ЗАЩИТНАЯ ОБОЛОЧКА ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1994 года по МПК G21C13/10 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано для повышения безопасности ядерных энергетических установок.

Известна защитная оболочка ядерной энергетической установки (ЯЭУ), заключающаяся в том, что она состоит из внешнего и внутреннего экранов, опирающихся на фундамент и перекрытых куполом, образующих полость, в которой размещается ЯЭУ [1] .

Недостатком данной защитной оболочки является относительно ограниченный свободный объем полости, защищаемого защитной оболочкой, для улавливания и нейтрализации аварийного выброса радиоактивных веществ от аварии на ЯЭУ, а увеличение этого объема, с целью усиления защитных свойств защитной оболочки, сопряжено с увеличением ее параметров, что чревато снижением ее прочности.

Известна защитная оболочка ядерной энергетической установки, являющаяся прототипом данного предполагаемого изобретения, содержащая внешний и внутренний защитные экраны, опирающиеся на фундамент и перекрытые куполом, при этом полость под оболочкой соединена каналом аварийного выброса с фильтром, расположенным вне защитной оболочки [2] .

Техническое решение по прототипу не устраняет вышеописанный недостаток, т. е. не усиливает защитные свойства защитной оболочки за счет объемов, расположенных вне ее полости, поскольку канал аварийного выброса связующий трубопровод между защитной оболочкой ЯЭУ и внешним фильтром - практически не является сколько-нибудь существенным дополнительным объемом к полости под оболочкой для улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, а объем фильтра заполнен каменным материалом.

Этот недостаток прототипа является существенным препятствием для безопасного наращивания мощности ЯЭУ.

Цель предлагаемого изобретения - усиление защитных свойств защитной оболочки.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой защитной оболочке ядерной энергетической установки, содержащей внешний и внутренний защитные экраны, опирающиеся на фундамент и перекрытые куполом, при этом полость под оболочкой соединена каналом аварийного выброса с фильтром, расположенным вне защитной оболочки, внутренний защитный экран углублен под землю и снабжен по периметру вертикальными трубами, выведенными верхними концами под купол, а нижними - в канал аварийного выброса, выполненный в виде спирального тоннеля с вертикальной осью симметрии, преходящего в сбойку, соединяющую тоннель с нижней частью вертикальной шахты, выходящей в фильтр снизу, спиральный тоннель и сбойка выполнены монотонно снижающимися, канал аварийного выброса оборудован средствами улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, причем шахта снабжена зумпфом для сбора дезактивата.

На фиг. 1 показана защитная оболочка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Приняты обозначения: 1 - колпак защитной оболочки, 2 - внешний фильтр, 3 - купол, перекрывающий экраны, 4 - полость под оболочкой, 5 - цилиндр защитной оболочки, 6 - фундамент, 7 - внешний защитный экран, 8 - стальная герметизирующая оболочка, 9 - внутренний защитный экран, 10 - вертикальные трубы, 11 - подземная часть внутреннего защитного экрана , 12 - спиральный тоннель, 13 - сбойка, 14 - шахта фильтра, 15 - зумпф для сбора дезактивата, 16 - строительно-эксплуатационные выработки нижнего горизонта, 17 - то же, верхнего горизонта, 18 - строительно-эксплуатационные стволы, 19 - копры.

Предлагаемая защитная оболочка ЯЭУ, представляющая собой цилиндр 5, перекрытый колпаком 1, содержит внешний 7 и внутренний 9 защитные экраны, между которыми встроены стальная герметизирующая оболочка 8, опирающиеся на фундамент 6 и перекрытые куполом 3.

При этом полость 4 под защитной оболочкой, в которой размещена ЯЭУ, соединена подземным каналом аварийного выброса с фильтром 2, расположенным вне защитной оболочки.

Внутpенний защитный экран 9, который углублен под землю своей подземной частью 11, снабжен по периметру вертикальными трубами 10, выведенными верхними концами под купол 3, а нижними - в канал аварийного выброса. Канал выполнен в виде спирального тоннеля 12 с вертикальной осью симметрии, переходящего в сбойку 13, соединяющую тоннель с нижней частью вертикальной шахты 14, выходящей в фильтр 2 снизу. Спиральный тоннель 12 и сбойка 13 выполнены монотонно снижающимися в сторону шахты фильтра.

Канал аварийного выброса оборудован средствами улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, причем шахты 14 снабжена зумпфом 15 для сбора дезактивата самотеком.

Для осуществления строительства и обслуживания при эксплуатации подземного канала аварийного выброса проходятся строительно-эксплуатационные выработки нижнего 16 и верхнего 17 горизонтов, а также стволы 18 и сооружаются копры 19.

Таким образом, трубы 10, спиральный тоннель 12, сбойка 13 и шахта 14 фильтра конструктивно являются продолжением защитной оболочки под землей в виде канала аварийного выброса, оборудованного средствами улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, а также дополнительным свободным объемом к объему полости под защитной оболочкой ЯЭУ.

Строительство подземной части предлагаемой защитной оболочки осуществляется следующим образом. С поверхности проходятся шахтные стволы 14 и 18, устанавливаются копры 19, монтируются подъемные и вентиляторные установки при них. Затем проходятся горизонтальные выработки 16 и 18, из которых осуществляют сооружение спирального тоннеля 12 и сбойки 13 с помощью, например, самоходной шахтостроительной техники, а также сооружается подземная часть 11 внутреннего защитного экрана с вертикальными трубами 10. Вынимаемый грунт выдается на поверхность по стволам 18.

Проветривание забоев осуществляется также через стволы 18.

Стволы 18 с копрами 19 и горизонтные выработки 16 и 17, кроме строительства подземной части защитной оболочки, используются и для обслуживания при эксплуатации.

Одновременно с сооружением подземной части осуществляется и строительство надземной части защитной оболочки ЯЭУ.

Все выработки бетонируются, а вертикальные трубы 10, спиральный тоннель 12, сбойка 13 и шахта 14 (фиг. 1) снабжаются известной противорадиационной облицовкой и оборудуются известными техническими средствами нейтрализации (обезвреживания, связывания, подавления и т. д. ) радиоактивных веществ известными способами.

Работа предлагаемой защитной оболочки ЯЭУ заключается в следующем.

При аварийном выбросе радиоактивных веществ из ЯЭУ и повышении давления пара и газов в полости 4 под защитной оболочкой, наряжу с срабатыванием имеющихся противоаварийных технических средств, аварийный объем радиоактивных веществ вытесняется из-под защитной оболочки в подземный канал аварийного выброса, с соответствующим понижением внутреннего давления в защитной оболочке. Т. е. из-под купола 3 через трубы 10 радиоактивные вещества поступают в спиральный тоннель 12, сбойку 13 и шахту 14, где нейтрализуются известными средствами и способами, дезактиват собирается (стекает) в зумпф 15, а остающаяся, очевидно незначительная, часть фильтруется в атмосферу через фильтр.

Уловленные и нейтрализованные радиоактивные вещества могут отверждаться, например, в бетонные блоки, которые транспортируются на хранение в хранилища при ЯЭУ.

Таким образом, предлагаемый подземный канал аварийного выброса функционально выполняет - усиливает - защитные свойства защитной оболочки ЯЭУ, т. е. дополнительно выполняет функции улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, защитная окружающую среду от аварийного выброса.

Кроме того, этот канал аварийного выброса по существу является дополнительным свободным объемом для свободного объема полости под защитной оболочкой ЯЭУ, что способствует снижению внутреннего давления и усиливает защитные свойства защитной оболочки ЯЭУ. (56) 1. Строительство атомных электростанций. Под ред. В. Б. Дубровского. М. : Энергоатомиздат, 1987, с. 114.

2. Самойлов Л. Б. и др. Безопасность ядерных энергетических установок. М. : Энергоатомиздат, 1989, с. 130. рис. 7,10.

Сущность: по крайней мере двухслойная защитная оболочка содержит внутренний и внешний защитные экраны, опирающиеся на фундамент и перекрытые куполом. Полость под оболочкой соединена каналом аварийного выброса с фильтром, расположенным вне защитной оболочки. Внутренний экран углублен под землю и снабжен по периметру вертикальными трубами, выведенными верхними концами под купол, а нижними - в канал аварийного выброса. При этом указанный канал выполнен в виде спирального тоннеля, переходящего в сбойку, соединяющую тоннель с нижней частью шахты, выходящей в фильтр снизу. По варианту исполнения канал аварийного выброса может быть оборудован средствами улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, причем шахта снабжена зумпфом для сбора дезактива. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ЗАЩИТНАЯ ОБОЛОЧКА ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащая внешний и внутренний защитные экраны, опирающиеся на фундамент и перекрытые куполом, при этом полость под оболочкой соединена каналом аварийного выброса с фильтром, расположенным вне защитной оболочки, отличающаяся тем, что, с целью усиления защитных свойств, внутренний защитный экран углублен под землю и снабжен по периметру вертикальными трубами, выведенными верхними концами под купол, а нижними - в канал аварийного выброса, выполненный в виде спирального тоннеля с вертикальной осью симметрии, переходящего в сбойку, соединяющую тоннель с нижней частью вертикальной шахты, выходящей в фильтр снизу. 2. Оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что спиральный тоннель и сбойка выполнены монотонно снижающимися. 3. Оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что канал аварийного выброса оборудован средствами улавливания и нейтрализации радиоактивных веществ, причем шахта снабжена зумпфом для сбора дезактивата.