², preferably 0.8 cm² and 20 cm² and even more preferably between 2 cm² and 7 cm². 3. Реактор по любому из двух предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает по меньшей мере один плавкий предохранитель (900), расположенный на стенке (11) корпуса (10), который выполнен так, что, когда жидкометаллический слой (72) достигает плавкого предохранителя, он заставляет последний расплавляться, при этом температура плавления плавкого предохранителя (900) превышает температурный порог Tf или равна ему, при этом Tf ≥ 400°C, предпочтительно Tf ≥ 500°C и предпочтительно Tf = 600°C.3. Reactor according to any of the two previous claims, characterized in that it includes at least one fuse (900) located on the wall (11) of the housing (10), which is designed so that when the liquid metal layer (72) reaches the fusible fuse, it causes the fuse to melt, the melting point of the fuse (900) being greater than or equal to the temperature threshold Tf, Tf ≥ 400°C, preferably Tf ≥ 500°C and preferably Tf = 600°C. 4. Реактор по предыдущему пункту, отличающийся тем, что включает группу плавких предохранителей (900), распределенных согласно по меньшей мере одной образующей (G) стенки корпуса (10), плавкие предохранители (900) распределены вдоль образующей (G) так, что два соседних плавких предохранителя (900) согласно этой образующей образуют срез корпуса (10), объемы Vсреза срезов идентичны.4. The reactor according to the previous paragraph, characterized in that it includes a group of fuses (900) distributed according to at least one generatrix (G) of the housing wall (10), fuses (900) are distributed along the generatrix (G) so that two neighboring fuses (900) according to this generatrix form a cut of the body (10), the volumes V of the cut of the cuts are identical. 5. Реактор по любому из четырех предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает внутреннюю оболочку (15), расположенную внутри корпуса (10), окружающую активную зону (30) и образующую с внутренней стенкой (11) корпуса (10) кольцевой объем, называемый опускной камерой (16), которая выполнена так, что во время нормальной работы реактора (1):5. The reactor according to any of the four previous paragraphs, characterized in that it includes an inner shell (15) located inside the housing (10), surrounding the active zone (30) and forming an annular volume with the inner wall (11) of the housing (10), called downcomer (16), which is designed so that during normal operation of the reactor (1): - входное отверстие (13) ведет наружу оболочки (15) и в опускную камеру (16) так, что текучая среда первого контура, поступающая из входного отверстия (13), направляется на дно (12) корпуса (10),- the inlet (13) leads out of the shell (15) and into the down chamber (16) so that the primary circuit fluid coming from the inlet (13) is directed to the bottom (12) of the housing (10), - выходное отверстие (14) ведет внутрь оболочки (15) так, что текучая среда первого контура, присутствующая в активной зоне (30), может выходить из реактора (1) через выходное отверстие (14),- the outlet (14) leads inside the shell (15) so that the primary fluid present in the core (30) can exit the reactor (1) through the outlet (14), при этом реактор выполнен так, что, когда устройство обеспечения безопасности образует по меньшей мере один проход, устраняющий изоляцию по текучей среде между вторым контуром (200) и первым контуром (100), текучая среда второго контура, содержащаяся в парогенераторе (200), в этом случае течет по дну (12) корпуса (10), при этом предварительно проходя через указанное входное отверстие (13) корпуса (10) и затем через опускную камеру (16). wherein the reactor is configured such that when the safety device forms at least one fluid isolation passage between the second circuit (200) and the first circuit (100), the second circuit fluid contained in the steam generator (200) is In this case, it flows along the bottom (12) of the body (10), while first passing through the specified inlet (13) of the body (10) and then through the down chamber (16). 6. Реактор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что парогенератор (210) содержит внешнюю оболочку (260), содержащую первый участок (212), окружающий часть текучей среды первого контура, и второй участок (211), окружающий часть текучей среды второго контура, при этом первый (212) и второй (211) участки изолированы по текучей среде друг от друга,6. The reactor according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the steam generator (210) contains an outer shell (260) containing a first section (212) surrounding a part of the fluid of the first circuit, and a second section (211) surrounding a part of the fluid of the second circuit, while the first (212) and the second (211) sections are fluid-isolated from each other, при этом система обеспечения безопасности содержит по меньшей мере одну трубу (120), образующую указанный проход, расположенный снаружи парогенератора (210) и имеющий по меньшей мере:wherein the security system comprises at least one pipe (120) forming said passage located outside the steam generator (210) and having at least: - первый конец (121), ведущий во второй участок (211), окружающий текучую среду второго контура,- the first end (121) leading to the second section (211) surrounding the fluid medium of the second circuit, - второй конец (122), ведущий в ветвь первого контура (100), расположенную между парогенератором (210) и корпусом (10),- the second end (122) leading to the branch of the primary circuit (100) located between the steam generator (210) and the housing (10), при этом устройство обеспечения безопасности содержит по меньшей мере один элемент (219), установленный на указанной трубе (120) и выборочно принимающий:wherein the safety device comprises at least one element (219) mounted on said pipe (120) and selectively receiving: - закрытую конфигурацию, в которой он предотвращает проход текучей среды в указанном канале (218),- a closed configuration in which it prevents the passage of fluid in said channel (218), - открытую конфигурацию, в которой он позволяет текучей среде проходить в указанной трубе (120), тем самым позволяя текучей среде второго контура парогенератора (210) протекать в указанной трубе (120) для поступления в первый контур (100) и затем корпус (10).- an open configuration in which it allows the fluid to pass in the specified pipe (120), thereby allowing the fluid medium of the second circuit of the steam generator (210) to flow in the specified pipe (120) to enter the primary circuit (100) and then the housing (10) . 7. Реактор по предыдущему пункту, отличающийся тем, что второй конец (122) трубы (120) образует отвод на ветви первого контура (100). 7. The reactor according to the previous paragraph, characterized in that the second end (122) of the pipe (120) forms a branch on the branch of the primary circuit (100). 8. Реактор по любому из двух предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанная ветвь первого контура (100) продолжается между парогенератором (210) и входным отверстием (13) корпуса (10).8. The reactor according to any of the two previous paragraphs, characterized in that the specified branch of the primary circuit (100) continues between the steam generator (210) and the inlet (13) of the housing (10). 9. Реактор по любому из трех предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает устройство, выбранное из линии аварийного впрыска (IS) и линии контура объемного и химического управления (RCV), которое выполнено так, чтобы вести в первый контур (100) на указанном втором конце (122) трубы (120).9. Reactor according to any one of the previous three claims, characterized in that it includes a device selected from the emergency injection (IS) line and the volumetric and chemical control (RCV) loop line, which is configured to lead to the primary circuit (100) at the specified the second end (122) of the pipe (120). 10. Реактор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что парогенератор (210) содержит первый участок (212), окружающий текучую среду первого контура, и второй участок (211), окружающий текучую среду второго контура, при этом первый (212) и второй (211) участки изолированы по текучей среде друг от друга,10. The reactor according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the steam generator (210) contains the first section (212) surrounding the fluid of the first circuit, and the second section (211) surrounding the fluid of the second circuit, while the first (212) and second (211) sections fluidly isolated from each other, при этом реактор дополнительно включает устройство (170) для охлаждения реактора при остановке (RRA), содержащее по меньшей мере один первый контур, содержащий теплообменник (130) и ветви (131, 132), соединяющие по текучей среде теплообменник (130) с одним или несколькими участками первого контура (100),wherein the reactor further includes a device (170) for reactor shutdown cooling (RRA), containing at least one first circuit containing a heat exchanger (130) and branches (131, 132) connecting the heat exchanger (130) in fluid with one or several sections of the primary circuit (100), при этом система обеспечения безопасности содержит по меньшей мере одну трубу (120), расположенную снаружи парогенератора (210), которая образует указанный проход и имеет по меньшей мере:wherein the security system contains at least one pipe (120) located outside the steam generator (210), which forms the specified passage and has at least: - первый конец (121), ведущий во второй (211) участок, окружающий текучую среду второго контура,- the first end (121) leading to the second (211) section surrounding the fluid medium of the second circuit, - второй конец (122), ведущий в ветвь (131, 132) указанного первого контура устройства (170) RRA,- the second end (122) leading to the branch (131, 132) of the specified first circuit of the device (170) RRA, при этом устройство обеспечения безопасности содержит по меньшей мере один элемент, установленный на указанной трубе (120) и выборочно принимающий:wherein the safety device comprises at least one element mounted on said pipe (120) and selectively receiving: - закрытую конфигурацию, в которой он предотвращает прохождение текучей среды в указанной трубе (120),- a closed configuration in which it prevents the passage of fluid in said pipe (120), - открытую конфигурацию, в которой он позволяет текучей среде проходить в указанной трубе (120), тем самым позволяя текучей среде второго контура парогенератора (120) протекать в указанной трубе для поступления в ветвь (131, 132) указанного первого контура и затем первый контур (100) и затем корпус (10). - an open configuration in which it allows the fluid to pass in said pipe (120), thereby allowing the second circuit fluid of the steam generator (120) to flow in said pipe to enter the branch (131, 132) of said first circuit and then the first circuit ( 100) and then the body (10). 11. Реактор по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что элемент представляет собой клапан (219), выбранный из: клапана с ручным приводом, клапана с удаленным управлением.11. The reactor according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the element is a valve (219) selected from: a valve with a manual drive, a valve with remote control.
RU2021122479A 2020-07-29 2021-07-28 Reactor and method for ensuring reactor safety in case of core meltdown RU2777279C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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