ЗАЩИТА ЯДЕРНОГО КАНАЛЬНОГО РЕАКТОРА Российский патент 1996 года по МПК G21C11/02 G21F3/00 

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к защите ядерных канальных реакторов, и может быть использовано как при проектировании новых объектов, так и для защиты действующих.

Конструкция защиты ядерных канальных реакторов выполнена с учетом возможности перегрузки топлива на мощности реактора. В результате чего на плитном настиле реактора используется легкая, индивидуальная съемная защита для каждого канала в отдельности, обеспечивающая оперативный доступ к каналам для выполнения операций по перегрузке топлива. Используемая защита не может обеспечить высокую степень надежности и экологическую безопасность реактора в аварийных и экстремальных ситуациях, таких как разгерметизация канала, падение грузоподъемного устройства, кровли, самолета и пр. Например, на реакторе РБМК усилие, воздействующее со стороны теплоносителя на топливную кассету, в 30 раз превышает вес съемной защиты канала. Указанное означает, что в случае аварийной разгерметизации топливная сборка вместе со съемной защитой канала будет выброшена из реактора.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является защита плитного настила реактора РБМК, состоящая из индивидуальных съемных защитных блоков, установленных над каждым технологическим каналом (Доллежаль Н. А. Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор, М. Атомиздат, 1980, с. 162-163). Недостатком наиболее близкого аналога является низкий уровень надежности защиты реактора в аварийных и экстремальных ситуациях.

Задачей изобретения является повышение надежности и экологической безопасности ядерных канальных реакторов.

Сущность изобретения состоит в том, что в защите ядерного канального реактора, включающей боковую защиту и верхнюю торцевую защиту, содержащей индивидуальные съемные защитные блоки каждого из каналов реактора, на индивидуальные съемные защитные блоки установлены плиты с размерами, соответствующими шагу технологической решетки реактора, снабженные индивидуальными узлами крепления каждой плиты к соответствующему индивидуальному съемному защитному блоку и соединительными элементами крепления смежных плит между собой, причем плиты, установленные на индивидуальные съемные защитные блоки периферийных каналов, снабжены узлами крепления к боковой защите реактора. При этом соединительные элементы выполнены в виде пластин, а между плитами и блоками установлены амортизаторы. В результате на плитном настиле реактора образуется сборное защитное перекрытие, которое позволит защитить реактор в аварийных и экстремальных ситуациях. Амортизаторы, устанавливаемые между плитами и индивидуальными съемными защитными блоками, позволяют снизить величину возможного динамического воздействия на конструкции реактора и повысить уровень надежности защиты. Соответствие размера плит шагу технологической решетки реактора и индивидуальные узлы крепления позволят обеспечить доступ к каждому каналу реактора для выполнения технологических операций по перегрузке топлива, не нарушая целостности образованного защитного экрана реактора.

Такое техническое решение позволит за счет механической связи индивидуальных съемных блоков реакторов, установленных над каждым технологическим каналом, и устанавливаемых плит, снабженных индивидуальными узлами крепления, получить единый экран, суммирующий защитные свойства его составляющих, в том числе и за счет связи их массы. В результате исключается выброс топливных сборок из реактора и обезвоживание активной зоны реактора в случае аварийной разгерметизации технологических каналов. Обеспечивается защита от внешнего динамического воздействия на реактор.

Приведенные расчеты подтверждают вышеизложенное. При рабочем давлении Р теплоносителя реактора РБМК на входе в кассету 79,6 кг/см² усилие F, воздействующее на топливную сборку, составляет , где Д диаметр топливной сборки , с учетом возможных отклонений принимаем F= 4000 кг. Индивидуальный съемный защитный блок с собственным весом приблизительно 130 кг, используемый в наиболее близком аналоге в качестве защиты при аварийной разгерметизации канала, например, при отказе запорного устройства не сможет противодействовать выталкивающей силе теплоносителя, равной 4000 кг, действующей на топливную сборку. В результате топливная сборка вместе с теплоносителем и индивидуальным съемным защитным блоком будет выброшена из активной зоны реактора. Предлагаемое техническое решение позволит объединить массу всех индивидуальных съемных защитных блоков. В итоге их суммарный вес составит M=m•1693,
где вес индивидуального защитного съемного блока канала 130 кг;
количество технологических каналов реактора РБМК 1693.

М=130•1693=220000 кг.

Суммарный вес соединенных между собой индивидуальных съемных защитных блоков, даже без учета дополнительного веса связующих защитных элементов (плит, пластин, амортизаторов, крепежа) в 55 раз превышает величину выталкивающей силы (220000:4000=55), что гарантирует исключение выброса топливных сборок из реактора при аварийной разгерметизации каналов. С учетом дополнительного веса связующих защитных элементов M₁, равного M₁=m₁•(1693+179),
где m₁ суммарный вес защитных элементов (m₁=12 кг);
1693 количество технологических каналов;
179 количество каналов СУЗ;
M₁=12•(1693+179) 20000 кг
Общий вес защиты составляет 220 т + 20 т 240 т
Изложенное позволяет констатировать: защитный экран весом 240 т с амортизаторами, связанный по всему периметру с боковой защитой реакторной установки, является эффективной защитой реактора в экстремальных и аварийных ситуациях и предотвратит возможность глобальной аварии.

На фиг. 1 показан плитный настил реактора, поперечный разрез; на фиг. 2
фрагмент защиты ядерного канального реактора; на фиг. 3 часть плитного настила реактора со схемой крепления защиты.

Защита ядерного канального реактора содержит (фиг. 1-3) плиты 1 с амортизаторами 2, узел крепления 3 к индивидуальным съемным защитным блокам 4, соединительные пластины 5 с узлом крепления 6 плит 1 между собой, узел крепления 7 для связи плит 8 периферийных каналов реактора с боковой защитой 9 реактора, плиты 10 каналов СУЗ с отверстиями 11 для циркуляции охлаждающего воздуха.

Защита работает следующим образом. Плиты 1 с амортизаторами 2 устанавливают на индивидуальные съемные защитные блоки 4 технологических каналов реактора и крепят с помощью узла крепления 3. Над каналами СУЗ устанавливают плиты 10. Плиты 1, 8, 10 соединяют между собой пластинами 5 с помощью узлов крепления 6. Периферийные плиты 8 плитного настила реактора крепят с помощью пластин 5 и узлов крепления 7 к боковой защите 9 реактора. В результате образуется защитное перекрытие всего плитного настила реактора, состоящее из соединенных в общий комплекс индивидуальных съемных защитных блоков 4, плит 1, 8, 10 и боковой защиты 9 реактора. При необходимости выполнения технологических операций на реакторе с любым каналом, например для перегрузки топлива, достаточно освободить узлы крепления 6, 7 ( соответствующей плиты 1, 8, 10) и извлечь плиту вместе с четырьмя пластинами 5 и индивидуальным съемным защитным блоком 4, в результате чего достигается доступ к каналу без нарушения общего защитного перекрытия всего плитного настила реактора.

Предложенное техническое решение позволит
без капитальных затрат на основе имеющихся индивидуальных съемных защитных блоков реактора с помощью плит и соединительных элементов крепления создать мощный защитный экран реактора весом 240 т, объединяющий в единый комплекс разрозненную защиту плитного настила реактора и связать его с боковой защитой реактора;
устранить противоречие конструкции канальных реакторов: невозможность перегрузки топлива на мощности при наличии общей защиты плитного настила реактора;
исключить возможность выброса топливных сборок и обезвоживание активной зоны реактора при любых динамических воздействиях на реакторную установку в экстремальных условиях;
достигнуть качественно нового уровня надежности и экологической безопасности ядерных канальных реакторов. ЫЫЫ2

Использование: в защите ядерных канальных реакторов и может быть использовано как при проектировании новых объектов, так и для защиты действующих. Сущность изобретения: на основе имеющихся индивидуальных съемных защитных блоков реактора с помощью плит и соединительных элементов крепления создан мощный защитный экран реактора, объединяющий в единый комплекс разрозненную защиту плитного настила реактора и связать его с боковой защитой. Для этого смежные блоки соединены друг с другом. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Защита ядерного канального реактора, включающая боковую защиту и верхнюю торцевую защиту, содержащую индивидуальные съемные защитные блоки каждого из каналов реактора, отличающаяся тем, что на индивидуальные съемные защитные блоки установлены плиты с размерами, соответствующими шагу технологической решетки реактора, снабженные индивидуальными узлами крепления каждой плиты к соответствующему индивидуальному съемному защитному блоку и соединительными элементами крепления смежных плит между собой, причем плиты, установленные на индивидуальные съемные защитные блоки периферийных каналов, снабжены узлами крепления к боковой защите реактора. 2. Защита по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде пластин. 3. Защита по п.1, отличающаяся тем, что между плитами и блоками установлены амортизаторы.