УСТРОЙСТВО ЛОКАЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА С ВКЛАДЫШЕМ В АТОМНОМ РЕАКТОРЕ Российский патент 2018 года по МПК G21C9/00 

1. Предназначение.

Вкладыш в ядерный реактор, конструктивно является устройством локализации расплава, предназначен для продления срока службы ядерного реактора, изначально не оборудованного устройством локализации расплав (УЛР).

Реализация предлагаемого изобретения на АЭС, подлежащих закрытию по причине несоответствия требованиям безопасности, позволяет продлить сроки эксплуатации блоков АЭС с минимальными финансовыми затратами.

2. Уровень техники.

Современный уровень техники безопасности АЭС предусматривает обязательное наличие локализующих систем безопасности. УЛР предназначены предотвращать или ограничивать распространение выделяющихся при авариях радиоактивных веществ и ионизирующего излучения за предусмотренные проектом АС границы и выхода их в окружающую среду.

В настоящее время используется несколько типов локализующих систем безопасности (далее УЛР). На российских АЭС, ловушки устроены под реакторным пространством, в европейских АЭС, ловушки вынесены за пределы под реакторного пространства.

Реконструировать эксплуатируемые АЭС, не оборудованные современными УЛР, с возможностью устранения недостатка, не представляется возможным. Потребуются большие финансовые затраты на демонтаж блока АЭС, а затем практически новое строительство.

3. Сущность изобретения.

Предлагаемое изобретение позволяет, на базе действующей АЭС, путем частичной реконструкции ядерного реактора (ЯР) (1) (Фиг. 1), продлить срок службы ядерной установки (ЯУ), при этом устройство локализации расплава, выполненное внутри действующего ЯР, предотвращает распространение аварийных радиоактивных веществ за пределы ЯУ.

Основным конструктивным элементом изобретения является вкладыш (2), размещенный внутри ЯР. Вкладыш является уменьшенной копией корпуса (3) ЯР. Корпус вкладыша (2), располагается в защитной зоне водяного столба ЯР, опорами (4) жестко удерживается в ЯР.

Вкладыш (2) и опоры (4) изготавливаются из тех же материалов что и реактор (1), при этом опоры подвижно крепятся к стенкам реактора и вкладыша, для уменьшения динамичных температурных нагрузок.

Конструктивно изобретение предполагает дальнейшее использование штатной загрузочной плиты (5). Расчетный диаметр вкладыша (2), меньше диаметра ЯР, но больше внешнего диаметра расположения твелов (6). При необходимости поднятия загрузочной плиты (5) над нижнем уровнем вкладыша, с целью применения штатных твелов, используется диаметральная вставка (7) с болтовым креплением к верху ЯР (не показано). Диаметральная вставка (7) выполняется из того же материала что и реактор.

В случае, достаточной расчетной высоты для безопасной эксплуатации твелов, между основание вкладыша (2) и верха реактора (1), возможно применение изобретения без диаметральной вставки (7).

Конструктивной особенностью изобретения является отсутствие значительной разницы между внутренним и внешним давлением на стенки вкладыша (2), так как в случае изменения давления теплоносителя, оно уравновешивается через перепускной клапан (8) в верхней части вкладыша.

Конструктивной особенностью вкладыша является жаропрочная плита (9), закрепленная на дне вкладыша (2). Жаропрочная плита выполняется из тугоплавких металлов, с повышенной тепло проводимостью и служит для передачи аварийного разогрева расплава (10), теплоносителю аварийного контура (15).

Конструктивно, вкладыш (2) в ядерном реакторе является устройством локализации расплава (УЛР), ловушкой аварийного расплава, которая входит в состав аварийного контура (15).

В систему охлаждения аварийного расплава, кроме УЛР входят дополнительный водяной аккумулятор (11), с требуемым расчетным объемом, циркуляционные насосы (12) и штатные резервные источники электропитания.

При штатной эксплуатации АС, используются системы и элементы, предназначенные для осуществления нормальной эксплуатации. Вкладыш (2), практически не влияет на штатную работу ЯР (1).

Конструктивной особенностью изобретения является объединение теплоносителя аварийного контура, с рабочим телом первого контура, посредством перепускного клапана (8).

При авариях первого контура (13), недостаточности рабочего тела, образования аварийного расплава, включается ЦН (12). Теплоноситель омывает вкладыш (2), с жаропрочной плитой (9), забирает тепло аварийного расплава (10) и далее по контуру аварийного охлаждения: кондиционер (14), водяной аккумулятор (11), ЦН (12). При этом аварийный контур должен предусматривать возможность подключения как штатного, так и дополнительного оборудования блока АЭС.

Система аварийного охлаждения аварийного расплава может использоваться также: при нештатном перегреве первого контура, при неконтролируемых пиковых нагрузках и при экстренном расхолаживании ЯР.

Изобретение относится к устройству локализации расплава с вкладышем в атомном реакторе. Действующая ядерная энергетическая установка со встроенным во внутреннее пространство вкладышем в атомном реакторе, отличающаяся тем, что в атомный реактор встроен вкладыш, выполняющий роль устройства локализации расплава. При этом имеется диаметральная вставка между верхней частью ядерного реактора и загрузочной плитой. На дне вкладыша закреплена жаропрочная плита. А также имеется контур аварийного охлаждения с расчетными дополнительными устройствами продвижения и охлаждения теплоносителя. Технический результат – продление срока службы ядерной установки и предотвращение распространения аварийных радиоактивных веществ за пределы ЯУ. 1 ил.

Действующая ядерная энергетическая установка со встроенным во внутреннее пространство вкладышем в атомном реакторе, отличающаяся тем, что:

- в атомный реактор встроен вкладыш, выполняющий роль устройства локализации расплава;

- имеется диаметральная вставка между верхней частью ядерного реактора и загрузочной плитой;

- на дне вкладыша закреплена жаропрочная плита;

- имеется контур аварийного охлаждения с расчетными дополнительными устройствами продвижения и охлаждения теплоносителя.