RU2810654C1 - Truss console of melt localization device (options) - Google Patents
Truss console of melt localization device (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810654C1 RU2810654C1 RU2023112494A RU2023112494A RU2810654C1 RU 2810654 C1 RU2810654 C1 RU 2810654C1 RU 2023112494 A RU2023112494 A RU 2023112494A RU 2023112494 A RU2023112494 A RU 2023112494A RU 2810654 C1 RU2810654 C1 RU 2810654C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parallel
- sectors
- radial
- internal
- external
- Prior art date
Links
- 230000004807 localization Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 72
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 16
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 100
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 50
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 10
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 5
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 4
- 102200052313 rs9282831 Human genes 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам локализации расплава (далее - УЛР), снабженным сосудом для приема и распределения расплава, в частности, к механизмам, обеспечивающим сохранение целостности конструкции УЛР при тяжелых авариях.The invention relates to melt localization devices (hereinafter referred to as MLD), equipped with a vessel for receiving and distributing the melt, in particular, to mechanisms that ensure the preservation of the structural integrity of the MLL in the event of severe accidents.
Наибольшую радиационную опасность представляют аварии с расплавлением активной зоны, которые могут происходить при множественном отказе систем охлаждения активной зоны.The greatest radiation hazard is posed by accidents with core melting, which can occur with multiple failures of core cooling systems.
При таких авариях расплав активной зоны - кориум, расплавляя внутриреакторные конструкции и корпус реактора, вытекает за его пределы, и вследствие сохраняющегося в нем остаточного тепловыделения может нарушить целостность герметичной оболочки АЭС - последнего барьера на пути выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду.In such accidents, the core melt - corium, melting the internal reactor structures and the reactor vessel, flows beyond its boundaries, and due to the residual heat generation remaining in it, it can disrupt the integrity of the sealed shell of the nuclear power plant - the last barrier to the release of radioactive products into the environment.
Для исключения этого необходимо локализовать вытекший из корпуса реактора расплав активной зоны (кориум) и обеспечить его непрерывное охлаждение, вплоть до полной кристаллизации. Эту функцию выполняет устройство локализации расплава, которое предотвращает повреждения герметичной оболочки АЭС и тем самым защищает население и окружающую среду от радиационного воздействия при тяжелых авариях ядерных реакторов.To eliminate this, it is necessary to localize the core melt (corium) that has leaked from the reactor vessel and ensure its continuous cooling until complete crystallization. This function is performed by a melt localization device, which prevents damage to the sealed shell of a nuclear power plant and thereby protects the population and the environment from radiation exposure during severe accidents of nuclear reactors.
Известные конструкции УЛР, предназначенные для локализации и охлаждения расплава, как правило, содержат следующие основные элементы: направляющий аппарат, установленный на специальном опорном элементе - ферме-консоли, корпус с наполнителем из жертвенных материалов. Кроме того, к УЛР подключены различные системы коммуникаций (датчики контрольно-измерительных приборов, каналы орошения кориума, каналы для отвода пара и др.), обеспечивающие функционирование УЛР в условиях тяжелой аварии.Known HLR designs intended for localization and cooling of the melt, as a rule, contain the following main elements: a guide apparatus mounted on a special support element - a console truss, a housing filled with sacrificial materials. In addition, various communication systems are connected to the HLR (instrument sensors, corium irrigation channels, channels for steam removal, etc.), ensuring the functioning of the HLR in the conditions of a severe accident.
Ферма-консоль защищает корпус, внутренние коммуникации УЛР от разрушения со стороны кориума и является опорой для направляющей плиты, которая передает статические и динамические воздействия на ферму-консоль, раскрепленную в шахте реактора. Ферма-консоль также обеспечивает работоспособность направляющей плиты в случае ее разрушения.The console truss protects the housing and internal communications of the ULR from destruction from the corium and is a support for the guide plate, which transmits static and dynamic impacts to the console truss, secured in the reactor shaft. The cantilever truss also ensures the operability of the guide plate in the event of its destruction.
Известна ферма-консоль [1, 2, 3, 4] УЛР, содержащая параллельные и радиальные силовые ребра, внешнюю, среднюю и внутреннюю обечайки, верхнюю силовую плиту и нижнюю силовую плиту, формирующие внутренние и внешние секторы, в которых выполнены трубы-чехлы, обеспечивающие подключение датчиков контрольно-измерительных приборов (КИП), каналы орошения кориума (коллектор с раздающими трубопроводами), обеспечивающие подачу охлаждающей воды от внешних источников, которая по каналам орошения поступает через ферму-консоль сверху на кориум, каналы для отвода пара, обеспечивающие отвод пара из подреакторного помещения бетонной шахты в гермозону на стадии охлаждения кориума в корпусе УЛР, каналы для подвода воздуха, обеспечивающие поступление воздуха для охлаждения направляющей плиты при нормальной эксплуатации.A well-known truss-console [1, 2, 3, 4] ULR, containing parallel and radial power ribs, outer, middle and inner shells, an upper power plate and a lower power plate, forming internal and external sectors in which pipe covers are made, providing connection of instrumentation and control sensors, corium irrigation channels (collector with distribution pipelines), providing supply of cooling water from external sources, which flows through the irrigation channels through a console truss from above to the corium, channels for steam removal, ensuring steam removal from the sub-reactor room of the concrete shaft into the containment zone at the stage of corium cooling in the ULR housing, channels for air supply, providing air supply for cooling the guide plate during normal operation.
Недостатком фермы-консоли является то, что она не выдерживает запроектного теплового нагружения, возникающего при отсутствии охлаждения свободной поверхности расплава активной зоны (зеркала расплава) внутри корпуса УЛР. Для несущих элементов фермы-консоли и элементов раскрепления фермы-консоли в шахте реактора эти воздействия особенно разрушительны при длительном воздействии высокой температуры на ферму-консоль.The disadvantage of the cantilever truss is that it cannot withstand the beyond-design thermal load that occurs in the absence of cooling of the free surface of the core melt (melt mirror) inside the ULR housing. For the load-bearing elements of the cantilever truss and the fastening elements of the cantilever truss in the reactor shaft, these effects are especially destructive during prolonged exposure to high temperatures on the cantilever truss.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности устройства локализации расплава.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the melt localization device.
Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются следующие:The problems to be solved by the claimed invention are the following:
- обеспечение при запроектных авариях подачи воды в пространство внутри корпуса УЛР для снижения температуры парогазовой смеси и обеспечения конвективного охлаждения оборудования УЛР, расположенного над зеркалом расплава;- ensuring, in case of beyond design basis accidents, the supply of water to the space inside the HLR housing to reduce the temperature of the vapor-gas mixture and provide convective cooling of the HLR equipment located above the melt surface;
- обеспечение при запроектных авариях подачи воды на поверхность расплава для снижения воздействия теплового излучения со стороны зеркала расплава на расположенное выше оборудование УЛР и для прекращения выхода аэрозолей.- ensuring, in case of beyond design basis accidents, the supply of water to the surface of the melt to reduce the impact of thermal radiation from the side of the melt mirror on the above equipment of the HLR and to stop the release of aerosols.
Поставленная задача решается за счет реализации следующих вариантов изобретения.The problem is solved by implementing the following embodiments of the invention.
Вариант 1.
В соответствии с первым вариантом ферма-консоль устройства локализации расплава, содержащая силовой каркас, состоящий из параллельных и радиальных силовых ребер (1), (2), внешней, средней и внутренней обечаек (3), (4), (5), верхней силовой плиты (6) и нижней силовой плиты (7), формирующих внешние параллельные первый, второй, третий и четвертый секторы (8), (9), (10), (11), внутренние параллельные первый, второй, третий и четвертый секторы (12), (13), (14), (15) и размещенные между ними радиальные секторы (16) таким образом, что параллельные первый внешний и первый внутренний секторы (8), (12) лежат на одной декартовой оси с параллельным третьим внешним и третьим внутренними секторами (10), (14) и перпендикулярны оси, на которой лежат параллельные второй внешний и второй внутренний секторы (9), (13) а также параллельные четвертый внешний и четвертый внутренний секторы (11), (15), согласно изобретению, дополнительно содержит коллектор (17) фиг. 1, проходящий от радиальных ребер внешних радиальных секторов (16а), (16б), примыкающих к первому параллельному внешнему сектору (8), через внешние параллельные второй, третий и четвертый секторы (9), (10), (11), а также внешние радиальные секторы (16), первый и второй патрубки (18а), (18б) фиг. 1, проходящие через внешнюю силовую обечайку (3) и предназначенные для соединения коллектора (17) с трубопроводами (19), расстояние от первого патрубка (18а) до одного конца коллектора (17) меньше расстояния от второго патрубка (18б) до другого конца указанного коллектора (17), раздающие патрубки (20) фиг. 2, фиг. 3, соединенные снизу с коллектором (17) и проходящие от него через среднюю силовую обечайку (4), разбрызгивающие устройства (21) фиг. 2, фиг. 3 размещенные в некоторых внутренних радиальных секторах и соединенные с раздающими патрубками (20), при этом внешний параллельный первый сектор (8) и внутренний параллельный первый сектор (12) выполнены пустыми, а остальные внешние и внутренние параллельные и радиальные секторы заполнены защитным бетоном (22).In accordance with the first option, the truss-cantilever of the melt localization device contains a load-bearing frame consisting of parallel and radial load-bearing ribs (1), (2), outer, middle and inner shells (3), (4), (5), upper force plate (6) and lower force plate (7), forming external parallel first, second, third and fourth sectors (8), (9), (10), (11), internal parallel first, second, third and fourth sectors (12), (13), (14), (15) and radial sectors (16) placed between them in such a way that the parallel first external and first internal sectors (8), (12) lie on the same Cartesian axis with the parallel third external and third internal sectors (10), (14) and perpendicular to the axis on which parallel second external and second internal sectors (9), (13) lie, as well as parallel fourth external and fourth internal sectors (11), (15), according to the invention, additionally contains a manifold (17) FIG. 1, extending from the radial ribs of the outer radial sectors (16a), (16b), adjacent to the first parallel outer sector (8), through the outer parallel second, third and fourth sectors (9), (10), (11), and also outer radial sectors (16), first and second pipes (18a), (18b) FIG. 1, passing through the external power shell (3) and intended for connecting the manifold (17) with pipelines (19), the distance from the first nozzle (18a) to one end of the manifold (17) is less than the distance from the second nozzle (18b) to the other end of the specified collector (17), distribution pipes (20) fig. 2, fig. 3, connected from below to the collector (17) and passing from it through the middle power shell (4), spray devices (21) FIG. 2, fig. 3 located in some internal radial sectors and connected to the distribution pipes (20), while the external parallel first sector (8) and the internal parallel first sector (12) are made empty, and the remaining external and internal parallel and radial sectors are filled with protective concrete (22 ).
Дополнительно в ферме-консоли, согласно изобретению, с внешней стороны внешней силовой обечайки (3) установлены лапы-опоры (23) с якорными ребрами (24), что позволяет повысить надежность крепления фермы-консоли к шахте реактора.Additionally, in the cantilever truss, according to the invention, on the outer side of the outer power shell (3) there are support legs (23) with anchor ribs (24), which makes it possible to increase the reliability of fastening the cantilever truss to the reactor shaft.
В соответствии с первым вариантом существенным признаком заявленного изобретения является применение в ферме-консоли коллектора (17) с подсоединенными к нему патрубками (18), (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21), что позволяет сформировать единый контур водяного охлаждения, который за счет гидростатической подачи охлаждающей воды от внешних систем обеспечивает ее перераспределение внутри единого коллектора (17) независимо от разности расходов охлаждающей воды в каждом из патрубков (18), обеспечивает эффективное водяное, пароводяное и парогазовое охлаждение фермы-консоли, направляющей плиты, тепловой защиты фланца корпуса и зеркала расплава в процессе локализации расплава в корпусе УЛР, препятствуя перегреву фермы-консоли и направляющей плиты, обеспечивая их прочность и устойчивость к внешним воздействиям в условиях прямого воздействия теплового излучения со стороны зеркала расплава и улучшая отток тепла от горячих областей силового каркаса и защитного бетона фермы-консоли при длительном нагреве.In accordance with the first option, an essential feature of the claimed invention is the use of a manifold (17) with branch pipes (18), (20), pipelines (19), and spray devices (21) connected to it in the console truss, which allows the formation of a single water cooling circuit , which, due to the hydrostatic supply of cooling water from external systems, ensures its redistribution within a single manifold (17) regardless of the difference in cooling water flow rates in each of the nozzles (18), provides effective water, steam-water and steam-gas cooling of the console farm, guide plate, thermal protection of the housing flange and the melt mirror during the localization of the melt in the ULR housing, preventing overheating of the console truss and guide plate, ensuring their strength and resistance to external influences in conditions of direct exposure to thermal radiation from the melt mirror and improving the outflow of heat from hot areas of the load-bearing frame and protective concrete of the cantilever truss during prolonged heating.
Кроме того, при отказе клапанов подачи воды, контур водяного охлаждения, сформированный за счет коллектора (17) фиг. 1 с подсоединенными к нему патрубками (18) фиг. 1, (20) фиг. 2, трубопроводами (19) фиг. 1, разбрызгивающими устройствами (21) фиг. 1, позволяет обеспечить эффективное водяное охлаждение зеркала расплава водой, поступающей из патрубков (18) в коллектор (17), по которому вода перераспределяется в патрубки (20) фиг. 2, фиг. 3, из которых через разбрызгивающие устройства (21) фиг. 2, фиг. 3, она напрямую или опосредованно поступает в парогазовую среду, находящуюся над зеркалом расплава.In addition, if the water supply valves fail, the water cooling circuit formed by the manifold (17) of FIG. 1 with pipes connected to it (18) FIG. 1, (20) fig. 2, pipelines (19) FIG. 1, spray devices (21) FIG. 1, allows for efficient water cooling of the melt mirror with water coming from the nozzles (18) into the manifold (17), through which the water is redistributed into the nozzles (20) of FIG. 2, fig. 3, of which through the spray devices (21) FIG. 2, fig. 3, it directly or indirectly enters the vapor-gas environment located above the melt mirror.
Кроме того, контур водяного охлаждения, сформированный за счет коллектора (17) с подсоединенными к нему патрубками (18), (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21), обеспечивает снижение и выравнивание температуры фермы-консоли, направляющей плиты и фланца корпуса УЛР, снижение температуры шлаковой шапки и корки, находящихся на поверхности расплава, снижение температуры парогазовой среды, находящейся над поверхностью расплава, что приводит к охлаждению днища корпуса ядерного реактора и окружающих его элементов оборудования шахты реактора.In addition, the water cooling circuit, formed by the manifold (17) with pipes (18), (20), pipelines (19), and spray devices (21) connected to it, ensures a reduction and equalization of the temperature of the console truss, the guide plate and flange of the ULR housing, reducing the temperature of the slag cap and crust located on the surface of the melt, reducing the temperature of the vapor-gas environment located above the surface of the melt, which leads to cooling of the bottom of the nuclear reactor vessel and the surrounding elements of the reactor shaft equipment.
Кроме того, контур водяного охлаждения, сформированный за счет коллектора (17) с подсоединенными к нему патрубками (18), (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21) обеспечивает дополнительное охлаждение фермы-консоли за счет перетоков тепла по элементам фермы-консоли и по защитному бетону к элементам, формирующим указанный контур.In addition, the water cooling circuit formed by the manifold (17) with pipes (18), (20), pipelines (19), and spray devices (21) connected to it provides additional cooling of the console truss due to heat flows through the truss elements - console and along protective concrete to the elements forming the specified contour.
Вариант 2.
В соответствии со вторым вариантом ферма-консоль устройства локализации расплава, содержащая силовой каркас, состоящий из параллельных и радиальных силовых ребер (1), (2), внешней, средней и внутренней обечаек (3), (4), (5), верхней силовой плиты (6) и нижней силовой плиты (7), формирующих внешние параллельные первый, второй, третий и четвертый секторы (8), (9), (10), (11), внутренние параллельные первый, второй, третий и четвертый секторы (12), (13), (14), (15) и размещенные между ними радиальные секторы (16) таким образом, что параллельные первый внешний и первый внутренний секторы (8), (12) лежат на одной декартовой оси с параллельным третьим внешним и третьим внутренними секторами (10), (14) и перпендикулярны оси, на которой лежат параллельные второй внешний и второй внутренний секторы (9), (13) а также параллельные четвертый внешний и четвертый внутренний секторы (11), (15), согласно изобретению, дополнительно содержит первый коллектор (17а) фиг. 4, проходящий от радиального ребра внешнего радиального сектора (16а), примыкающего к первому параллельному внешнему сектору (8), через внешний второй параллельный сектор (9), до радиального ребра внешнего радиального сектора (16в), примыкающего к третьему параллельному внешнему сектору (10), первый патрубок (18а) фиг. 5, проходящий через внешнюю силовую обечайку (3) и предназначенный для соединения с первым трубопроводом (19а) фиг. 5 таким образом, что расстояние от первого патрубка (18а) до одного конца первого коллектора (17а) меньше расстояния до его другого конца, второй коллектор (17б) фиг. 4, проходящий от радиального ребра внешнего радиального сектора (16б), примыкающего к первому параллельному внешнему сектору (8), через внешний четвертый параллельный сектор (11), до радиального ребра внешнего радиального сектора (16г), примыкающего к третьему параллельному внешнему сектору (10), второй патрубок (18б) фиг. 5, проходящий через внешнюю силовую обечайку (3) и предназначенный для соединения со вторым трубопроводом (19б) фиг. 5 таким образом, что расстояние от второго патрубка (18б) до одного конца второго коллектора (17б) меньше расстояние до его другого конца, раздающие патрубки (20) фиг. 2, фиг. 3, соединенные снизу с первым и вторым коллекторами (17а), (17б) и проходящие от них через среднюю силовую обечайку (4), разбрызгивающие устройства (21) фиг. 2, фиг. 3, размещенные в некоторых внутренних радиальных секторах и соединенные с раздающими патрубками (20), внешние параллельные первый и третий секторы (8), (10), внутренние параллельные первый и третий секторы (12), (14) выполнены пустыми, а остальные внешние и внутренние параллельные и радиальные секторы заполнены защитным бетоном (22).In accordance with the second option, the truss-cantilever of the melt localization device contains a load-bearing frame consisting of parallel and radial load-bearing ribs (1), (2), outer, middle and inner shells (3), (4), (5), upper force plate (6) and lower force plate (7), forming external parallel first, second, third and fourth sectors (8), (9), (10), (11), internal parallel first, second, third and fourth sectors (12), (13), (14), (15) and radial sectors (16) placed between them in such a way that the parallel first external and first internal sectors (8), (12) lie on the same Cartesian axis with the parallel third external and third internal sectors (10), (14) and perpendicular to the axis on which parallel second external and second internal sectors (9), (13) lie, as well as parallel fourth external and fourth internal sectors (11), (15), according to the invention, further comprises a first manifold (17a) of FIG. 4, extending from the radial edge of the outer radial sector (16a) adjacent to the first parallel outer sector (8), through the outer second parallel sector (9), to the radial edge of the outer radial sector (16b) adjacent to the third parallel outer sector (10 ), the first pipe (18a) Fig. 5, passing through the outer power shell (3) and intended for connection with the first pipeline (19a) of FIG. 5 in such a way that the distance from the first pipe (18a) to one end of the first manifold (17a) is less than the distance to its other end, the second manifold (17b) of FIG. 4, extending from the radial edge of the outer radial sector (16b) adjacent to the first parallel outer sector (8), through the outer fourth parallel sector (11), to the radial edge of the outer radial sector (16d) adjacent to the third parallel outer sector (10 ), second pipe (18b) Fig. 5, passing through the outer power shell (3) and intended for connection with the second pipeline (19b) FIG. 5 in such a way that the distance from the second pipe (18b) to one end of the second collector (17b) is less than the distance to its other end, the distribution pipes (20) of FIG. 2, fig. 3, connected from below to the first and second collectors (17a), (17b) and passing from them through the middle power shell (4), spray devices (21) FIG. 2, fig. 3, located in some internal radial sectors and connected to the distribution pipes (20), external parallel first and third sectors (8), (10), internal parallel first and third sectors (12), (14) are made empty, and the rest are external and the internal parallel and radial sectors are filled with protective concrete (22).
Дополнительно, в ферме-консоли, согласно изобретению, с внешней стороны внешней силовой обечайки (3) установлены лапы-опоры (23) с якорными ребрами (24), что позволяет повысить надежность крепления фермы-консоли к шахте реактора.Additionally, in the cantilever truss, according to the invention, on the outside of the outer power shell (3) there are support legs (23) with anchor ribs (24), which makes it possible to increase the reliability of fastening the cantilever truss to the reactor shaft.
В соответствии со вторым вариантом существенным признаком заявленного изобретения является применение в ферме-консоли первого коллектора (17а) фиг. 4 с первым патрубком (18а) фиг. 5, соединенным с первым трубопроводом (19а) фиг. 5 таким образом, что расстояние от первого патрубка (18а) до одного конца первого коллектора (17а) меньше расстояния до его другого конца, и применение второго коллектора (17б) фиг. 4 со вторым патрубком (18б) фиг. 5, соединенным со вторым трубопроводом (19б) фиг. 5 таким образом, что расстояние от второго патрубка (18б) до одного конца второго коллектора (17б) меньше расстояние до его другого конца. К первому (17а) и второму (17б) независимым коллекторам присоединены патрубки (20) фиг. 2, фиг. 3, с разбрызгивающими устройствами (21) фиг. 2, фиг. 3, что позволяет сформировать два независимых контура водяного охлаждения, которые за счет гидростатической подачи охлаждающей воды от внешних систем обеспечивают независимое друг от друга эффективное водяное, пароводяное и парогазовое охлаждение фермы-консоли, направляющей плиты, тепловой защиты фланца корпуса и зеркала расплава в процессе локализации расплава в корпусе УЛР, препятствуя перегреву фермы-консоли и направляющей плиты, обеспечивая их прочность и устойчивость к внешним воздействиям в условиях прямого воздействия теплового излучения со стороны зеркала расплава и улучшая отток тепла от горячих областей силового каркаса и защитного бетона фермы-консоли при длительном нагреве.In accordance with the second option, an essential feature of the claimed invention is the use of the first collector (17a) of FIG. in the cantilever truss. 4 with the first pipe (18a) FIG. 5 connected to the first pipeline (19a) of FIG. 5 such that the distance from the first pipe (18a) to one end of the first manifold (17a) is less than the distance to its other end, and the use of the second manifold (17b) of FIG. 4 with the second pipe (18b) FIG. 5, connected to the second pipeline (19b) of FIG. 5 in such a way that the distance from the second branch pipe (18b) to one end of the second manifold (17b) is less than the distance to its other end. Branch pipes (20) of Fig. are connected to the first (17a) and second (17b) independent collectors. 2, fig. 3, with spray devices (21) FIG. 2, fig. 3, which allows the formation of two independent water cooling circuits, which, due to the hydrostatic supply of cooling water from external systems, provide independent from each other effective water, steam-water and steam-gas cooling of the console farm, guide plate, thermal protection of the housing flange and the melt mirror during the localization process melt in the ULR body, preventing overheating of the cantilever truss and guide plate, ensuring their strength and resistance to external influences under conditions of direct exposure to thermal radiation from the melt mirror and improving the outflow of heat from hot areas of the load-bearing frame and protective concrete of the cantilever truss during prolonged heating .
Кроме того, при отказе клапанов подачи воды, контур водяного охлаждения, сформированный за счет коллекторов (17а) и (17б) фиг. 5 с подсоединенными к нему патрубками (18а), (18б) фиг. 5 и патрубками (20) фиг. 2, фиг. 3, трубопроводами (19а), (19б) фиг. 5, разбрызгивающими устройствами (21) фиг. 2, фиг. 3, позволяет обеспечить эффективное водяное охлаждение зеркала расплава водой, поступающей из патрубков (18а), (18б) в коллекторы (17а), (17б), по которым вода перераспределяется в патрубки (20), из которых через разбрызгивающие устройства (21), она напрямую или опосредованно поступает в парогазовую среду, находящуюся над зеркалом расплава.In addition, if the water supply valves fail, the water cooling circuit formed by the collectors (17a) and (17b) of FIG. 5 with pipes (18a), (18b) connected to it; FIG. 5 and pipes (20) Fig. 2, fig. 3, pipelines (19a), (19b) FIG. 5, spray devices (21) FIG. 2, fig. 3, allows for effective water cooling of the melt mirror with water coming from the nozzles (18a), (18b) into the collectors (17a), (17b), through which the water is redistributed into the nozzles (20), from which through the spraying devices (21), it directly or indirectly enters the vapor-gas environment located above the melt mirror.
Кроме того, контур водяного охлаждения, сформированный за счет коллекторов (17а), (17б) с подсоединенными к ним патрубками (18а), (18б), (20), трубопроводами (19а), (19б), разбрызгивающими устройствами (21), обеспечивает снижение и выравнивание температуры фермы-консоли, направляющей плиты и фланца корпуса УЛР, снижение температуры шлаковой шапки и корки, находящихся на поверхности расплава, снижение температуры парогазовой среды, находящейся над поверхностью расплава, что приводит к охлаждению днища корпуса ядерного реактора и окружающих его элементов оборудования шахты реактора.In addition, the water cooling circuit formed by collectors (17a), (17b) with pipes (18a), (18b), (20) connected to them, pipelines (19a), (19b), spray devices (21), ensures a decrease and equalization of the temperature of the cantilever truss, the guide plate and the flange of the ULR housing, a decrease in the temperature of the slag cap and crust located on the surface of the melt, a decrease in the temperature of the vapor-gas environment located above the surface of the melt, which leads to cooling of the bottom of the nuclear reactor vessel and its surrounding elements reactor shaft equipment.
Кроме того, контур водяного охлаждения, сформированный за счет коллекторов (17а), (17б) с подсоединенными к нему патрубками (18а), (18б), (20), трубопроводами (19а), (19б), разбрызгивающими устройствами (21), обеспечивает дополнительное охлаждение фермы-консоли за счет перетоков тепла по элементам фермы-консоли и по защитному бетону к элементам, формирующим указанный контур.In addition, the water cooling circuit formed by collectors (17a), (17b) with pipes (18a), (18b), (20) connected to it, pipelines (19a), (19b), spray devices (21), provides additional cooling of the cantilever truss due to heat flows through the elements of the cantilever truss and through the protective concrete to the elements forming the specified contour.
На фиг. 1 изображено устройство локализации расплава с фермой-консолью, выполненное в соответствии с заявленным изобретением.In fig. 1 shows a melt localization device with a cantilever truss, made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 2а изображена ферма-консоль (без верхней силовой плиты) устройства локализации расплава с элементами контура водяного охлаждения, выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. 2a shows a cantilever truss (without an upper power plate) of a melt localization device with elements of a water cooling circuit, made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 2б изображена часть фермы-консоли с верхней силовой плитой.In fig. Figure 2b shows part of the cantilever truss with the upper power plate.
На фиг. 3 изображена в разрезе часть фермы-консоли (без верхней силовой плиты), выполненная в соответствии с заявленным изобретением.In fig. Figure 3 shows a sectional view of part of the cantilever truss (without the upper load plate), made in accordance with the claimed invention.
На фиг. 4 изображен вид сверху фермы-консоли с двумя коллекторами.In fig. Figure 4 shows a top view of a console farm with two collectors.
На фиг. 5а изображена часть фермы-консоли с двумя коллекторами с местом установки одного из патрубков в первый коллектор.In fig. 5a shows a part of a cantilever truss with two collectors with the installation location of one of the pipes in the first collector.
На фиг. 5б изображена часть фермы-консоли с двумя коллекторами с местом установки одного из патрубков во второй коллектор.In fig. Figure 5b shows a part of a cantilever truss with two collectors with the installation location of one of the pipes in the second collector.
На фиг. 6 изображен общий вид устройства локализации расплава.In fig. 6 shows a general view of the melt localization device.
Как показано на фиг. 1-6, устройство локализации расплава содержит направляющую плиту (25), установленную под корпусом (26) ядерного реактора и опирающуюся на ферму-консоль (27). Под фермой-консолью (27) установлен корпус (28) УЛР с наполнителем (29) для приема и распределения расплава. В верхней части корпуса (28) УЛР выполнен фланец (30), снабженный тепловой защитой (31). Наполнитель (29) состоит из нескольких установленных друг на друга кассет (32), каждая из которых содержит одно центральное и несколько периферийных отверстий (33). В зоне между верхней кассетой (32) и фланцем (30) корпуса (28) УЛР по периметру корпуса (28) УЛР расположены клапаны (34) подачи воды. Ферма-консоль (27) содержит силовой каркас, который состоит из радиальных силовых ребер (2) (фиг. 2, 3), параллельных силовых ребер (1), внешней силовой обечайки (3), внутренней силовой обечайки (4), средней силовой обечайки (5), верхней силовой плиты (6) (фиг. 1), нижней силовой плиты (7). Внутри фермы-консоли (27) сформирован контур водяного охлаждения, состоящий из коллектора (17) (фиг. 2) с подсоединенными к нему патрубками (18), (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21). С внешней стороны внешней силовой обечайки (16) установлены лапы-опоры (23) (фиг. 4) с якорными ребрами (24).As shown in FIG. 1-6, the melt localization device contains a guide plate (25) installed under the nuclear reactor body (26) and supported by a cantilever truss (27). Under the console truss (27) there is a housing (28) of the ULR with a filler (29) for receiving and distributing the melt. In the upper part of the housing (28) of the ULR there is a flange (30) equipped with thermal protection (31). The filler (29) consists of several cassettes (32) stacked on top of each other, each of which contains one central and several peripheral holes (33). In the area between the upper cassette (32) and the flange (30) of the housing (28) of the LLR, along the perimeter of the housing (28) of the LLR, water supply valves (34) are located. The cantilever truss (27) contains a power frame, which consists of radial power ribs (2) (Fig. 2, 3), parallel power ribs (1), an external power shell (3), an internal power shell (4), a middle power shell shell (5), upper force plate (6) (Fig. 1), lower force plate (7). Inside the console farm (27), a water cooling circuit is formed, consisting of a manifold (17) (Fig. 2) with pipes (18), (20), pipelines (19), and spray devices (21) connected to it. On the outer side of the outer power shell (16) there are support legs (23) (Fig. 4) with anchor ribs (24).
Ферма-консоль устройства локализации расплава работает следующим образом.The truss console of the melt localization device operates as follows.
В результате прямого взаимодействия с расплавом активной зоны и под воздействием теплового излучения со стороны зеркала расплава внутри фермы-консоли (27) устанавливается градиент температур, что приводит к перетокам тепла по элементам силового каркаса фермы-консоли (27). Улучшение оттока тепла от горячих областей силового каркаса и защитного бетона (22) при длительном нагреве обеспечивает за счет контура водяного охлаждения, сформированного из коллектора (17) с подсоединенными к нему патрубками (18), (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21), который выполняет свои функции в следующих режимах:As a result of direct interaction with the core melt and under the influence of thermal radiation from the side of the melt mirror, a temperature gradient is established inside the cantilever truss (27), which leads to heat flows through the elements of the power frame of the cantilever truss (27). Improved heat transfer from hot areas of the load-bearing frame and protective concrete (22) during prolonged heating is ensured by a water cooling circuit formed from a collector (17) with pipes (18), (20), pipelines (19), and spray devices connected to it (21), which performs its functions in the following modes:
- режим 1 - при запроектных авариях при отказе открытия клапанов (34) подачи воды, но после завершения следующих процессов: прекращения поступления расплава активной зоны из корпуса (26) ядерного реактора в наполнитель (29), растворения основной массы наполнителя (29) в расплаве, завершения инверсии оксидной и металлической компонентов расплава в корпусе (28) УЛР;- mode 1 - in case of beyond design basis accidents in case of failure to open the water supply valves (34), but after completion of the following processes: cessation of the flow of core melt from the nuclear reactor vessel (26) into the filler (29), dissolution of the bulk of the filler (29) in the melt , completion of the inversion of the oxide and metal components of the melt in the housing (28) of the ULR;
- режим 2 - при запроектных авариях после открытия клапанов (34) подачи воды на стадии охлаждения расплава активной зоны в корпусе (28) УЛР в режиме конвективного тепломассопереноса парокапельной среды между шахтой (35) реактора и внутренним объемом корпуса (28) УЛР в условиях положения уровня охлаждающей воды в шахте (35) реактора ниже уровня расположения клапанов (34) подачи воды;- mode 2 - in case of beyond design basis accidents after opening the water supply valves (34) at the stage of cooling the core melt in the reactor vessel (28) in the mode of convective heat and mass transfer of the vapor-droplet medium between the reactor shaft (35) and the internal volume of the reactor vessel (28) in position conditions the level of cooling water in the reactor shaft (35) is below the level of the water supply valves (34);
- режим 3 - при запроектных авариях после открытия клапанов (34) подачи воды на стадии охлаждения расплава активной зоны в корпусе (28) УЛР в режиме поступления охлаждающей воды из шахты (35) реактора во внутренний объем корпуса (28) УЛР в условиях положения уровня охлаждающей воды в шахте реактора (35) выше уровня расположения клапанов (34) подачи воды.- mode 3 - in case of beyond design basis accidents after the opening of the water supply valves (34) at the stage of cooling the core melt in the reactor vessel (28) in the mode of supply of cooling water from the reactor shaft (35) to the internal volume of the reactor vessel (28) under level conditions cooling water in the reactor shaft (35) above the level of the water supply valves (34).
В режиме 1 в условиях протекания запроектной аварии при отказе открытия клапанов (34) подачи воды, но после прекращения поступления расплава активной зоны из корпуса (26) ядерного реактора в наполнитель (29), растворения основной массы наполнителя (29) в расплаве, завершения инверсии оксидной и металлической компонентов расплава в корпусе (28) УЛР, происходят следующие процессы. После формирования зеркала расплава в корпусе (28) УЛР лучистые тепловые потоки начинают оказывать тепловое воздействие на оборудование системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора. Лучистые тепловые потоки со стороны зеркала расплава нагревают тепловую защиту (31) фланца (30) корпуса (28) УЛР и ферму-консоль (27). Парогазовая среда, находящаяся над зеркалом расплава, разогревается и поднимается вверх к днищу корпуса (26) ядерного реактора. Разогрев парогазовой среды происходит не только от зеркала расплава, но и от тепловой защиты (31) фланца (30) корпуса (28) УЛР, фермы-консоли (27) и направляющей плиты (25). Тепло, выделяемое расплавом активной зоны, увеличивает скорость конвективных потоков парогазовой смеси между направляющей плитой (25), корпусом (26) ядерного реактора. Под действием конвективных тепловых потоков нагревается нижняя силовая плита (7) фермы-консоли (27) и увеличиваются теплообменные процессы в разбрызгивающих устройствах (21). Парогазовая смесь, нагреваясь в разбрызгивающих устройствах (21), по раздающим патрубкам (20) поступает в коллектор (17) фиг. 1, фиг. 5. Соединенные с водяным коллектором (17) патрубки (18) фиг. 1, фиг. 5 отсечены от внешних систем подачи воды, поэтому парогазовая смесь, циркулируя в коллекторе (17) и раздающих патрубках (20), выравнивает свою температуру в соответствии с температурой стенок коллектора (17) и раздающих патрубков (20), которые передают тепло через слой защитного бетона (22) к нижней силовой плите (7), охлаждаемой водой или пароводяной смесью, циркулирующей в шахте (35) реактора.In
Во время первой подачи воды от внешних систем в патрубки (18) происходит смешение воды с паром, в результате чего происходит быстрая конденсация пара и резкое падение местного давления внутри патрубка (18). Пар из коллектора (17) начинает поступать в патрубок (18), повышая давление в нем, что приводит к снижению расхода воды, поступающей в патрубок (18), вплоть до временного прекращения расхода.During the first supply of water from external systems to the nozzles (18), water is mixed with steam, resulting in rapid condensation of the steam and a sharp drop in local pressure inside the nozzle (18). Steam from the manifold (17) begins to flow into the nozzle (18), increasing the pressure in it, which leads to a decrease in the flow of water entering the nozzle (18), up to a temporary cessation of flow.
Из патрубка (18) охлаждающая вода начинает поступать в коллектор (17), заполненный парогазовой смесью. Двигаясь по коллектору (17), поток воды конденсирует пар и разгоняется, формируя фронт ударной волны. Два фронта, двигаясь из одной точки в коллекторе (17) в противоположные стороны навстречу друг другу, встретятся на противоположной стороне указанного коллектора (17). Результат встречи - гидроудар в соответствии с интерференционной картиной взаимодействия. Более сложная картина наблюдается при одновременном поступлении воды в коллектор (17) из двух и более патрубков (18). Для снижения амплитуды автоколебаний и уменьшения их разрушительной силы выполнены следующие меры:From the pipe (18), cooling water begins to flow into the manifold (17), filled with a vapor-gas mixture. Moving along the collector (17), the water flow condenses steam and accelerates, forming a shock wave front. Two fronts, moving from one point in the collector (17) in opposite directions towards each other, will meet on the opposite side of said collector (17). The result of the meeting is a water hammer in accordance with the interference pattern of interaction. A more complex picture is observed when water simultaneously enters the collector (17) from two or more pipes (18). To reduce the amplitude of self-oscillations and reduce their destructive power, the following measures were taken:
- в варианте 1 фиг. 1 коллектор (17) выполняют разомкнутым, что исключает прямое лобовое столкновение ударных волн, движущихся навстречу друг другу и смягчает последующее лобовое столкновение отраженных ударных волн при движении в обратном направлении;- in
- в варианте 2 фиг. 4, 5 коллекторы (17а), (17б) выполняют разомкнутыми, что исключает прямое лобовое столкновение ударных волн, движущихся навстречу друг другу и смягчает последующее лобовое столкновение отраженных ударных волн при движении в обратном направлении;- in
- в варианте 1 фиг. 1 патрубки (18а), (18б) врезают несимметрично в коллектор (17), относительно расположения его торцевых стенок, в качестве которых используются радиальные ребра внешних радиальных секторов (16а), (16б), таким образом, что расстояние от одной торцевой стенки до первого патрубка (18а) не равно расстоянию от другой торцевой стенки до второго патрубка (18б). Таким образом, для каждого из приемных патрубков (18а) и (18б) расстояние до торцевых стенок коллектора (17) будет различным. Это позволяет обеспечить пространственное смещение максимальных ударных воздействий относительно положения патрубков (18а) и (18б);- in
- в варианте 2 фиг. 4, 5 патрубки (18а), (18б) врезают несимметрично в коллекторы (17а), (17б) относительно расположения торцевых стенок коллекторов (17а), (17б), в качестве которых используются радиальные ребра внешних радиальных секторов (16а), (16б), (16в), (16г), таким образом, что расстояние от одной торцевой стенки до первого патрубка (18а) не равно расстоянию от него до другой торцевой стенки, а расстояние от одной торцевой стенки до второго патрубка (18б) не равно расстоянию от него до другой торцевой стенки. Таким образом, для каждого из приемных патрубков (18а) и (18б) расстояние до торцевых стенок коллекторов (17а), (17б) будет различным. Это позволяет обеспечить пространственное смещение максимальных ударных воздействий относительно положения патрубка (18а) в коллекторе (17а) и относительно положения патрубка (186) в коллекторе (17б);- in
- внутри фермы-консоли (27) элементы (17), (18), (20), (21), формирующие контур водяного охлаждения, с внешней стороны залиты защитным бетоном (22), обеспечивающим их целостность при гидроударах и вибрациях;- inside the cantilever truss (27), the elements (17), (18), (20), (21), forming the water cooling circuit, are filled with protective concrete (22) on the outside, ensuring their integrity during hydraulic shocks and vibrations;
- в варианте 1 фиг. 1 раздающие патрубки (20) врезаны снизу в коллектор (17), что уменьшает поступление парогазовой смеси в коллектор (17) в процессе движения ударных волн и обеспечивает удаление воды через раздающие патрубки (20), что приводит к ослаблению ударных конденсационных волн и гашению или существенному ослаблению автоколебаний охлаждающей воды внутри коллектора (17).- in
- в варианте 2 фиг. 4, 5 раздающие патрубки (20) врезаны снизу в коллекторы (17а), (17б), что уменьшает поступление парогазовой смеси в коллекторы (17а), (17б) в процессе движения ударных волн и обеспечивает удаление воды через раздающие патрубки (20), что приводит к ослаблению ударных конденсационных волн и гашению или существенному ослаблению автоколебаний охлаждающей воды внутри коллектора (17).- in
Из коллектора (17) в варианте 1 и из коллекторов (17а), (17б) в варианте 2 охлаждающая вода поступает в раздающие патрубки (20), расположенные радиально с, примерно, одинаковым азимутальным шагом. Первоначальное поступление охлаждающей воды сопровождается кипением и временным запиранием расхода воды в раздающих патрубках (20), но, по мере остывания стенок раздающих патрубков (20) и охлаждения парогазовой смеси, находящейся внутри раздающих патрубков (20), расход охлаждающей воды стабилизируется и становится устойчивым.From the collector (17) in
Из патрубков (20) сначала пароводяная смесь, а затем и вода начинают поступать в разбрызгивающие устройства (21), в которых за счет гидродинамических завихрений происходит разбрызгивание охлаждающей воды и ее капельно-струйное безнапорное (гравитационное) движение вниз. Поступление охлаждающей воды из контура водяного охлаждения, сформированного из коллектора (17) в варианте 1 и из коллекторов (17а), (17б) в варианте 2 с подсоединенными патрубками (18), раздающими патрубками (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21), на зеркало расплава, сопровождается пароводяным охлаждением шлаковой шапки и тонкой корки на поверхности расплава. Поступающая вода из сформированного контура водяного охлаждения быстро снижает температуру парогазовой среды над зеркалом расплава. Водоохлаждаемая корка над зеркалом расплава стабилизируется. Температура тепловой защиты (31) фланца (30) корпуса (28) УЛР, температура фермы-консоли (27) и направляющей плиты (25) постепенно снижается и устанавливается близкой к температуре насыщенного пара. В этот период на корке расплава появляется уровень воды. Масса выкипающей воды становится меньше массы воды, поступающей из контура водяного охлаждения во внутреннее пространство корпуса (28) УЛР. Этот процесс заканчивается образованием уровня воды внутри корпуса (28) УЛР. Насыщенный пар из корпуса (28) УЛР поднимается вверх и, достигнув внутреннего пространства, ограниченного внутренней силовой обечайкой (5) фермы-консоли (27), движется двумя путями:From the nozzles (20), first the steam-water mixture, and then the water, begin to flow into the spraying devices (21), in which, due to hydrodynamic turbulence, the cooling water is sprayed and its drop-jet free-flow (gravitational) downward movement occurs. The supply of cooling water from the water cooling circuit formed from the manifold (17) in
- первый путь - внутрь корпуса (26) ядерного реактора и далее в герметичную оболочку за пределами шахты (35) реактора;- the first path is inside the nuclear reactor housing (26) and then into the hermetic shell outside the reactor shaft (35);
- второй путь - вдоль наружной поверхности корпуса (26) ядерного реактора за пределы шахты (35) реактора в герметичную оболочку.- the second path is along the outer surface of the nuclear reactor housing (26) beyond the reactor shaft (35) into a sealed shell.
Достигнув герметичного объема, парогазовая смесь расширяется и охлаждается.Having reached a sealed volume, the vapor-gas mixture expands and cools.
В режиме 2 в условиях протекания запроектной аварии после открытия клапанов (34) подачи воды на стадии охлаждения расплава активной зоны в корпусе (28) УЛР в режиме конвективного тепломассопереноса парокапельной среды между шахтой (35) реактора и внутренним объемом корпуса (28) УЛР в условиях положения уровня охлаждающей воды в шахте (35) реактора ниже уровня расположения клапанов (34) подачи воды, происходят следующие процессы. При срабатывании на открытие клапанов (34) подачи воды в условиях низкого положения уровня воды в шахте (35) реактора возможно нарушение охлаждения наружной поверхности корпуса (28) УЛР, приводящее к его перегреву. Для исключения этого явления необходимо увеличить уровень охлаждающей воды в шахте (35) реактора. С этой целью охлаждающая вода из внутренних источников или с внешней стороны герметичной оболочки, например, от пожарных машин, подается через патрубки (18) в коллектор (17) в варианте 1 и в коллекторы (17а), (17б) в варианте 2, откуда через раздающие патрубки (20) и разбрызгивающие устройства (21), поступает внутрь корпуса (28) УЛР. Температура внутри корпуса (28) УЛР стабилизируется, насыщенный пар из корпуса (28) УЛР поднимается вверх и, достигнув внутреннего пространства, ограниченного внутренней силовой обечайкой (5) фермы-консоли, движется двумя путями:In
- первый путь - внутрь корпуса (26) ядерного реактора и далее в герметичную оболочку за пределами шахты (35) реактора;- the first path is inside the nuclear reactor housing (26) and then into the hermetic shell outside the reactor shaft (35);
- второй путь - вдоль наружной поверхности корпуса (26) ядерного реактора за пределы шахты (35) реактора в герметичную оболочку.- the second path is along the outer surface of the nuclear reactor housing (26) beyond the reactor shaft (35) into a sealed shell.
По мере охлаждения зеркала расплава постепенно повышается уровень воды внутри корпуса (28) УЛР и достигает клапанов (34) подачи воды, расположенных в корпусе (28) УЛР. Через ранее сработавшие на открытие клапаны (34) подачи воды охлаждающая вода переливается в шахту (35) реактора, повышая уровень воды в ней. Этот процесс идет до выравнивания уровней воды в шахте (35) реактора и внутри корпуса (28) УЛР.As the melt mirror cools, the water level inside the LLR housing (28) gradually increases and reaches the water supply valves (34) located in the LLR housing (28). Through the previously activated water supply valves (34), cooling water flows into the reactor shaft (35), increasing the water level in it. This process continues until the water levels in the reactor shaft (35) and inside the reactor housing (28) are equalized.
В режиме 3 в условиях протекания запроектной аварии после открытия клапанов (34) подачи воды на стадии охлаждения расплава активной зоны в корпусе (28) УЛР в режиме поступления охлаждающей воды из шахты (35) реактора во внутренний объем корпуса (28) УЛР в условиях положения уровня охлаждающей воды в шахте (35) реактора выше уровня расположения клапанов (34) подачи воды, происходят следующие процессы. Начинается пароводяное охлаждение шлаковой шапки и тонкой корки на поверхности расплава. Поступающая вода из клапанов (34) подачи воды быстро снижает температуру парогазовой среды над зеркалом расплава. Водоохлаждаемая корка над зеркалом расплава стабилизируется. Температура тепловой защиты (31) фланца (30) корпуса (29) УЛР, температура фермы-консоли (27) и направляющей плиты (25) постепенно снижается и устанавливается близкой к температуре насыщенного пара. В этот период на корке расплава появляется уровень воды. Масса выкипающей воды становится меньше массы воды, поступающей из шахты (35) реактора через открытые клапаны (34) подачи воды во внутреннее пространство корпуса (28) УЛР. Этот процесс заканчивается выравниванием уровней воды в шахте (35) реактора и внутри корпуса (28) УЛР.In
Насыщенный пар из корпуса (28) УЛР поднимается вверх и, достигнув внутреннего пространства, ограниченного внутренней силовой обечайкой (5) фермы-консоли, движется двумя путями:Saturated steam from the housing (28) of the HLR rises upward and, having reached the internal space limited by the internal power shell (5) of the console truss, moves in two ways:
- первый путь - внутрь корпуса (26) ядерного реактора и далее в герметичную оболочку за пределами шахты (35) реактора;- the first path is inside the nuclear reactor housing (26) and then into the hermetic shell outside the reactor shaft (35);
- второй путь - вдоль наружной поверхности корпуса (26) ядерного реактора за пределы шахты (35) реактора в герметичную оболочку.- the second path is along the outer surface of the nuclear reactor housing (26) beyond the reactor shaft (35) into a sealed shell.
При интенсивном парообразовании на начальной стадии охлаждения поверхности расплава после срабатывания клапанов (34) подачи воды внутри корпуса (28) УЛР происходит увеличение давления относительно давления насыщенного пара в шахте (35) реактора, вырабатываемого при кипении воды вокруг наружной поверхности корпуса (28) УЛР.With intense vaporization at the initial stage of cooling the surface of the melt after the actuation of the water supply valves (34) inside the housing (28) of the LLR, the pressure increases relative to the pressure of saturated steam in the shaft (35) of the reactor, generated by boiling water around the outer surface of the housing (28) of the LLR.
Шахта (35) реактора и внутренний объем корпуса (28) УЛР образуют гидравлический контур, связанный гидравлическими каналами в корпусе (28) УЛР.The reactor shaft (35) and the internal volume of the LLR housing (28) form a hydraulic circuit connected by hydraulic channels in the LLR housing (28).
Гидравлический контур «шахта (35) реактора - внутренний объем корпуса (28) УЛР», обладает отрицательной обратной связью, приводящей к затуханию колебаний давления при быстром парообразовании на поверхности расплава внутри корпуса (28) УЛР. Работает такой гидравлический контур следующим образом. Как только давление во внутреннем пространстве корпуса (28) УЛР становится больше давления в шахте (35) реактора, тогда расход воды из шахты (35) реактора через клапаны (34) подачи воды во внутреннее пространство корпуса (28) УЛР прекращается или становится отрицательным: вода отжимается повышенным давлением из корпуса (28) УЛР в шахту (35) реактора. Парообразование на поверхности расплава уменьшается, а пар по каналам, расположенным внутри корпуса (26) ядерного реактора и вдоль наружной поверхности корпуса (26) ядерного реактора, поступает в герметичную оболочку за пределами шахты (35) реактора, выравнивая давление внутри и снаружи корпуса (28) УЛР. Скорость выравнивания давления определяется скоростью эвакуации пара по каналам внутри корпуса (26) ядерного реактора и вдоль наружной поверхности корпуса (26) ядерного реактора в герметичную оболочку. Если по этим направлениям эвакуация пара из внутреннего пространства корпуса (28) УЛР будет существенно затруднена, тогда давление насыщенного пара внутри корпуса (28) УЛР будет расти. Слив воды из корпуса (28) УЛР приведет к уменьшению парообразования над поверхностью расплава, что приведет к снижению давления в гидравлическом контуре «шахта (35) реактора - внутренний объем корпуса (28) УЛР». После выравнивания давления в шахте (35) реактора и внутри корпуса (28) УЛР уровень воды внутри корпуса (28) УЛР снова начинает расти - вода начинает поступать из шахты (35) реактора внутрь корпуса (28) УЛР, внутри которого начинается процесс парообразования с повышением давления, это приводит к тому, что процессы в гидравлическом контуре «шахта (35) реактора - внутренний объем корпуса (28) УЛР» могут несколько раз циклически повториться до завершения расхолаживания поверхности расплава внутри корпуса (28) УЛР.The hydraulic circuit “reactor shaft (35) - internal volume of the ULR housing (28)” has negative feedback, leading to attenuation of pressure fluctuations during rapid vaporization on the surface of the melt inside the ULR housing (28). This hydraulic circuit works as follows. As soon as the pressure in the internal space of the ULR housing (28) becomes greater than the pressure in the reactor shaft (35), then the flow of water from the reactor shaft (35) through the water supply valves (34) into the internal space of the ULR housing (28) stops or becomes negative: water is pressed out by increased pressure from the housing (28) of the ULR into the reactor shaft (35). Vaporization on the surface of the melt is reduced, and steam through channels located inside the nuclear reactor vessel (26) and along the outer surface of the nuclear reactor vessel (26) enters a sealed shell outside the reactor shaft (35), equalizing the pressure inside and outside the vessel (28 ) ULR. The rate of pressure equalization is determined by the rate of steam evacuation through the channels inside the nuclear reactor vessel (26) and along the outer surface of the nuclear reactor vessel (26) into the sealed shell. If in these directions the evacuation of steam from the internal space of the housing (28) of the LLR is significantly hampered, then the pressure of saturated steam inside the housing (28) of the LLR will increase. Draining water from the reactor housing (28) will lead to a decrease in vapor formation above the surface of the melt, which will lead to a decrease in pressure in the hydraulic circuit “reactor shaft (35) - internal volume of the reactor housing (28). After equalizing the pressure in the reactor shaft (35) and inside the reactor housing (28), the water level inside the reactor housing (28) begins to rise again - water begins to flow from the reactor shaft (35) into the reactor housing (28), inside which the process of vaporization begins with an increase in pressure, this leads to the fact that the processes in the hydraulic circuit “reactor shaft (35) - internal volume of the reactor housing (28)” can be repeated cyclically several times until the cooling of the melt surface inside the reactor housing (28) is completed.
Подача охлаждающей воды из контура водяного охлаждения внутрь корпуса (28) УЛР несколько ускоряет охлаждение оборудования устройства локализации расплава, находящегося над коркой расплава, но принципиальной картины не меняет. Дополнительная вода увеличивает объем воды над коркой расплава, но этот дополнительный объем перераспределяется по закону уравнительных сосудов через проходные сечения открывшихся клапанов (34) подачи воды между шахтой (35) реактора и внутренним объемом корпуса (28) УЛР. Следовательно, уровень воды в корпусе (28) УЛР, с учетом возврата конденсата из герметичной оболочки, будет постепенно повышаться:The supply of cooling water from the water cooling circuit into the housing (28) of the ULR somewhat accelerates the cooling of the equipment of the melt localization device located above the melt crust, but does not change the fundamental picture. Additional water increases the volume of water above the melt crust, but this additional volume is redistributed according to the law of equalization vessels through the flow sections of the opened water supply valves (34) between the reactor shaft (35) and the internal volume of the ULR housing (28). Consequently, the water level in the housing (28) of the ULR, taking into account the return of condensate from the sealed shell, will gradually increase:
- по мере поступления воды внутрь корпуса (28) УЛР из контура водяного охлаждения и уменьшения парообразования как над коркой расплава, так и вдоль наружной поверхности корпуса (28) УЛР в шахте (35) реактора;- as water enters the LLR housing (28) from the water cooling circuit and vaporization decreases both above the melt crust and along the outer surface of the LLR housing (28) in the reactor shaft (35);
- по мере снижения остаточных энерговыделений и общего охлаждения расплава.- as the residual energy releases decrease and the overall cooling of the melt.
Этот процесс может быть несколько изменен отсутствием возврата конденсата в шахту (35) реактора из герметичного объема, что возможно при отсутствии передачи тепла из герметичного объема в окружающую среду, но принципиально отсутствие возвращаемого конденсата из герметичного объема не может повлиять на процесс расхолаживания расплава в течение 24 часов поступления воды внутрь корпуса (28) УЛР из контура водяного охлаждения, если только не произойдет разгерметизация герметичной оболочки с последующим падением давления до атмосферного. Но и в этих условиях при подаче воды из контура водяного охлаждения внутрь корпуса (28) УЛР стабильность охлаждения расплава, как со стороны наружной поверхности корпуса (28) УЛР, так и со стороны корки расплава, будет обеспечена, при условии срабатывания на открытие хотя бы одного клапана (34) подачи воды и выполнения условия выравнивания уровней воды в шахте (35) реактора и внутри корпуса (28) УЛР.This process can be slightly modified by the absence of return of condensate to the reactor shaft (35) from the sealed volume, which is possible in the absence of heat transfer from the sealed volume to the environment, but in principle the absence of returned condensate from the sealed volume cannot affect the process of cooling the melt within 24 hours of water entering the housing (28) of the ULR from the water cooling circuit, unless depressurization of the hermetic shell occurs with a subsequent drop in pressure to atmospheric pressure. But even in these conditions, when water is supplied from the water cooling circuit into the housing (28) of the ULR, the stability of cooling of the melt, both from the outer surface of the housing (28) of the ULR, and from the side of the melt crust, will be ensured, provided that the opening is triggered at least one water supply valve (34) and fulfilling the condition for equalizing water levels in the reactor shaft (35) and inside the ULR housing (28).
Элементы силового каркаса фермы-консоли (27), а именно параллельные силовые ребра (1), радиальные силовые ребра (2), внешняя, средняя и внутренняя силовые обечайки (3), (4), (5), а также верхняя и нижняя силовые плиты (6), (7) могут быть выполнены из стали марки 09Г2С.Elements of the load-bearing frame of the console truss (27), namely parallel load-bearing ribs (1), radial load-bearing ribs (2), outer, middle and inner load-bearing shells (3), (4), (5), as well as upper and lower power plates (6), (7) can be made of steel grade 09G2S.
Диаметр внутренней силовой обечайки (5) равен 5,1 м.The diameter of the internal power shell (5) is 5.1 m.
Диаметр средней силовой обечайки (4) равен 5,9 м.The diameter of the middle power shell (4) is 5.9 m.
Диаметр внешней силовой обечайки (3) равен 9,2 м.The diameter of the external power shell (3) is 9.2 m.
Высота фермы-консоли (27) равна 2 м.The height of the cantilever truss (27) is 2 m.
Таким образом, применение в ферме-консоли устройства локализации расплава коллектора (17) в варианте 1 и коллекторов (17а), (17б) в варианте 2 с подсоединенными патрубками (18), раздающими патрубками (20), трубопроводами (19), разбрызгивающими устройствами (21), образующими контур водяного охлаждения, позволяет повысить надежность устройства локализации расплава за счет обеспечения при запроектных авариях подачи воды в пространство внутри корпуса УЛР для снижения температуры парогазовой смеси и обеспечения конвективного охлаждения оборудования УЛР, расположенного над зеркалом расплава, а также обеспечения при запроектных авариях подачи воды на поверхность расплава для снижения воздействия теплового излучения со стороны зеркала расплава на расположенное выше оборудование УЛР и для прекращения выхода аэрозолей.Thus, the use of a melt localization device for the collector (17) in
Источники информации:Information sources:
1. Патент РФ №2576517, МПК G21C 9/016, приоритет от 16.12.2014 г.;1. RF Patent No. 2576517,
2. Патент РФ №2576516, МПК G21C 9/016, приоритет от 16.12.2014 г.;2. RF Patent No. 2576516,
3. Патент РФ №2575878, МПК G21C 9/016, приоритет от 16.12.2014 г.;3. RF Patent No. 2575878,
4. Устройство локализации расплава для АЭС с ВВЭР-1200, И.А. Сидоров, 7-я МНТК «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», ОКБ «ГИДРОПРЕСС», Россия, 17-20 мая 2011 г.;4. Melt localization device for NPPs with VVER-1200, I.A. Sidorov, 7th MNTK “Ensuring the safety of NPPs with VVER”, OKB “GIDROPRESS”, Russia, May 17-20, 2011;
5. Патент РФ №2742583, МПК G21C 9/016, приоритет от 18.03.2020 г. 5. RF Patent No. 2742583,
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2810654C1 true RU2810654C1 (en) | 2023-12-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4442065A (en) * | 1980-12-01 | 1984-04-10 | R & D Associates | Retrofittable nuclear reactor core catcher |
JP6664021B2 (en) * | 2018-09-03 | 2020-03-13 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュートKorea Atomic Energy Research Institute | Core melt cooling system |
RU2736544C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-11-18 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Nuclear reactor core melt localization and cooling system |
RU2742583C1 (en) * | 2020-03-18 | 2021-02-08 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Nuclear reactor core melt localization and cooling system |
RU2771264C1 (en) * | 2021-10-26 | 2022-04-29 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Truss-console of the melt localization device |
RU2777423C1 (en) * | 2021-12-29 | 2022-08-03 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Method for manufacturing a truss-console of a melt localization device |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4442065A (en) * | 1980-12-01 | 1984-04-10 | R & D Associates | Retrofittable nuclear reactor core catcher |
JP6664021B2 (en) * | 2018-09-03 | 2020-03-13 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュートKorea Atomic Energy Research Institute | Core melt cooling system |
RU2742583C1 (en) * | 2020-03-18 | 2021-02-08 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Nuclear reactor core melt localization and cooling system |
RU2736544C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-11-18 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Nuclear reactor core melt localization and cooling system |
RU2771264C1 (en) * | 2021-10-26 | 2022-04-29 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Truss-console of the melt localization device |
RU2777423C1 (en) * | 2021-12-29 | 2022-08-03 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Method for manufacturing a truss-console of a melt localization device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2366180B1 (en) | Steam generator flow by-pass system | |
US20050135544A1 (en) | Passive safety-grade decay-heat removal method and decay-heat removal system for LMR with pool direct heat cooling process | |
KR102608348B1 (en) | Pressurized water reactor core melt capture cooling system | |
US20210210226A1 (en) | Device for Confining Nuclear Reactor Core Melt | |
JP7463411B2 (en) | Systems for containment and cooling of nuclear reactor molten cores | |
RU2810654C1 (en) | Truss console of melt localization device (options) | |
JP7503205B2 (en) | System for localization and cooling of molten core in nuclear reactors | |
RU2758496C1 (en) | Nuclear reactor core melt localization and cooling system | |
RU2767599C1 (en) | Nuclear reactor core melt localization and cooling system | |
RU2810517C1 (en) | Truss console of melt localization device | |
RU2750230C1 (en) | Localization and cooling system for core melt of nuclear reactor | |
RU2810515C1 (en) | Truss console of melt localization device (options) | |
RU2740400C1 (en) | Guiding device of nuclear reactor core melt localization and cooling system | |
EA045312B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
BR112020026850B1 (en) | SYSTEM FOR CONFINING AND COOLING MELT FROM THE CORE OF A WATER-MODERATED NUCLEAR REACTOR | |
EA044620B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
EA045164B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
EA044913B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
EA044052B1 (en) | SYSTEM FOR LOCALIZATION AND COOLING OF A NUCLEAR REACTOR CORE MELT | |
EA044917B1 (en) | GUIDING DEVICE FOR THE SYSTEM OF LOCALIZATION AND COOLING OF THE NUCLEAR REACTOR CORE MELT |