УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 1997 года по МПК G21C9/16 

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к устройствам, обеспечивающим безопасность ядерной энергетической установки при авариях, приводящих к плавлению топлива и материалов активной зоны.

Известно устройство для удержания расплавленных материалов, представляющее собой изолированную шахту, внутри которой находятся приспособления для удержания падающих деталей после расплавления активной зоны и корпуса ядерного реактора. Под шахтой сооружен улавливатель для приема расплавленных материалов, прошедших сквозь шахту. Этот улавливатель имеет замкнутую водяную рубашку с верхним и нижним трубопроводами [1]
К недостаткам известного устройства следует отнести то, что оно предполагает прием расплавленных материалов, распределение которых по устройству будет в основном равномерное, исключающее местные повреждения устройства и выход радиоактивных веществ за защитную оболочку ядерного реактора. Поскольку поперечное сечение устройства меньше поперечного сечения реактора, разогретые материалы могут оказаться вне устройства и не попасть в него.

Известно устройство для охлаждения и улавливания плавящейся или расплавленной активной зоны ядерного реактора, представляющее собой охлаждаемую ванну, изготовленную из теплопроводного материала. Нижняя сторона охлаждаемой ванны опирается на охлаждаемую камеру, заполненную теплоносителем. Внутренняя сторона охлаждаемой ванны покрыта засыпкой их жароупорного материала [2]
К недостаткам этого устройства следует отнести относительно низкую эффективность теплосъема из-за термического сопротивления засыпки, отсутствие охлаждения расплавленных материалов в нижней части ванны, что может привести к разрушению ванны в этом месте и выходу радиоактивных веществ за пределы защитной оболочки.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является устройство [2] взятое за прототип.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности устройства.

Указанная задача решается тем, что корпус ловушки выполнен в виде пространственного пучка труб и облицован защитной поверхностью из жаропрочного теплопроводного материала, причем нижние концы пучка труб соединены с емкостью охлаждающей среды, а верхние соединены с объемами бетонной шахты и защитной оболочки.

На чертеже изображена схема устройства для улавливания и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора.

В бетонной шахте 1 под реактором 2 располагается пространственный пучок труб 3 для организации естественной циркуляции охлаждающего теплоносителя, защищенный поверхностью 4 из жаропрочного теплопроводного материала для исключения непосредственного воздействия расплава на пучок труб, образующий объем для приема разогретых и расплавленных материалов активной зоны и корпуса ядерного реактора. Трубы 3 соединены с объемом 5 охлаждающей среды, находящимся вне бетонной шахты 1. Входные сечения труб 3 расположены ниже возможного уровня охлаждающей среды в защитной оболочке. Для обеспечения надежного охлаждения общий уровень охлаждающей среды в защитной оболочке должен быть не ниже выходных сечений труб 3. Для обеспечения обслуживания корпуса реактора 2 объем для приема разогретых и расплавленных материалов активной зоны и реактора перекрыт легким решетчатым фальш-полом 6, который смягчает воздействие на защитную поверхность 4 и пучок труб 3 от падающих частей корпуса реактора при обширном разрушении его.

В авариях, приводящих к расплавлению активной зоны, этому событию предшествует потеря теплоносителя первого контура и истечение его под защитную оболочку. Вытекший теплоноситель (вода) собирается в нижней части защитной оболочки и заполняет трубы 3 устройства для улавливания расплава; после разрушения корпуса реактора 2 и выпадения расплава в устройство тепло, аккумулированное в расплаве, и тепло остаточных тепловыделений передается через защитную поверхность 4 к воде, находящейся внутри труб 3, происходит нагрев и испарение воды. Таким образом образуется контур циркуляции: вода, находящаяся в объеме 5 вне бетонной шахты 1, входит в трубы 3, нагревается и частично испаряется, образовавшаяся пароводяная смесь выходит через верхние концы труб 3 в объем защитной оболочки, где происходит естественное разделение на пар и воду. Пар поступает в атмосферу защитной оболочки, вода стекает в объем 5 вне бетонной шахты 1. Пароводяная смесь, проходящая через трубы 7 внутрь бетонной шахты 1, обеспечивает охлаждение расплава сверху и вентиляцию объема бетонной шахты 1 ядерного реактора.

Данное устройство при наличии системы возврата теплоносителя второго контура и отсутствии нарушения герметичности защитной оболочки обеспечивает длительный отвод тепла от выпавших в устройство материалов разрушенной активной зоны и корпуса реактора при любых видах повреждения корпуса.

Сущность изобретения: в бетонной шахте под ядерным реактором располагается корпус ловушки, выполненный в виде пространственного пучка труб и облицованный защитной поверхностью из жаропрочного теплопроводного материала. Нижние концы пучка труб соединены с емкостью охлаждающей среды вне бетонной шахты, а верхние соединены с объемами бетонной шахты и защитной оболочки. При аварии образуется контур циркуляции воды из емкости через трубы. Техническим результатом изобретения является расширение возможностей устройства по улавливанию и охлаждению расплава активной зоны ядерного реактора, а также использование возможностей защитных оболочек в части использования всех запасов воды внутри защитной оболочки. 1 ил.

Устройство для увеличения и охлаждения расплава активной зоны ядерного реактора, содержащее корпус ловушки, расположенный под корпусом ядерного реактора в бетонной шахте и соединенный с емкостью охлаждающей среды, расположенной вне объема бетонной шахты под защитной оболочкой, отличающееся тем, что корпус ловушки выполнен в виде пространственного пучка труб и облицован защитной поверхностью из жаропрочного теплопроводного материала, нижние концы пучка труб соединены с емкостью охлаждающей среды, а верхние соединены с объемами бетонной шахты и защитной оболочки, причем входные и выходные сечения труб расположены ниже возможного уровня охлаждающей среды.