WO2020139160A2 - Устройство локализации расплава - Google Patents

Устройство локализации расплава Download PDF

Info

Publication number
WO2020139160A2
WO2020139160A2 PCT/RU2019/001015 RU2019001015W WO2020139160A2 WO 2020139160 A2 WO2020139160 A2 WO 2020139160A2 RU 2019001015 W RU2019001015 W RU 2019001015W WO 2020139160 A2 WO2020139160 A2 WO 2020139160A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
melt
channels
vertical
central
peripheral
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/001015
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2020139160A3 (ru
Inventor
Александр Стальевич СИДОРОВ
Татьяна Ярополковна ДЗБАНОВСКАЯ
Надежда Васильевна СИДОРОВА
Original Assignee
Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
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 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" filed Critical Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
Priority to JP2020573142A priority Critical patent/JP7337860B2/ja
Priority to BR112020026841A priority patent/BR112020026841A2/pt
Priority to EP19902850.7A priority patent/EP3905262A2/en
Priority to CN201980043444.4A priority patent/CN113039615A/zh
Priority to CA3105182A priority patent/CA3105182A1/en
Priority to US17/257,276 priority patent/US11521759B2/en
Priority to KR1020207037557A priority patent/KR20210108871A/ko
Publication of WO2020139160A2 publication Critical patent/WO2020139160A2/ru
Publication of WO2020139160A3 publication Critical patent/WO2020139160A3/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/016—Core catchers
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/10—Means for preventing contamination in the event of leakage, e.g. double wall
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to the field of nuclear energy, in particular, to systems that ensure the safety of nuclear power plants (NPPs), and can be used in severe accidents leading to the destruction of the reactor vessel and its hermetic shell.
  • NPPs nuclear power plants
  • the greatest radiation hazard is accidents with core melting, which can occur during multiple failure of core cooling systems.
  • a device [1] for localization and cooling of the corium of an emergency water-type nuclear reactor containing a cooled trap located in the subreactor space, a protective truss located under the bottom of the reactor, and a console located above the shaft above the trap, sacrificial materials are placed in the trap - diluents of uranium-containing oxide and steel constituents of the corium melt, formed into cassettes, which are arranged in blocks.
  • the disadvantage of this device is the insufficiently effective cooling of the melt associated with a divided (cellular) installation of ceramic elements, in which, when the corium of the steel frame is destroyed by the melt, ceramic elements, as lighter, float in the corium melt and practically do not interact with its oxide component passing into slag, which can lead to the release of liquid and solid radioactive materials (corium) outside the melt localization device.
  • a device [2] for localization and cooling of the corium of a nuclear reactor located in the subreactor space of a concrete mine, including a vessel cooled by water in the form of a vessel, the bottom of which is deepened to the center with a slope of 10-20 degrees, and the bottom thickness is not less than 30% more than the thickness the side wall of the case, while in the case there are briquettes of the diluent material of the uranium oxide corium bound by cement and placed in steel blocks placed in several horizontal layers, the bottom of the lower block is identical in shape to the bottom of the case, the blocks above it have a central hole, and the attachment points of the blocks to the body and between each other are placed in vertical slots of the blocks, and the slots and, partially, the blocks are filled with concrete.
  • a device [3] for the localization of the melt comprising a cooled case with a double wall, filled with filler arranged in blocks, each of which is divided into segments by attachment points mounted radially relative to the vertical axis of the device, while filling the segments with filler the formation of free zones in communication with the Central through hole for the passage of the melt.
  • the disadvantage of this device is the insufficient cooling of the melt associated with a divided (cellular) installation of ceramic elements, in which, when the corium of the steel frame is destroyed by the melt, the ceramic elements, as lighter, float in the corium melt and practically do not interact with its oxide component passing into slag, which can lead to the release of liquid and solid radioactive materials (corium) outside the melt localization device.
  • the technical result of the claimed invention is to increase the safety of a nuclear power plant by eliminating the release of liquid and solid radioactive materials (corium) beyond the melt localization device in the event of a severe accident with the core melt leaving the nuclear reactor.
  • the problem to which the invention is directed is to increase the efficiency and reliability of the melt localization device by improving the conditions for cooling the corium.
  • the filler consists of several upper and lower cassettes, each of which has one central and several peripheral vertical channels drives, the diameter of the central vertical storage channel exceeds the equal diameters of the vertical peripheral storage channels, the horizontal radial distribution channels connecting the vertical peripheral storage channels to the central vertical storage channel, while the horizontal radial distribution channels of the lower cassette are made with a slope, the angle which coincides with the slope of the bottom of the melt trap body, horizontal azimuth distribution channels connecting the vertical peripheral storage channels of the upper cassettes to each other, with horizontal radial and azimuth distribution channels dividers have equal diameters, with the upper and lower cassettes containing ceramic plates made with microchannels separated by horizontal and vertical slotted channels, and mounted on top of each other so that
  • each peripheral vertical storage channel is located on the same axial axis with the corresponding radial rib of the cooled case.
  • the depth of the central vertical channel exceeds the depth of the peripheral vertical storage channels.
  • a damper is installed in the central vertical storage channel, consisting of a central shell, power ribs connected to the central shell, inclined plates located between power ribs, clamps, providing fastening of a damper to the cooled case.
  • the filler consists of several upper and lower cassettes, each of which has one central and several peripheral vertical storage channels, the diameter of the central vertical channel exceeds the equal diameters of the vertical peripheral storage channels, horizontal radial channels distributors connecting the vertical peripheral storage channels to the central vertical storage channel, while the horizontal radial distribution channels of the lower cassette are made with a slope, the angle of which coincides with the slope of the bottom of the melt trap body, horizontal azimuthal distribution channels connecting the vertical peripheral storage channels the upper cassettes with each other, while the horizontal radial and azimuthal channels have equal diameters, ceramic plates in the upper and lower cassettes, made with microchannels and divided among themselves horizontal and vertical slotted channels, with all the cassettes mounted on top of each other so that the contours of their vertical central and peripheral storage channels coincide with each other.
  • each peripheral vertical storage channel is located on the same axial axis with the corresponding radial rib of the cooled case.
  • Another distinguishing feature of the claimed invention is that the depth of the central vertical storage channel exceeds the depth of the peripheral vertical storage channels.
  • a damper is installed in the central vertical storage channel, consisting of a central shell, power ribs connected to the central shell, inclined plates located between the power ribs, clamps, which ensure the damper is attached to the cooled case.
  • the central and peripheral vertical storage channels provide simultaneous reception of large masses of the core melt, as well as the distribution of the melt over the volume of the entire filler during overflow of individual storage channels, which usually occurs during non-axisymmetric outflow of the core melt from the reactor vessel;
  • the central and peripheral vertical storage channels provide protection of the upstream structures from thermal radiation from the side of superheated steel at the initial stage of receipt of the core melt from the reactor vessel into the filler, since they do not allow the upper part of the trap body to be heated by direct thermal radiation (practically block the direct lumbar), and ensure that heat is retained in the liquid steel entering the filler during the two-stage process of the outflow of the core melt from the reactor vessel, in which at the initial stage of the destruction of the reactor vessel mainly superheated steel with a small amount of liquid oxides flows from it, then from 30 minutes to 3-4 hours, the main volume of liquid oxides containing a certain amount of liquid case steel flows from the reactor vessel;
  • the central and peripheral vertical storage channels provide effective conditions for ensuring the operation of slotted channels in full, since the vertical arrangement of the storage channels provides mainly a vertical boundary separation upon contact of the core melt with ceramic elements, and the resulting water vapor is evacuated through slotted channels, interacting weakly with the core melt;
  • these horizontal distribution channels provide a link between the central and peripheral vertical storage channels, and, therefore, the azimuthal redistribution of the melt between them, which makes it possible to efficiently equalize the melt level between the vertical storage channels with non-axisymmetric flow of the core melt from the reactor vessel, preventing overflow of the melt over their edges.
  • these horizontal distribution channels make it possible to avoid overfilling of individual vertical storage channels, to ensure that the mass of the incoming melt is aligned with the volume of the filler, thereby equalizing the thermomechanical load on the filler, and, ultimately, ensure uniform heating of the melt trap body along the entire perimeter and height .
  • the low melt level in the storage channels allows the filler to be used as a passive protection from the effects of thermal radiation on the structural elements of the melt trap, truss-console and guide plate in the early stages of the expiration of the core melt from the reactor vessel.
  • the liquid metal melt, flowing out of the reactor vessel in a salvo mode is completely located in the lower part of the filler, not being able to form a single open radiating surface;
  • microchannels located inside the ceramic elements formed during sintering provide the specified kinetics of interaction with the core melt.
  • Figure 1 presents a General view of the device for localization of the melt with a filler made in accordance with the claimed invention.
  • Figure 2 presents a view in section of the filler, which is made of the vertical Central and peripheral channels, drives, as well as horizontal radial and azimuthal distribution channels.
  • Fig. 3 shows an enlarged view of the filler in which slotted channels and microchannels are made.
  • Figure 4 presents a General view of the damper.
  • the claimed invention works as follows.
  • the claimed device for localization of the melt (hereinafter - ULR) is a crucible type device located in the subreactor space of a concrete mine.
  • the melt localization device (1) comprises a cooled case (2), which is a steel multilayer vessel mounted on a support fixed to a concrete slab (3) of the shaft
  • the ULR support (1) is made in the form of several radial bearings (5) connected to the embedded plate (6) installed in the concrete slab (3) of the shaft (4) by means of various fastening devices (for example, studs, bolts pins).
  • various fastening devices for example, studs, bolts pins.
  • the response ribs (7) of the body (2) of the HRM (1) are installed, while the vertical planes passing along the axis of symmetry of each rib (5) of the support and the response ribs (7) of the body (2) of the HRM (1) are symmetry planes of peripheral vertical storage channels.
  • the housing (2) is designed to receive and place corium melt (8) in its volume, as well as to prevent it from going beyond the established boundaries of the localization zone.
  • Corium consists of two main components: oxide (the main components of which are a mixture of oxides of uranium, zirconium, iron with a small amount of metals) and metal (the main components of which are a mixture of iron, zirconium with a certain amount of oxides of uranium, zirconium, iron).
  • the housing (2) is filled with a filler, namely, a sacrificial material made of a steel composition and relatively light and fusible oxides, which, in accordance with the claimed invention, are made in the form of elements arranged in cassettes mounted on top of each other along the vertical axis of the housing (2).
  • a filler namely, a sacrificial material made of a steel composition and relatively light and fusible oxides, which, in accordance with the claimed invention, are made in the form of elements arranged in cassettes mounted on top of each other along the vertical axis of the housing (2).
  • the filler ensures subcriticality of the corium within the established boundaries of the localization zone for any configuration of oxide corium and any water-uranium ratio with pure unborated water.
  • the filler incorporates absorbing materials co-crystallizing with uranium and plutonium oxides.
  • sacrificial ceramic materials based on iron oxide BeO3 (hematite) and aluminum oxide AI 2 O 3 can be used.
  • Hematite actively interacts with the oxide part of corium and molten zirconium from its metal component, but slowly with molten iron and chromium metal component of corium.
  • the filler cassettes are divided into two groups according to the shape of the peripheral storage channels: upper cassettes (9), characterized by profiling along the height of the casing from each other (for example, cylindrical and torus cassettes), and the lower cassette (10).
  • the housing (2) is made with internal radial bearings (11), on which the lower filler cassette (10) is mounted.
  • the lower cassette (10) has a vertical central storage channel
  • the peripheral storage channels (13) are made with a slope, the angle of which coincides with the angle of inclination of the bottom of the body (2) of the melt trap.
  • the upper cassettes (9) are installed on the lower cassette (10).
  • Each upper filler cassette (9) has a vertical central storage channel (14) and several vertical peripheral storage channels (15).
  • the vertical central and peripheral storage channels (14, 15) are interconnected by horizontal radial distribution channels (16).
  • the upper cassettes (9) have horizontal azimuth distribution channels (17) connecting the vertical peripheral storage channels (15) with the vertical central storage channel (14).
  • the diameter of the vertical central storage channel (14) exceeds the diameter of the vertical peripheral storage channels (15).
  • the vertical central storage channels (14) and the peripheral storage channels (15) for each of the upper cassettes (9) have the same dimensions, respectively.
  • the horizontal radial and azimuth distribution channels (16, 17) of the upper cassettes (9) also have the same dimensions.
  • Fig. 3, 5 shows a filler in which slotted channels (18) and microchannels (19) are made.
  • the slotted channels (18) separating the ceramic elements (20) of the filler are initially filled with a binder to ensure the monolithicity of the filler cassettes.
  • the binder In the process of heating the contact zone of the melt and the filler, the process of physico-chemical interaction at the contact boundary begins, and the binder, as the temperature rises, begins to degrade, losing water.
  • the vapor released from the collapsing binder moves mainly along the vertical slotted peripheral channels (18), bypassing the zones blocked by the melt (8).
  • Microchannels (19) located inside the ceramic elements (20) formed during sintering provide the specified kinetics of interaction with the core melt (8), that is, they determine the rate of interaction of the melt (8) with hematite and aluminum oxide at the boundary of the ceramic element (20) ), on which, ultimately, depends energy balance of the corium melt bath, zirconium oxidation rate and the release of unreacted oxygen to the corium melt bath.
  • a damper (21) is installed inside the central vertical storage channel (14), designed to distribute the melt flows (8) in different radial directions.
  • the damper (21) shown in Fig. 4 consists of a central shell (22), power ribs (23) connected to the central shell (22), inclined plates (24) located between the power ribs (23), latches (25 ) securing the damper (21) to the ULR housing (1).
  • Inclined plates (24) of the damper (21) located between the power ribs (23) are installed from 1 to 5 pieces, parallel to each other in each segment between the power ribs (23).
  • the number of inclined plates (24) of more than 5 does not give an additional redistributing effect due to the fact that the thickness of the inclined plates (24) must be reduced to provide the necessary angle of inclination of the plates (24), which ensures the deviation of superheated jets of the core melt towards the filler.
  • the number of radial bearings (11) inside the housing (2) of the HRM (1) is set in the range from 3 to 10 pieces.
  • the number of radial bearings (11) of less than 3 does not provide effective work on the absorption of the kinetic energy of the impact, since in this case the impact zone is not redistributed along the bottom of the body (2), but is concentrated in its local areas, which can lead to its destruction.
  • the number of radial bearings (11) of more than 10 does not increase the redistributing effect, requires a decrease in the thickness of the power ribs (23), which negatively affects their ability to absorb and redistribute the kinetic energy of the impact from falling debris of the bottom of the reactor vessel and absorb the energy of the jets of the melt of the active zone when the melt flows from the reactor vessel.
  • Redistribution of energy occurs during the first volley entry of a large volume of the melt (8), which contains mainly liquid superheated steel, due to the hydromechanical deflection of the molten metal by the damper planes (21) towards the horizontal radial distribution channels (16), which, in turn, , provide redistribution of the melt (8) between the vertical storage channels (14, 15).
  • the orientation and angle of inclination of the plates (24) of the damper (21) are selected so that the melt jets deviate from the central to the end surfaces of the upper cassettes through which the horizontal radial and azimuth distribution channels (16, 17) pass.
  • the survivability of the damper (21) is of the order of 10 s, but this time is sufficient to limit the first impact of molten superheated steel into the lower cassette (10) until a safe melt level is formed above it and redirect part of the kinetic energy of the melt to the upper cassettes (9), flowing out of which the melt increases its level above the lower cassette (10), protecting it from subsequent direct exposure to the kinetic energy of the melt jets and flying objects.
  • the filler In the process of volley inflow of superheated steel during axisymmetric or non-axisymmetric incidence of the melt jets, the filler partially fills and enters not only the central vertical storage channel (14), but also the peripheral vertical storage channels (15) of the upper cartridges (10).
  • the damper (21) performs the function of a hydrodynamic damper, providing a directed collision of the melt jets horizontally flowing from the peripheral vertical storage channels (15) into the vertical central storage channel (14) through the horizontal radial distribution channels (16), with vertical melt jets moving in the vertical central storage channel (14) and deflected by inclined plates (24) of the damper (21) in the radial direction towards the horizontal radial distribution channels (16).
  • the central and peripheral vertical storage channels (12, 13) of the lower cassette (10) are designed in such a way that the corium melt entering the peripheral vertical storage channels (13) of the lower cassette (10) from the cassettes located above (9) flows down inclined peripheral storage channels (13) of the lower cassette (10) into its central vertical storage channel (12), forming a melt level above the ceramic elements (20) of the lower cassette (10) located at its base.
  • Thickness of installed ceramic elements (20) located in the base and on the side the conical surface of the lower cassette (10), is selected in such a way as to provide preheating of the conical bottom of the housing (2) ULR (1), having a greater thickness than its cylindrical part, to align the temperature fields of the housing (2) ULR (1) to the moment receipt of the oxide (energy-releasing) part of the corium melt in the filler.
  • Inclined peripheral vertical storage channels (13) of the lower cassette (10) provide uniform heating of the conical part of the bottom of the housing (2) of the HRM (1), and the base of the housing (2) of the HRM (1) is heated from the base of the central vertical storage channel (12) ) lower cassette (10), for which it is made somewhat deeper than the inclined vertical peripheral peripheral storage channels (13) located around.
  • the melt level (8) formed in the central vertical storage channel (12) of the lower cassette (10) protects the base of the lower cassette (10) and the conical bottom of the casing (2) of the HRM (1) from impact from the core fragments and debris the bottom of the reactor vessel, the fall of which, with a different configuration of the central filler channel, could lead to damage to both the thermal protection of the conical bottom of the vessel (2) ULR (1) provided by ceramic elements (20) of the lower cassette (10), and the conical bottom itself.
  • ULR (1) has the following advantages: the filler becomes homogeneous. In this case, the processes of interaction of the melt with the filler elements that occur under different conditions are excluded: the melt is ceramic elements on a cement binder and the melt is monolithic concrete.
  • the heating of the conical bottom of the casing (2) of the ULR (1) cannot be synchronized with the heating of the cylindrical and torus parts of the casing (2), while the risks of local thermal shock effects of the melt on case (2) ULR (1) with a possible loss of strength due to various thermomechanical loads of the case (2): on the bottom side, heat transfer is blocked by concrete, and on the side of the torus and cylindrical parts of the case (2) ULR (1), the heating process is determined by the interaction rate ceramic elements (20) with a core melt, i.e., microporosity of ceramic elements (20) and processes occurring in slotted channels (19).
  • the thickness of the conical torus and cylindrical parts of the body (2) of the HRM (1) is different, the problem of leveling the temperature fields of the body (2) of the HRM (1) is crucial in the process of maintaining the body's strength and resistance to other types of influences.
  • a filler made in accordance with the claimed invention in the form of a monolithic structure having vertical central and peripheral channels, as well as horizontal channels formed by vertical central and peripheral storage channels and horizontal distribution channels in cassettes mounted on top of each other , made it possible to increase the reliability of the melt localization device by ensuring the energy distribution of the fragments of the reactor vessel and the core melt between different types of channels in the filler, by providing reliable protection of the melt trap body from overheating in the initial period of the volley flow of the core melt from the reactor body into the melt trap body, which, in turn, allows minimizing the formation of hydrogen during the interaction of the melt with steam in the filler during the interaction of the melt with a binder.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности, к системам, обеспечивающим безопасность атомных электростанций (АЭС), и может быть использовано при тяжелых авариях, приводящих к разрушению корпуса реактора и его герметичной оболочки. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении безопасности атомной электростанции за счет исключения выхода жидких и твердых радиоактивных материалов (кориума) за пределы устройства локализации расплава в случае возникновения тяжелой аварии с выходом расплава активной зоны за пределы ядерного реактора. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности и надежности устройства локализации расплава путем улучшения условий охлаждения кориума. Поставленная задача решается за счет применения наполнителя, сформированного в кассеты, верхние и нижнюю. В кассетах выполнены вертикальные и горизонтальные каналы, обеспечивающие равномерное распределение расплава в охлаждаемом корпусе.

Description

УСТРОЙСТВО ЛОКАЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА
Область техники
Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности, к системам, обеспечивающим безопасность атомных электростанций (АЭС), и может быть использовано при тяжёлых авариях, приводящих к разрушению корпуса реактора и его герметичной оболочки.
Наибольшую радиационную опасность представляют аварии с расплавлением активной зоны, которые могут происходить при множественном отказе систем охлаждения активной зоны.
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.
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 система локализации и охлаждения расплава активной зоны реактора, которая предотвращает повреждения герметичной оболочки АЭС и тем самым защищает население и окружающую среду от радиационного воздействия при тяжелых авариях ядерных реакторов.
Предшествующий уровень техники
Известно устройство [1] локализации и охлаждения кориума аварийного ядерного реактора водо-водяного типа, содержащее расположенную в подреакторном пространстве охлаждаемую ловушку, защитную ферму, расположенную под днищем реактора, и консоль, расположенную сверху шахты над ловушкой, в ловушке размещены жертвенные материалы- разбавители урансодержащей оксидной и стальной составляющих расплава кориума, сформированные в кассеты, которые составлены в блоки.
Недостатком данного устройства является недостаточно эффективное охлаждение расплава, связанное с разделённой (ячеистой) установкой керамических элементов, при которой, при разрушении расплавом кориума стального каркаса, керамические элементы, как более лёгкие, всплывают в расплаве кориума и, практически, не взаимодействуют с его оксидной составляющей, переходя в шлак, что может привести к выходу жидких и твердых радиоактивных материалов (кориума) за пределы устройства локализации расплава.
Известно устройство [2] локализации и охлаждения кориума ядерного реактора, расположенное в подреакторном пространстве бетонной шахты, включающее охлаждаемый водой корпус в виде сосуда, днище которого углублено к центру с уклоном 10-20 градусов, а толщина днища не менее чем на 30% больше толщины боковой стенки корпуса, при этом в корпусе расположены брикеты материала-разбавителя урансодержащего оксидного кориума, связанные цементным раствором и размещенные в стальных блоках, размещенных в несколько горизонтальных слоев, днище нижнего блока идентично по форме днищу корпуса, расположенные над ним блоки имеют центральное отверстие, а узлы крепления блоков к корпусу и между собой размещены в вертикальных прорезях блоков, причем прорези и, частично, блоки заполнены бетоном.
Недостатком данного устройства является недостаточно эффективное охлаждение расплава, связанное с разделённой (ячеистой) установкой керамических элементов, при которой, при разрушении расплавом кориума стального каркаса, керамические элементы, как более лёгкие, всплывают в расплаве кориума и, практически, не взаимодействуют с его оксидной составляющей, переходя в шлак, что может привести к выходу жидких и твердых радиоактивных материалов (кориума) за пределы устройства локализации расплава.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство [3] локализации расплава, включающее охлаждаемый корпус с двойной стенкой, заполненный наполнителем, скомпонованным в блоки, каждый из которых разделен на сегменты узлами крепления, установленными радиально относительно вертикальной оси устройства, при это заполнение наполнителем сегментов осуществлено с образованием свободных зон, сообщающихся с центральным сквозным отверстием для прохода расплава.
Недостатком данного устройства является недостаточно эффективное охлаждение расплава, связанное с разделённой (ячеистой) установкой керамических элементов, при которой, при разрушении расплавом кориума стального каркаса, керамические элементы, как более лёгкие, всплывают в расплаве кориума и, практически, не взаимодействуют с его оксидной составляющей, переходя в шлак, что может привести к выходу жидких и твердых радиоактивных материалов (кориума) за пределы устройства локализации расплава.
Раскрытие изобретения
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении безопасности атомной электростанции за счет исключения выхода жидких и твердых радиоактивных материалов (кориума) за пределы устройства локализации расплава в случае возникновения тяжелой аварии с выходом расплава активной зоны за пределы ядерного реактора.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности и надежности устройства локализации расплава путем улучшения условий охлаждения кориума.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве локализации расплава, включающем охлаждаемый корпус с двойной стенкой, днище з которого углублено к центру с уклоном, заполненный наполнителем, направляющий элемент для организации движения расплава, пассивную систему подачи воды на поверхность расплава, согласно изобретению, наполнитель состоит из нескольких верхних и нижней кассет, в каждой из которых выполнены один центральный и несколько периферийных вертикальных каналов-накопителей, диаметр центрального вертикального канала-накопителя превышает равные диаметры вертикальных периферийных каналов-накопителей, горизонтальные радиальные каналы-распределители, соединяющие вертикальные периферийные каналы-накопители с центральным вертикальным каналом-накопителем, при этом горизонтальные радиальные каналы-распределители нижней кассеты выполнены с уклоном, угол которого совпадает с уклоном днища корпуса ловушки расплава, горизонтальные азимутальные каналы-распределители, соединяющие вертикальные периферийные каналы-накопители верхних кассет друг с другом, при этом горизонтальные радиальные и азимутальные каналы-распределители имеют равные диаметры, при этом верхние и нижняя кассеты содержат керамические пластины, выполненные с микроканалами, разделенными между собой горизонтальными и вертикальными щелевыми каналами, и установлены друг на друге таким образом, что контуры их вертикальных центрального и периферийных каналов-накопителей совпадают друг с другом.
Дополнительно, в устройстве локализации расплава каждый периферийный вертикальный канал-накопитель расположен на одной аксиальной оси с соответствующим радиальным ребром охлаждаемого корпуса.
Дополнительно, глубина центрального вертикального канала превышает глубину периферийных вертикальных каналов-накопителей.
Дополнительно, в центральном вертикальном канале-накопителе установлен демпфер, состоящий из центральной обечайки, силовых ребер, соединенных с центральной обечайкой, наклонных пластин, расположенных между силовыми ребрами, фиксаторов, обеспечивающих крепление демпфера к охлаждаемому корпусу.
Одним отличительным признаком заявленного изобретения является то, что наполнитель состоит из нескольких верхних и нижней кассет, в каждой из которых выполнены один центральный и несколько периферийных вертикальных каналов-накопителей, диаметр центрального вертикального канала превышает равные диаметры вертикальных периферийных каналов- накопителей, горизонтальные радиальные каналы-распределители, соединяющие вертикальные периферийные каналы- накопители с центральным вертикальным каналом-накопителем, при этом горизонтальные радиальные каналы-распределители нижней кассеты выполнены с уклоном, угол которого совпадает с уклоном днища корпуса ловушки расплава, горизонтальные азимутальные каналы-распределители, соединяющие вертикальные периферийные каналы-накопители верхних кассет друг с другом, при этом горизонтальные радиальные и азимутальные каналы имеют равные диаметры, керамические пластины в верхних и нижней кассетах, выполненные с микроканалами и разделённые между собой горизонтальными и вертикальными щелевыми каналами, при этом все кассеты установлены друг на друге таким образом, что контуры их вертикальных центрального и периферийных каналов- накопителей совпадают друг с другом.
Ещё одним отличительным признаком заявленного изобретения является то, каждый периферийный вертикальный канал-накопитель расположен на одной аксиальной оси с соответствующим радиальным ребром охлаждаемого корпуса.
Еще одним отличительным признаком заявленного изобретения является то, что глубина центрального вертикального канала-накопителя превышает глубину периферийных вертикальных каналов-накопителей.
Еще одним отличительным признаком заявленного изобретения является то, что в центральном вертикальном канале-накопителе установлен демпфер, состоящий из центральной обечайки, силовых ребер, соединенных с центральной обечайкой, наклонных пластин, расположенных между силовыми ребрами, фиксаторов, обеспечивающих крепление демпфера к охлаждаемому корпусу.
Такая структура наполнителя обеспечивает эффективное распределение расплава активной зоны внутри охлаждаемого корпуса за счет следующих элементов:
- центральный и периферийный вертикальные каналы-накопители обеспечивают одномоментный приём больших масс расплава активной зоны, а также распределение расплава по объему всего наполнителя при переполнении отдельных каналов-накопителей, что обычно происходит при неосесимметричном истечении расплава активной зоны из корпуса реактора;
- центральный и периферийные вертикальные каналы-накопители обеспечивают защиту вышерасположенных конструкций от теплового излучения со стороны перегретой стали на начальной стадии поступления расплава активной зоны из корпуса реактора в наполнитель, так как они не позволяют нагревать прямым тепловым излучением верхнюю часть корпуса ловушки (практически, блокируют прямой прострел), и обеспечивают сохранение тепла в жидкой стали, поступившей в наполнитель при двухстадийном процессе истечения расплава активной зоны из корпуса реактора, при котором на начальной стадии разрушения корпуса реактора из него вытекает в основном перегретая сталь с небольшим количеством жидких оксидов, затем, в течение от 30 минут до 3-4 часов, из корпуса реактора вытекает основной объём жидких оксидов, содержащий некоторое количество жидкой корпусной стали;
- центральный и периферийные вертикальные каналы-накопители обеспечивают эффективные условия для обеспечения работоспособности щелевых каналов в полном объёме, так как вертикальное расположение каналов-накопителей обеспечивает преимущественно вертикальную границу раздела при контакте расплава активной зоны с керамическими элементами, и образующиеся пары воды эвакуируются по щелевым каналам, слабо взаимодействуя с расплавом активной зоны;
- горизонтальные радиальные и азимутальные каналы-распределители обеспечивают связь между центральным и периферийными вертикальными каналами-накопителями, и, следовательно, азимутальное перераспределение расплава между ними, что позволяет эффективно выравнивать уровень расплава между вертикальными каналами-накопителями при неосесимметричном поступлении расплава активной зоны из корпуса реактора, не допуская перелива расплава через их края. Дополнительно, эти горизонтальные каналы-распределители позволяют избежать переполнения отдельных вертикальных каналов-накопителей, обеспечить выравнивание массы поступающего расплава по объёму наполнителя, тем самым выравнивая термомеханическую нагрузку на наполнитель, и, в конечном итоге, обеспечить равномерный разогрев корпуса ловушки расплава по всему периметру и высоте.
- горизонтальные радиальные и азимутальные каналы-распределители, обеспечивая единый уровень расплава в наполнителе, позволяют полностью использовать преимущества такой структуры, а именно, низкий уровень расплава в каналах-накопителях позволяет использовать наполнитель в качестве пассивной защиты от воздействия теплового излучения на элементы конструкции ловушки расплава, фермы-консоли и направляющей плиты на ранних стадиях истечения расплава активной зоны из корпуса реактора. Например, при двухстадийном процессе поступления расплава расплав жидких металлов, вытекая из корпуса реактора в залповом режиме, полностью располагается в нижней части наполнителя, не имея возможности образовать единую открытую излучающую поверхность;
- щелевые каналы, разделяющие керамические элементы наполнителя, изначально заполнены связующим веществом, обеспечивающим монолитность кассеты наполнителя. В процессе разогрева зоны соприкосновения расплава и наполнителя начинается процесс физико-химического взаимодействия на границе соприкосновения, при этом связующее вещество, по мере повышения температуры, начинает деградировать, теряя воду. Пар, выделившийся из разрушающегося связующего вещества, движется, главным образом, по вертикальным щелевым периферийным каналам, обходя зоны, заблокированные расплавом. Только в тех местах, в которых расплав заливает сверху щелевые каналы, пар проходит сквозь толщу расплава, вступая с ним в химическое взаимодействие. Таким образом, чем более разветвленную структуру имеют щелевые каналы, тем легче пару обходить расплав, не вступая с ним во взаимодействие;
- микроканалы, расположенные внутри керамических элементов, образованные при спекании, обеспечивают заданную кинетику взаимодействия с расплавом активной зоны.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид устройства локализации расплава с наполнителем, выполненным в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг.2 представлен вид в разрезе наполнителя, в котором выполнены вертикальные центральный и периферийные каналы-накопители, а также горизонтальные радиальные и азимутальные каналы-распределители.
На фиг.З представлен увеличенный вид наполнителя, в котором выполнены щелевые каналы и микроканалы.
На фиг.4 представлен общий вид демпфера.
Варианты осуществления изобретения
Заявляемое изобретение работает следующим образом. Заявленное устройство локализации расплава (далее - УЛР) представляет собой устройство тигельного типа, размещенное в подреакторном пространстве бетонной шахты.
Как показано на фиг.1, устройство (1) локализации расплава содержит охлаждаемый корпус (2), который представляет собой стальной многослойный сосуд, установленный на опоре, зафиксированной на бетонной плите (3) шахты
(4).
Опора УЛР (1), в свою очередь, выполнена в виде нескольких радиальных опор (5), соединяемых с закладной плитой (6), установленной в бетонной плите (3) шахты (4), посредством различных крепежных приспособлений (например, шпилек, болтов, штифтов). На радиальные ребра (5) устанавливаются ответные рёбра (7) корпуса (2) УЛР (1), при этом вертикальные плоскости, проходящие вдоль оси симметрии каждого ребра (5) опоры и ответных рёбер (7) корпуса (2) УЛР (1), являются плоскостями симметрии периферийных вертикальных каналов-накопителей.
Корпус (2) предназначен для приема и размещения в своем объеме расплава (8) кориума, а также для предотвращения выхода его за установленные границы зоны локализации.
Кориум состоит из двух основных компонентов: оксидного (главные компоненты которого - смесь оксидов урана, циркония, железа с небольшим количеством металлов) и металлического (главные компоненты которого - смесь железа, циркония с некоторым количеством оксидов урана, циркония, железа).
Корпус (2) заполнен наполнителем, а именно жертвенным материалом из композиции стали и относительно легких и легкоплавких оксидов, которые, в соответствии с заявленным изобретением, выполнены в виде элементов, скомпонованных в кассеты, установленные друг на друга по вертикальной оси корпуса (2). При протекании тяжелой запроектной аварии наполнитель обеспечивает подкритичность кориума в установленных границах зоны локализации при любой конфигурации оксидного кориума и любом водоурановом отношении с чистой неборированной водой.
Для обеспечения подкритичности кориума наполнитель имеет в своем составе поглощающие материалы, сокристаллизующиеся с оксидами урана и плутония.
Для изменения свойств кориума в УЛР могут применяться жертвенные керамические материалы на основе оксида железа БегОз (гематит) и оксида алюминия AI2O3.
Гематит активно взаимодействует с оксидной частью кориума и расплавленным цирконием из его металлической компоненты, но медленно с расплавленным железом и хромом металлической составляющей кориума.
Как показано на фиг.2, кассеты наполнителя по форме периферийных каналов-накопителей разделены на две группы: верхние кассеты (9), отличающиеся профилированием по высоте корпуса друг от друга (например, цилиндрические и торовая кассеты), и нижняя кассета (10).
Корпус (2) выполнен с внутренними радиальными опорами (11), на которые установлена нижняя кассета (10) наполнителя.
Нижняя кассета (10) имеет вертикальный центральный канал-накопитель
(12) и несколько периферийных каналов-накопителей (13).
Периферийные каналы-накопители (13) выполнены с уклоном, угол которого совпадает с углом наклона днища корпуса (2) ловушки расплава.
На нижней кассете (10) установлены верхние кассеты (9). Каждая верхняя кассета (9) наполнителя имеет вертикальный центральный канал-накопитель (14) и несколько вертикальных периферийных каналов-накопителей (15). Вертикальные центральный и периферийные каналы-накопители (14, 15) соединены между собой горизонтальными радиальными каналами- распределителями (16). Кроме того, верхние кассеты (9) имеют горизонтальные азимутальные каналы-распределители (17), соединяющие вертикальные периферийные каналы-накопители (15) с вертикальным центральным каналом-накопителем (14).
Диаметр вертикального центрального канала-накопителя (14) превышает диаметр вертикальных периферийных каналов-накопителей (15).
Вертикальные центральные каналы-накопители (14) и периферийные каналы-накопители (15) у каждой из верхних кассет (9) имеют одинаковые размеры, соответственно. Г оризонтальные радиальные и азимутальные каналы- распределители (16, 17) верхних кассет (9) имеют также одинаковые размеры.
На фиг.З, 5 изображен наполнитель, в котором выполнены щелевые каналы (18) и микроканалы (19). Щелевые каналы (18), разделяющие керамические элементы (20) наполнителя, изначально заполнены связующим веществом, обеспечивающим монолитность кассет наполнителя. В процессе разогрева зоны соприкосновения расплава и наполнителя начинается процесс физико-химического взаимодействия на границе соприкосновения, при этом связующее вещество, по мере повышения температуры, начинает деградировать, теряя воду. Пар, выделившийся из разрушающегося связующего вещества, движется, главным образом, по вертикальным щелевым периферийным каналам (18), обходя зоны, заблокированные расплавом (8). Только в тех местах, в которых расплав (8) заливает сверху щелевые каналы (18), пар проходит сквозь толщу расплава (8), вступая с ним в химическое взаимодействие. Таким образом, чем более разветвленную структуру имеют щелевые каналы (18), тем легче пару обходить расплав (8), не вступая с ним во взаимодействие. Микроканалы (19), расположенные внутри керамических элементов (20), образованные при спекании, обеспечивают заданную кинетику взаимодействия с расплавом (8) активной зоны, то есть, определяют скорость взаимодействия расплава (8) с гематитом и оксидом алюминия на границе керамического элемента (20), от которой, в конечном итоге, зависит энергетический баланс ванны расплава кориума, скорость окисления циркония и выход непрореагировавшего кислорода в ванну расплава кориума.
Кассеты (9, 10) установлены друг на друга таким образом, что, фактически, формируют монолитную структуру, в которой каналы-накопители (14, 15) каждой кассеты (9, 10), после составления кассет (9, 10) друг на друга, образуют своего рода «колодцы», в которые и поступает расплав (8) активной зоны после попадания в УЛР (1).
Внутри центрального вертикального канала-накопителя (14) устанавливается демпфер (21), предназначенный для распределения потоков расплава (8) в различных радиальных направлениях.
Демпфер (21), изображенный на фиг.4, состоит из центральной обечайки (22), силовых ребер (23), соединенных с центральной обечайкой (22), наклонных пластин (24), расположенных между силовыми ребрами (23), фиксаторов (25), обеспечивающих крепление демпфера (21) к корпусу УЛР (1).
Наклонные пластины (24) демпфера (21), расположенные между силовыми ребрами (23), устанавливаются от 1 до 5 штук, параллельно друг другу в каждом сегменте между силовыми рёбрами (23). Число наклонных пластин (24) более 5 не даёт дополнительного перераспределяющего эффекта ввиду того, что толщина наклонных пластин (24) должна уменьшаться для обеспечения необходимого угла наклона пластин (24), обеспечивающего отклонение перегретых струй расплава активной зоны в сторону наполнителя.
Число радиальных опор (11) внутри корпуса (2) УЛР (1) устанавливается в диапазоне от 3 до 10 штук. Число радиальных опор (11) менее 3 не обеспечивают эффективную работу по поглощению кинетической энергии удара, так как в этом случае зона действия удара не перераспределяется по днищу корпуса (2), а концентрируется в локальных его областях, что может привести к его разрушению. Число радиальных опор (11) более 10 не даёт увеличения перераспределяющего эффекта, требует уменьшения толщины силовых рёбер (23), что негативно сказывается на их способности поглощать и перераспределять кинетическую энергию удара от падения обломков днища корпуса реактора и поглощать энергию струй расплава активной зоны при истечении расплава из корпуса реактора.
В процессе залпового поступления расплава (8) из корпуса реактора в наполнитель с установленным демпфером (21) обеспечивается гидромеханическое перераспределение расплава (8) между кассетами (9, 10) и их частями, а также обеспечивается защита от прямого воздействия перегретых струй расплава активной зоны на основание нижней кассеты (10) и коническую часть корпуса (2) УЛР (1). Разрушаясь и расплавляясь в процессе истечения расплава активной зоны из корпуса реактора, демпфер (21) перераспределяет кинетическую энергию расплава между верхними и нижней кассетами (9, 10). Перераспределение энергии происходит при первом залповом поступлении большого объёма расплава (8), содержащего, в основном, жидкую перегретую сталь, за счёт гидромеханического отклонения расплавленного металла плоскостями демпфера (21) в сторону горизонтальных радиальных каналов- распределителей (16), которые, в свою очередь, обеспечивают перераспределение расплава (8) между вертикальными каналами-накопителями (14, 15).
Ориентация и угол наклона пластин (24) демпфера (21) выбраны таким образом, чтобы происходило отклонение струй расплава из центрального в сторону торцевых поверхностей верхних кассет, сквозь которые проходят горизонтальные радиальные и азимутальные каналы-распределители (16, 17).
При залповом поступлении, например, 60 тонн перегретой стали в течение 30 с живучесть демпфера (21) составляет порядка 10 с, но этого времени достаточно, чтобы ограничить первое ударное поступление расплавленной перегретой стали в нижнюю кассету (10) до образования над ней безопасного уровня расплава и перенаправить часть кинетической энергии расплава в верхние кассеты (9), вытекая из которых расплав увеличивает свой уровень над нижней кассетой (10), защищая её от последующего прямого воздействия кинетической энергии струй расплава и летящих предметов.
В процессе залпового поступления перегретой стали при осесимметричном или неосесимметричном падении струй расплава происходит частичное заполнение наполнителя и его поступление не только в центральный вертикальный канал-накопитель (14), но и в периферийные вертикальные каналы-накопители (15) верхних кассет (10). В этом случае демпфер (21) выполняет функцию гидродинамического гасителя, обеспечивая направленное столкновение струй расплава, горизонтально вытекающих из периферийных вертикальных каналов-накопителей (15) в вертикальный центральный канал- накопитель (14) через горизонтальные радиальные каналы-распределители (16), с вертикальными струями расплава, движущимися в вертикальном центральном канале-накопителе (14) и отклоняемыми наклонными пластинами (24) демпфера (21) в радиальном направлении в сторону горизонтальных радиальных каналов-распределителей (16).
Нижняя кассета (10) в процессе залпового поступления расплава играет особую роль: вместе с демпфером (21) защищает днище корпуса (2) УЛР (1), причём, демпфер (21) это делает в самый начальный момент поступления расплава, а нижняя кассета (10) выполняет эту функцию после разрушения демпфера (21), за счёт особой формы расположения периферийных вертикальных каналов-накопителей (13). Центральный и периферийные вертикальные каналы-накопители (12, 13) нижней кассеты (10) выполнены таким образом, что расплав кориума, поступающий в периферийные вертикальные каналы-накопители (13) нижней кассеты (10) из расположенных выше кассет (9), стекает по наклонным периферийным каналам-накопителям (13) нижней кассеты (10) в её центральный вертикальный канал-накопитель (12), образуя уровень расплава над керамическими элементами (20) нижней кассеты (10), расположенными в её основании. Толщина установленных керамических элементов (20), расположенных в основании и на боковой конической поверхности нижней кассеты (10), подобрана таким образом, чтобы обеспечить предварительный подогрев конического днища корпуса (2) УЛР (1), имеющего большую толщину, чем его цилиндрическая часть, для выравнивания температурных полей корпуса (2) УЛР (1) к моменту поступления в наполнитель оксидной (энерговыделяющей) части расплава кориума. Наклонные периферийные вертикальные каналы-накопители (13) нижней кассеты (10) обеспечивают равномерный подогрев конической части днища корпуса (2) УЛР (1), а основание корпуса (2) УЛР (1) подогревается со стороны основания центрального вертикального канала-накопителя (12) нижней кассеты (10), для чего он выполнен несколько глубже, чем расположенные вокруг наклонные вертикальные периферийные каналы- накопители (13).
Уровень расплава (8), образующийся в центральном вертикальном канале-накопителе (12) нижней кассеты (10), защищает основание нижней кассеты (10) и коническое днище корпуса (2) УЛР (1) от ударного воздействия со стороны обломков активной зоны и обломков днища корпуса реактора, падение которых при другой конфигурации центрального канала наполнителя могло бы привести к повреждению как тепловой защиты конического днища корпуса (2) УЛР (1), обеспечиваемой керамическими элементами (20) нижней кассеты (10), так и самого конического днища.
Применение керамических элементов (20) вместо бетона в основании нижней кассеты (10) для защиты конического днища корпуса (2) УЛР (1) имеет следующие преимущества: наполнитель становится однородным. В этом случае исключаются процессы взаимодействия расплава с элементами наполнителя, протекающие в разных условиях: расплав - керамические элементы на цементном связующем и расплав - монолитный бетон. В последнем случае разогрев конического днища корпуса (2) УЛР (1) невозможно синхронизировать с разогревом цилиндрической и торовой частей корпуса (2), при этом возрастают риски локального термошокового воздействия расплава на корпус (2) УЛР (1) с возможной потерей прочности из-за различных термомеханических нагружений корпуса (2): со стороны днища теплопередача блокирована бетоном, а со стороны торовой и цилиндрической частей корпуса (2) УЛР (1) процесс разогрева определяется скоростью взаимодействия керамических элементов (20) с расплавом активной зоны, то есть, микропористостью керамических элементов (20) и процессами, протекающими в щелевых каналах (19). Учитывая, что толщина конической торовой и цилиндрической частей корпуса (2) УЛР (1) различна, проблема выравнивания температурных полей корпуса (2) УЛР (1) является определяющей в процессе сохранения корпусом прочности и устойчивости к остальным типам воздействий.
Исключение бетона из нижней кассеты (10) дает ещё один положительный эффект: уменьшение выхода водорода и аэрозолей при взаимодействии расплава активной зоны с бетоном.
Таким образом, применение наполнителя, выполненного в соответствии с заявленным изобретением, в виде монолитной структуры, имеющей вертикальные центральный и периферийные каналы, а также горизонтальные каналы, образуемые вертикальными центральным и периферийными каналами- накопителями и горизонтальными каналами-распределителей в кассетах, установленных друг на друге, позволило повысить надежность устройства локализации расплава за счет обеспечения распределения энергии обломков корпуса реактора и расплава активной зоны между различными видами каналов в наполнителе, обеспечения надёжной защиты корпуса ловушки расплава от перегрева в начальный период залпового поступления расплава активной зоны из корпуса реактора в корпус ловушки расплава, что, в свою очередь, позволяет минимизировать образование водорода при взаимодействии расплава с паром в наполнителе при взаимодействии расплава со связующим веществом.
Источники информации:
1. Патент РФ N°35464, МПК G21C9/016, приоритет от 18.08.2013 г.; 2. Патент РФ JV|b2514419, МПК G21C9/016, приоритет от 01.06.2012 г.;
3. Патент РФ N° 100327, МПК G21C9/016, приоритет от 17.06.2010 г. (прототип).

Claims

Формула изобретения
1. Устройство локализации расплава, включающее охлаждаемый корпус с двойной стенкой, днище которого углублено к центру с уклоном, заполненный наполнителем, направляющий элемент для организации движения расплава, пассивную систему подачи воды на поверхность расплава, отличающееся тем, что наполнитель состоит из нескольких верхних и нижней кассет, в каждой из которых выполнены один центральный и несколько периферийных вертикальных каналов-накопителей, диаметр центрального вертикального канала-накопителя превышает равные диаметры вертикальных периферийных каналов-накопителей, горизонтальные радиальные каналы-распределители, соединяющие вертикальные периферийные каналы-накопители с центральным вертикальным каналом-накопителем, при этом горизонтальные радиальные каналы-распределители нижней кассеты выполнены с уклоном, угол которого совпадает с уклоном днища корпуса ловушки расплава, горизонтальные азимутальные каналы-распределители, соединяющие вертикальные периферийные каналы-накопители верхних кассет друг с другом, при этом горизонтальные радиальные и азимутальные каналы-распределители имеют равные диаметры, при этом верхние и нижняя кассеты содержат керамические пластины, выполненные с микроканалами, разделенными между собой горизонтальными и вертикальными щелевыми каналами, и установлены друг на друге таким образом, что контуры их вертикальных центрального и периферийных каналов-накопителей совпадают друг с другом.
2. Устройство локализации расплава по п.1, отличающееся тем, что периферийные вертикальные каналы-накопители верхних и нижней кассет расположены на одной аксиальной оси с соответствующим радиальным ребром охлаждаемого корпуса.
3. Устройство локализации расплава по п.1, отличающееся тем, что глубина центрального вертикального канала-накопителя, образуемого кассетами, превышает глубину его периферийных вертикальных каналов- накопителей.
4. Устройство локализации расплава по п.1, отличающееся тем, что в центральном вертикальном канале-накопителе установлен демпфер, состоящий из центральной обечайки, силовых ребер, соединенных с центральной обечайкой, наклонных пластин, расположенных между силовыми ребрами, фиксаторов, обеспечивающих крепление демпфера к охлаждаемому корпусу.
PCT/RU2019/001015 2018-12-26 2019-12-25 Устройство локализации расплава WO2020139160A2 (ru)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020573142A JP7337860B2 (ja) 2018-12-26 2019-12-25 溶融物閉込装置
BR112020026841A BR112020026841A2 (pt) 2018-12-26 2019-12-25 Dispositivo de confinamento de derretimento
EP19902850.7A EP3905262A2 (en) 2018-12-26 2019-12-25 Melt confinement device
CN201980043444.4A CN113039615A (zh) 2018-12-26 2019-12-25 熔化物定域装置
CA3105182A CA3105182A1 (en) 2018-12-26 2019-12-25 Melt confinement device
US17/257,276 US11521759B2 (en) 2018-12-26 2019-12-25 Melt confinement device
KR1020207037557A KR20210108871A (ko) 2018-12-26 2019-12-25 노심 용융물 국소화 장치

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146642A RU2696612C1 (ru) 2018-12-26 2018-12-26 Устройство локализации расплава
RU2018146642 2018-12-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2020139160A2 true WO2020139160A2 (ru) 2020-07-02
WO2020139160A3 WO2020139160A3 (ru) 2020-08-20

Family

ID=67587034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/001015 WO2020139160A2 (ru) 2018-12-26 2019-12-25 Устройство локализации расплава

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11521759B2 (ru)
EP (1) EP3905262A2 (ru)
JP (1) JP7337860B2 (ru)
KR (1) KR20210108871A (ru)
CN (1) CN113039615A (ru)
BR (1) BR112020026841A2 (ru)
CA (1) CA3105182A1 (ru)
RU (1) RU2696612C1 (ru)
WO (1) WO2020139160A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7490897B2 (ja) 2020-12-29 2024-05-27 ジョイント ストック カンパニー アトムエネルゴプロエクト 原子炉の炉心からの溶融物を封じ込めて冷却するシステム

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726226C1 (ru) * 2019-12-30 2020-07-10 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Энергетических Технологий "Атомпроект" Система удержания расплава в корпусе реактора
RU2734734C1 (ru) * 2020-03-13 2020-10-22 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Направляющее устройство системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
RU2742583C1 (ru) * 2020-03-18 2021-02-08 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
RU2736544C1 (ru) * 2020-03-20 2020-11-18 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
RU2736545C1 (ru) * 2020-03-20 2020-11-18 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
WO2024012675A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-18 Framatome Gmbh Nuclear power plant comprising a core catcher

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3702802A (en) * 1971-06-16 1972-11-14 Atomic Energy Commission Nuclear reactor incorporating means for preventing molten fuel from breaching the containment vessel thereof in the event of a core meltdown
US4045284A (en) * 1975-03-10 1977-08-30 Rosewell Michael P Nuclear reactor fuel containment safety structure
US4036688A (en) * 1975-04-09 1977-07-19 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Apparatus for controlling molten core debris
FR2395567A1 (fr) * 1977-06-23 1979-01-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif recuperateur de coeur pour reacteur nucleaire a neutrons rapides
US4442065A (en) * 1980-12-01 1984-04-10 R & D Associates Retrofittable nuclear reactor core catcher
RU2050022C1 (ru) * 1988-07-26 1995-12-10 Опытное Конструкторское Бюро "Гидропресс" Устройство для улавливания и аварийного охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
DE4041295A1 (de) * 1990-12-21 1992-07-02 Siemens Ag Kernreaktor-anlage, insbesondere fuer leichtwasserreaktoren, mit einer kernrueckhaltevorrichtung, verfahren zur notkuehlung bei einer solchen kernreaktor-anlage und verwendung turbulenzerzeugender deltafluegel
DE4322107A1 (de) * 1993-07-02 1995-01-12 Siemens Ag Einrichtung zum Auffangen und Kühlen von Kernschmelze
WO1998025273A1 (de) * 1996-12-05 1998-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Behälter zur aufnahme und ausbreitung von kernschmelze sowie kernkraftanlage mit einem solchen behälter
RU2253914C2 (ru) * 2003-08-18 2005-06-10 Хабенский Владимир Бенцианович Система локализации и охлаждения кориума аварийного ядерного реактора водо-водяного типа
WO2007099698A1 (ja) * 2006-02-22 2007-09-07 Kabushiki Kaisha Toshiba コアキャッチャーおよびその製造方法、並びに、原子炉格納容器およびその改造方法
US9368238B2 (en) * 2009-12-17 2016-06-14 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Nuclear reactor melt arrest and coolability device
RU100327U1 (ru) * 2010-06-17 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП") Устройство локализации расплава
RU100328U1 (ru) * 2010-06-17 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП) Система пассивного отвода тепла от теплообменника устройства локализации расплава
US9911514B2 (en) * 2014-06-09 2018-03-06 Bwxt Mpower, Inc. Nuclear reactor cavity floor passive heat removal system
KR101606872B1 (ko) 2014-07-04 2016-03-28 주식회사 아리텍 노심 용융물 냉각용 다공성 냉각블록 및 이를 구비하는 노심 용융물 냉각장치 및 이들을 이용한 노심 용융물 냉각방법
JP6320271B2 (ja) 2014-10-14 2018-05-09 株式会社東芝 炉心溶融物保持装置及び原子力施設
MY196713A (en) 2014-12-16 2023-05-02 Joint Stock Company Atomenergoproekt Water-cooled water-moderated nuclear reactor core melt cooling and confinement system
CN105551538B (zh) 2015-12-10 2020-04-03 中国核电工程有限公司 具有引导熔融物分层扩展功能的堆芯熔融物捕集器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7490897B2 (ja) 2020-12-29 2024-05-27 ジョイント ストック カンパニー アトムエネルゴプロエクト 原子炉の炉心からの溶融物を封じ込めて冷却するシステム

Also Published As

Publication number Publication date
EP3905262A2 (en) 2021-11-03
JP7337860B2 (ja) 2023-09-04
CN113039615A (zh) 2021-06-25
BR112020026841A2 (pt) 2021-11-23
JP2022525566A (ja) 2022-05-18
CA3105182A1 (en) 2020-07-02
WO2020139160A3 (ru) 2020-08-20
RU2696612C1 (ru) 2019-08-05
US20210272710A1 (en) 2021-09-02
KR20210108871A (ko) 2021-09-03
US11521759B2 (en) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11521759B2 (en) Melt confinement device
RU2576517C1 (ru) Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа
RU2576516C1 (ru) Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа
RU2575878C1 (ru) Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора водоводяного типа
US11688523B2 (en) System for confining and cooling melt from the core of a water-moderated nuclear reactor
US20210210226A1 (en) Device for Confining Nuclear Reactor Core Melt
RU100327U1 (ru) Устройство локализации расплава
KR102637847B1 (ko) 원자로 노심의 용융물에 대한 사고 방지 및 냉각을 위한 유도 장치
EP0928488A1 (en) Gap structure for nuclear reactor vessel
RU2742583C1 (ru) Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
RU2740400C1 (ru) Направляющее устройство системы локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
JP7494384B2 (ja) 原子炉における炉心溶融物の局在化および冷却のためのシステム
RU2750230C1 (ru) Система локализации и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора
RU2106026C1 (ru) Система защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа
RU2165106C2 (ru) Система защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3105182

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020573142

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112020026841

Country of ref document: BR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19902850

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019902850

Country of ref document: EP

Effective date: 20210726

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112020026841

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20201228