Устройство локализации кориума ядерного реактора водо-водяного типа Российский патент 2019 года по МПК G21C9/16 

Описание патента на изобретение RU2696012C1

Техническое решение относится к ядерной энергетике, конкретно к системам безопасности атомных электростанций (АЭС) с ядерными реакторами водо-водяного типа (ВВЭР), а именно, к устройствам для локализации и охлаждения расплавленного кориума при аварийном выходе его за пределы корпуса реактора при тяжелых авариях с нарушением охлаждения и плавлением активной зоны.

Развитие ядерной энергетики, основой которой являются ВВЭР, требует комплексного обеспечения безопасности АЭС. Наибольшую радиационную опасность представляют аварии с расплавлением активной зоны, которые могут происходить при множественных отказах систем ее охлаждения. 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 защитной оболочки контейнмента АЭС - последнего барьера, препятствующего распространению радиоактивных продуктов в окружающую среду. Для предотвращения этого необходимо локализовать вытекший кориум и обеспечить его непрерывное охлаждение вплоть до полной кристаллизации. Эту функцию выполняют системы локализации и охлаждения расплава активной зоны реактора (кориума), которые предотвращают повреждение защитной оболочки контейнмента АЭС и тем самым защищают население и окружающую среду от радиационного воздействия при тяжелых авариях ядерных реакторов.

Известны несколько путей защиты от выхода кориума из контейнмента. Так, в Швеции [Safety against Releases in Severe Accidents. Final Report of the Nordic Nuclear Safety Research Project RAK-2. NKS(97)FR2. ISBN 87-7893-022-7. Edited by I. Lindholm, O. Berg, E. Nonbol. December 1997] для реакторов с кипящим теплоносителем предложено размещать под реактором в шахте бассейн, заполненный водой. Однако при этом существует опасность разрушения защитной оболочки контейнмента в результате парового взрыва, возникающего при падении расплава в воду.

В техническом решении по патенту US №3702802 (опубл. 14.11.1972) предложено поместить под реактором заслон из материала на основе базальта, который разбавляет кориум. По мнению авторов решения, это понижает температуру расплава и предотвращает его выход из подреакторного пространства бетонной шахты реактора. Однако это может только замедлить процесс распространения кориума, поскольку располагаемый для загрузки базальта объем бетонной шахты ограничен. Кроме того, в системе компонентов кориума и SiO2 (SiO2 - основной компонент базальта) происходит расслаивание двух жидкостей с разным химическим составом, что также ограничивает возможность разбавления кориума.

Известен ряд патентов РФ, где описаны решения, в соответствии с которыми кориум локализуется и захолаживается в водоохлаждаемой ловушке расплава, размещенной в подреакторном пространстве бетонной шахты. Ловушка заполнена крупноячеистыми жертвенными материалами. Назначение последних:

а) защитить стенки ловушки от механических и/или тепловых ударов в момент поступления кориума в подреакторное помещение,

б) обеспечить окисление активных восстановителей кориума окислителями, входящими в состав жертвенных материалов, для того, чтобы минимизировать выход водорода в газовую фазу при последующем охлаждении расплава водой,

в) разбавить кориум более легкими примесями для уменьшения плотности оксидного расплава, что приведет к всплытию оксидного материала над металлическим (так называемую инверсию, обмен положением оксидного и металлического слоев расплава) и этим предотвратить образование водорода при последующей подаче воды на поверхность ванны,

г) обеспечить более эффективное охлаждение разбавленного расплава из-за уменьшения объемного остаточного энерговыделения и существенного уменьшения теплового потока в стенку корпуса реактора.

Так, известно техническое решение по патенту РФ №2165652 (опубл. 20.04.2001), где корпус ловушки выполнен в виде кольцевого теплообменника, который установлен на полу шахты. Защитная ферма под реактором имеет в центре тепловую и радиационную защиту, при этом ферма повторяет профиль днища корпуса реактора и выполнена из связанных между собой радиальных ребер, балок, составных профилей. Жертвенный материал, размещаемый в подреакторном помещении бетонной шахты, представляет собой крупноячеистые перфорированные элементы из легких легкоплавких оксидов (например, из SiO2 или Al2O3) и выполнен в виде Т-образных, прямоугольных, Z-образных, П-образных или фасонных кирпичей, уложенных в замок со смещением в горизонтальной плоскости относительно друг друга. Между крупноячеистыми перфорированными элементами и кольцевым теплообменником установлены защитные экраны, выполненные из тугоплавких элементов в виде керамических пластин, пластин из тугоплавких оксидов, карбидов, пластин из чугуна, стали.

В решении по патенту РФ №2253914 (опубл. 10.06.2005) водоохлаждаемый стальной корпус ловушки выполнен в форме сосуда (ловушка тигельного типа), закрытого сверху тонкостенным стальным листом. Днище корпуса углублено к центру, толщина стенки днища не менее чем на 30% больше толщины боковой стенки корпуса. Между днищем реактора и ловушкой расположен направляющий элемент с бетонным покрытием. Жертвенный материал - разбавитель урансодержащей части кориума - размещен в виде брикетов в стальных оболочках, а брикеты - в стальных блоках. Стальные элементы служат в качестве материала-разбавителя металлической части кориума. Массу материала-разбавителя урансодержащей части кориума определяют из условия обеспечения инверсии урансодержащей и металлической частей кориума и из условия ограничения теплового потока, подводимого к корпусу, допустимым уровнем. Массу материала-разбавителя металлической части кориума определяют из условия ограничения температуры металлической части кориума допустимым уровнем.

Решение по патенту РФ №2514419 (опубл. 27.04.2014) развивает предыдущее изобретение тем, что блоки с брикетами жертвенного материала, частично заполненные бетоном, размещены в несколько горизонтальных слоев, днище нижнего блока идентично по форме днищу корпуса, расположенные над ним блоки имеют центральное отверстие. Масса материала-разбавителя урансодержащей части кориума не меньше максимальной из величин, полученных расчетами для условий обеспечения инверсии расплавов урансодержащей и металлической частей кориума, для условий ограничения теплового потока, подводимого к корпусу, допустимым уровнем и для условия окисления содержащегося в расплаве кориума неокисленного циркония. Также максимальная масса воды в бетоне корпуса не должна превышать 3,5 массовых процента, а в цементном связующем брикетов материала-разбавителя - 8 массовых процентов.

Общим недостатком известных устройств локализации кориума, размещаемых в бетонных шахтах реакторов, является сложность исполнения и размещения жертвенного материала в подреакторном пространстве, а также ограничения по размещению и охлаждению большой массы кориума, которая увеличивается с увеличением мощности реактора, что обусловлено ограниченным объемом подреакторного пространства бетонной шахты. Помимо этого, ограниченный объем подреакторного пространства бетонной шахты увеличивает период полной кристаллизации расплава. Кроме того, необходимость в устройстве локализации кориума существует для повышения безопасности большого числа действующих блоков АЭС, в конструкции которых не предусмотрено наличие данных устройств, и рассмотренные устройства (ловушки) могут быть размещены в бетонной шахте только в процессе сооружения блоков, но не при их модернизации.

Известны устройства локализации кориума, размещаемые вне бетонной шахты реактора.

Устройство такого типа сконструировано для реактора с кипящей водой в США [Т.G. Theofanous, Trac-Nam Dinh. Integration of multiphase science and technology with risk management in nuclear power reactors. Application of the Risk-Oriented Accident Analysis Methodology to the Economic, Simplified Boiling Water Reactor Design // Multiphase Science and Technology. 2008. Vol. 20, No. 2, p. 81-211]. Оно представляет собой систему слабо наклонных к горизонту и расположенных вплотную друг к другу труб, в которых циркулирует охлаждающая вода. В совокупности трубы образуют емкость, в которой происходит локализация и захолаживание кориума, при этом внутренняя поверхность емкости покрыта тугоплавким защитным материалом.

Другим примером устройства такого типа является ловушка кориума для проекта реактора EU-APR1400 (Республика Корея) [V.S. Granovsky, А.А. Sulatsky, V.B. Khabensky et al. Modeling of Melt Retention in EU-APR1400 Ex-Vessel Core Catcher // Proceedings of ICAPP'12, Chicago, USA, June 24-28, 2012. Paper 12348]. Ловушка представляет собой толстостенный стальной короб, внутренняя поверхность которого покрыта жертвенными материалами, назначение которых такое же, как в ловушках тигельного типа. Вода охлаждает короб снаружи и подается на поверхность расплава.

Ряд конструкторских решений, предложенных фирмой Siemens, приведены в описаниях к патенту DE №19512287 (опубл. 08.08.1996) и к заявке DE №4319094 (опубл. 15.12.1994). В заявке DE №4319094 приведена конструкция устройства улавливания расплава, которое применяется для реакторов с водой под давлением, и которое содержит расположенную под реактором предкамеру (предловушку), сообщенную каналом с камерой (помещением) растекания. В канале расположена перегородка (заглушка), которая разрушается расплавом активной зоны через заданный промежуток времени после его поступления в предловушку. Заглушка может, в частности, быть выполнена в виде металлической пластины.

В патенте DE №19512287 (опубл. 08.08.1996) описано устройство удержания кориума при его охлаждении путем растекания по большой площади в помещении растекания, примыкающим к бетонной шахте водо-водяного реактора, с покрытием из огнеупорного (защитного) материала, с последующей подачей воды на поверхность расплава. Охлаждающая вода протекает по трубам, расположенным в слое защитного материала. Устройство оснащено расположенной в бетонной шахте под реактором и выполненной в виде металлического тигля предловушкой - накопителем/сборником кориума, выпуск которого в помещение (камеру) растекания происходит через канал при проплавлении плавкого затвора, расположенного в боковой стенке предловушки. Функции предловушки, канала и камеры растекания, и их конструкция подробно представлены в описании к приведенной выше заявке DE №4319094.

В устройствах удержания кориума, используемых в реакторах с водой под давлением, с целью облегчения растекания кориума содержится жертвенный материал, который растворяется в расплаве кориума. Состав жертвенного материала приведен в статье [S. Hellmann, F. Funke, V. Lansmann, В. Friedrich. Physico-Chemical and Material Aspects of the Core Melt Retention Concept of the EPR // OECD Workshop on Ex-Vessel Debris Coolability, Karlsruhe Germany, Nov. 15-18, 1999]. В статье описано также устройство для удержания и охлаждения расплава активной зоны реактора водо-водяного типа, которое содержит предловушку - накопитель/сборник расплава активной зоны (кориума), расположенную в подреакторном пространстве бетонной шахты. Предловушка имеет цилиндрическую форму. Стенки предловушки, образованные слоем жертвенного материала, примыкают к стенке бетонной шахты, покрытой слоем защитного материала. Нижняя часть предловушки сужается на конус, в стенке которого расположена проплавляемая заглушка. После проплавления заглушки расплав поступает в наклонный сливной канал, стенки которого покрыты слоем защитного материала, и далее - в помещение растекания. На полу помещения растекания, примыкающего к бетонной шахте со стороны канала, расположены три слоя (сверху вниз): жертвенный материал, сталь, защитный материал. Защитный материал снизу охлаждается водой. После растекания расплава кориума его поверхность также охлаждается водой.

В состав жертвенного материала (бетона) входят оксиды железа (Fe2O3), оксиды кремния (SiO2), В2О3 и другие оксиды типа Al2O3, CaO, MgO, TiO2. Функции жертвенного материала заключаются в улучшении жидкотекучести за счет уменьшения температур ликвидус и солидус при растворении жертвенного материала в оксидной части расплава кориума, в окислении металлического циркония, содержащегося в расплаве кориума, при его взаимодействии, главным образом, с Fe2O3 и в обеспечении инверсии металлической и оксидной частей расплава кориума (расположение расплава металлической части под оксидной) за счет уменьшения плотности расплава оксидной части кориума при растворении в нем жертвенного материала.

Устройство работоспособно, однако проблема состоит в том, что:

1. устройство не может быть использовано при модернизации действующих блоков АЭС, т.к. изготовление и монтаж его предловушки возможны только до монтажа реактора;

2. состав жертвенного материала, являющегося важнейшим элементом устройства локализации, а именно наличие оксидов кремния, обусловливает высокую вязкость расплава, образующегося после растворения жертвенного материала в расплаве кориума, что затрудняет равномерное растекание расплава. Кроме того, жертвенный материал обладает высоким влагосодержанием, присущим бетонам на основе портландцемента и составляющим приблизительно 22-28 масс. %. Это приводит к большой генерации водорода в результате паро-циркониевой реакции при взаимодействии жертвенного материала с расплавом кориума.

Задача заключается в том, чтобы уменьшить указанные недостатки путем внесения таких изменений в конструкцию устройства и состав жертвенного материала, являющегося обязательным компонентом (составной частью) устройства, которые гарантируют технологичность конструкции, обеспечив возможность монтажа на модернизируемых АЭС с реакторами водо-водяного типа без изменения конструкции реакторной установки. Дополнительный технический результат заключается в улучшении свойств жертвенного материала, обеспечивающего, при взаимодействии с ним расплава кориума, уменьшение генерации водорода и вязкости расплава, что создает дополнительные условия для выполнения монтажа устройства наиболее простым и экономичным способом.

Поставленная задача решается тем, что устройство локализации кориума ядерного реактора водо-водяного типа содержит размещенную в бетонной шахте реактора предловушку с жертвенным и защитным материалами и примыкающее к бетонной шахте помещение растекания с расположенными на его полу последовательно сверху вниз слоями жертвенного, стального и защитного материалов. Канал с проплавляемой заглушкой выполнен в стенке бетонной шахты и сообщает предловушку с помещением растекания. Заглушка размещена со стороны предловушки и представляет собой часть стенки бетонной шахты, толщина указанной части определена с учетом времени перемещения расплава кориума в предловушку и с учетом скорости взаимодействия расплава кориума и жертвенного материала с указанной частью бетонной стенки, при этом жертвенный материал, являющийся неотъемлемой составляющей устройства, изготовлен по бетонной технологии с минимальным содержанием воды. Указанная совокупность признаков, а именно, использование в устройстве жертвенного материала, изготовленного по бетонной технологии с содержанием минимально возможного количества воды, послойное размещение жертвенного и защитного материалов в бетонной шахте, выполнение заглушки в виде части стенки бетонной шахты, а также выполнение упомянутой части с учетом времени перемещения расплава кориума и скорости взаимодействия расплава кориума и жертвенного материала с указанной частью бетонной стенки (с заглушкой), позволяет решить проблему повышения безопасности действующих АЭС при их модернизации, т.к. выполнение и установка заявляемого устройства не требует демонтажа существующих конструкций и длительного пребывания персонала в подреакторном пространстве бетонной шахты.

Предпочтительно, чтобы жертвенный материал в качестве вяжущего включал алюмокальциевый цемент, содержащий 80 масс. % Al2O3 и 20 масс. % СаО, а также сверх того 10 масс. % H2O, и заполнитель, содержащий 20…40 масс. % Fe2O3 и 80…60 масс. % Al2O3, причем массовая доля заполнителя в смеси с вяжущим составляла 40…80%. Использование жертвенного материала, изготовленного по бетонной технологии, обеспечивает относительно простой процесс его размещения, поскольку материал применяется не в виде, например, фасонных кирпичей или брикетов, требующих специальной укладки, а в виде раствора, который подается по шлангу с насадкой, извне бетонной шахты, например, через существующий проем в стенке бетонной шахты (дверь).

Перечисленная совокупность существенных признаков неизвестна заявителю из доступных источников информации, что подтверждает новизну устройства. Она не вытекает также явным образом из современного уровня техники и неочевидна для специалиста.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего решения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемую фигуру.

На фигуре представлен общий вид устройства локализации кориума ядерного реактора водо-водяного типа (упрощенно), где приняты следующие обозначения: 1 - реактор; 2 - бетонная шахта; 3 - предловушка; 4 - жертвенный материал; 5 - защитный материал; 6 - стенка бетонной шахты; 7 - сливной канал; 8 - заглушка; 9 - помещение растекания; 10 - стальной материал.

Устройство содержит ядерный реактор 1, размещенный в бетонной шахте 2. В подреакторном пространстве бетонной шахты расположена предловушка 3. На полу предловушки расположены сверху вниз слои жертвенного материала 4 и защитного материала 5. В стенке 6 бетонной шахты 2 выполнен сливной канал 7, сообщающий предловушку 3 после проплавления заглушки 8 с помещением растекания 9, которое примыкает к бетонной шахте. На полу помещения растекания расположены слои жертвенного материала 4 и охлаждаемого защитного материала 5, а также слой стального материала 10.

Вытекающий из реактора расплав оксидной и металлической частей кориума поступает в предловушку и взаимодействует с жертвенным материалом. Жертвенный материал, изготовленный по бетонной технологии, состоит из вяжущего - алюмокальциевого цемента, содержащего 80 масс. % Al2O3, 20 масс. % СаО и, сверх того, 10 масс. % Н2О (соотношение компонентов отвечает серийно выпускаемому высокоглиноземистому цементу марки SECAR 80, данный цемент выбран по критерию минимального влагосодержания - менее 10 масс. %), и заполнителя, содержащего 20…40 масс. % Fe2O3 и 80…60 масс. % Al2O3, (оксид железа обеспечивает окислительные ресурсы жертвенной композиции, оксид алюминия обеспечивает понижение плотности оксидной части кориума до инверсии ее с металлической частью, данные критерии выполняются в указанном диапазоне изменения отношения выбранных оксидов), причем массовая доля заполнителя в смеси с цементом - вяжущим составляет 40…80% (верхняя граница данного диапазона ограничена по критерию удобоукладываемости смеси, а нижняя - по влагосодержанию жертвенной композиции).

Масса жертвенного материала принимается максимальной из двух величин, определенных, исходя из следующих условий:

- во-первых, она достаточна для окисления всего циркония, содержащегося в кориуме, и,

- во-вторых, она достаточна для такого разбавления оксидной части расплава кориума, что его плотность становится меньше плотности металлической (стальной) части расплава кориума, обеспечивая их инверсию. Первому условию соответствует выражение (1) - массовый баланс реакции окисления циркония оксидом железа (III):

второму условию соответствует выражение (2) - допущение аддитивности плотностей компонентов расплава:

где

Мжм - масса жертвенного материала (ЖМ);

Мр - масса расплава, поступившего из корпуса реактора в бетонную шахту;

ρр,окс - плотность оксидного расплава, поступившего в бетонную шахту из корпуса реактора, включая расплав оксида циркония;

ρр,жм - плотность расплава компонентов ЖМ после взаимодействия с расплавом, поступившим в бетонную шахту из корпуса реактора;

Сжм - массовая доля расплава компонентов ЖМ после взаимодействия с расплавом, поступившим в бетонную шахту из корпуса реактора, от исходной массы ЖМ;

Сокс - массовая доля оксидной части в расплаве, поступившем в бетонную шахту из реактора, с учетом массы оксида циркония;

ρст - плотность расплава стали;

ρокс - плотность оксидного расплава в бетонной шахте;

CZr - массовая доля неокисленного циркония в расплаве, поступившем из корпуса реактора в бетонную шахту;

СFe2O3 - массовая доля гематита в ЖМ;

μZr - атомная масса циркония;

μFe2O3 - молярная масса гематита.

После плавления/растворения жертвенного материала плотность расплава оксидной части кориума становится меньше плотности расплава металлической части кориума, и происходит инверсия расплавов. При этом расплав металлической части кориума (расплав стали) начинает взаимодействовать с защитным материалом, расположенным в предловушке под жертвенным материалом. Защитный материал изготовлен на основе тугоплавкого диоксида циркония (ZrO2) или другого тугоплавкого материала, поэтому скорость абляции защитного материала при взаимодействии с расплавом стали несоизмеримо меньше, чем скорость абляции жертвенного материала и бетона при взаимодействии с расплавом кориума.

Расплав кориума взаимодействует со стенкой бетонной шахты в районе заглушки в течение практически всего времени от начала поступления расплава в предловушку до проплавления заглушки. Толщина заглушки определяется выражением

где

δ3 - толщина заглушки;

wб - средняя скорость взаимодействия расплава с бетонной стенкой (средняя скорость плавления/абляции бетона). Данная величина определяется либо экспериментально, либо оценивается на основании данных об интенсивности теплообмена расплава кориума с бетоном, плотности, энтальпии плавления бетона и энтальпии бетона при комнатной температуре [State-of-the-Art Report on Molten Corium Concrete Interaction and Ex-Vessel Molten Core Coolability. NEA Report No. 7392. 2017. p. 43-45];

tp - длительность поступления расплава в предловушку, которая определяется на основании расчетных оценок и зависит от конкретного типа реактора АЭС и сценария развития аварии [Nuclear Safety in Light Water Reactors. Severe Accident Phenomenology. Edited by Bal Raj Sehgal. Academic Press. 2012. 714 p.].

После проплавления заглушки 8 расплав кориума по каналу 7 поступает из предловушки 3 в помещение растекания 9. Наличие на полу помещения растекания поверхностного слоя относительно легкоплавкого жертвенного материала 4 способствует лучшему растеканию расплава, наличие слоя стального материала 10 обеспечивает уменьшение температуры расплава кориума при плавлении этого слоя, а расплав стали из-за большей плотности относительно оксидов остается на поверхности защитного материала. Слой защитного материала 5 снизу охлаждается водой, что обеспечивает уменьшение температуры на границе взаимодействия с расплавом стали до величины, при которой абляция защитного материала полностью прекращается.

Заявленное устройство может быть применимо для повышения безопасности в случае тяжелой аварии с плавлением активной зоны ядерного реактора при модернизации, например, АЭС с ВВЭР-1000, а также зарубежных реакторов PWR и BWR.

Для проверки и подтверждения эффективности предлагаемого устройства были проведены расчетно-экспериментальные исследования, в ходе которых были установлены оптимальные соотношения «вяжущее-заполнитель». Был выполнен расчет тяжелой аварии, при которой из корпуса реактора после его проплавления в предловушку поступает расплав кориума, в состав которого входит 80 т UO2, 16,9 т ZrO2, 12,5 т Zr (при характерной степени окисленности 50%) и 100 т стали.

В качестве жертвенного материала был принят бетон с составом цементной смеси (вяжущего) 80 масс. % Al2O3, 20 масс. % СаО и, сверх того, 10 масс. % Н2О. В качестве заполнителя - смесь Fe2O3 и Al2O3 в соотношении 34,4 масс. % и 65,6 масс. %, а массовая доля заполнителя - 80 масс. %.

В соответствии с долей Fe2O3 в жертвенном материале для окисления 12,5 т Zr потребовалось бы, используя для вычисления зависимость (1), приблизительно 39 т жертвенного материала (без учета окисления при взаимодействии Zr с Н2О). Однако этого недостаточно для обеспечения инверсии, для чего, в соответствии с зависимостью (2) требуется приблизительно 100 т жертвенного материала. Это количество и принято для применяемого устройства.

В соответствии с долей воды в цементной смеси (как сорбированной, так и кристаллизационной) суммарная масса водорода, который может выделиться в реакции Zr с H2O, составляет 400 кг. Эта величина существенно меньше той, которая выделится в случае применения портландцемента, используемого, например, в устройстве, описанном в статье [S. Hellmann, F. Funke, V. Lansmann, В. Friedrich. Physico-Chemical and Material Aspects of the Core Melt Retention Concept of the EPR // OECD Workshop on Ex-Vessel Debris Coolability, Karlsruhe Germany, Nov. 15-18, 1999], т.к. в нем содержание воды составляет более 20 масс. %, вместо 10 масс. % в заявляемом устройстве.

Длительность поступления расплава кориума в предловушку из корпуса реактора не превышает 2-х часов. Исходя из величины скорости абляции бетона при взаимодействии с расплавом кориума приблизительно 1 мм/мин, толщина заглушки, в соответствии с зависимостью (3), будет составлять 120 мм. Учитывая, что толщина стенки бетонной шахты составляет приблизительно 1 м, абляция стенки бетонной шахты в зоне поступления расплава не может существенно ослабить ее несущую способность.

После проплавления заглушки расплав по сливному каналу поступает в помещение растекания, где и происходит его окончательная локализация и захолаживание подачей воды на поверхность (например, через шахту реактора). Наличие жертвенного и стального материалов на полу помещения растекания обеспечивают равномерность растекания и снижение начальной температуры расплава, а охлаждение защитного материала исключает возможность его абляции при взаимодействии с расплавом стали.

Таким образом, заявляемая конструкция устройства обеспечивает его эффективность при локализации и последующем захолаживании расплава кориума. При этом простота конструкции с использованием жертвенного материала, изготовленного по бетонной технологии, позволяет применять устройство при модернизации действующих АЭС с реакторами водо-водяного типа, причем применение изготовленного по бетонной технологии жертвенного материала с содержанием минимально возможного количества воды обеспечивает минимизацию выхода водорода, что повышает безопасность АЭС и улучшает растекание расплава, что способствует его равномерному распределению в помещении растекания и, благодаря этому, минимизирует время полной кристаллизации.

Сведения о заявленном техническом решении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленное устройство соответствует условию промышленной применимости.

Похожие патенты RU2696012C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ КОРИУМА АВАРИЙНОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДО-ВОДЯНОГО ТИПА 2003
  • Хабенский В.Б.
  • Грановский В.С.
  • Бешта С.В.
  • Сидоров А.С.
  • Носенко Г.Е.
  • Клейменова Г.И.
  • Сергеев Е.Д.
  • Тихомиров В.А.
  • Петров В.В.
  • Замятин О.Н.
  • Нечаев А.К.
  • Онуфриенко С.В.
  • Кухтевич И.В.
  • Безлепкин В.В.
  • Гусаров В.В.
  • Беркович В.М.
  • Клоницкий М.Л.
  • Копытов И.И.
RU2253914C2
УСТРОЙСТВО ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ КОРИУМА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2012
  • Безлепкин Владимир Викторович
  • Сидоров Валерий Григорьевич
  • Кухтевич Владимир Олегович
  • Курчевский Алексей Иванович
  • Астафьева Вера Олеговна
  • Хабенский Владимир Бенцианович
  • Грановский Владимир Семенович
  • Бешта Севостьян Викторович
  • Гусаров Виктор Владимирович
RU2514419C2
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА 2014
  • Недорезов Андрей Борисович
  • Сидоров Александр Стальевич
RU2576516C1
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА 2014
  • Недорезов Андрей Борисович
  • Сидоров Александр Стальевич
RU2575878C1
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА 2014
  • Недорезов Андрей Борисович
  • Сидоров Александр Стальевич
RU2576517C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЛОКАЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2015
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2600552C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЛОКАЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2010
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2432628C1
Наполнитель устройства локализации расплава 2023
  • Дробышевский Максим Анатольевич
  • Митрюхин Андрей Геннадьевич
  • Коробейников Кирилл Юрьевич
  • Тищенко Александр Юрьевич
RU2810651C1
ЖЕРТВЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЛОВУШКИ РАСПЛАВА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2017
  • Сидоров Александр Стальевич
  • Фёдоров Николай Фёдорович
  • Удалов Юрий Петрович
  • Удалов Андрей Александрович
  • Ховрин Владимир Александрович
  • Кочергин Юрий Александрович
RU2666901C1
Устройство локализации расплава 2018
  • Сидоров Александр Стальевич
  • Сидорова Надежда Васильевна
  • Дзбановская Татьяна Ярополковна
RU2696612C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 696 012 C1

Реферат патента 2019 года Устройство локализации кориума ядерного реактора водо-водяного типа

Изобретение относится к системе безопасности атомных электростанций (АЭС) с ядерными реакторами водо-водяного типа (ВВЭР), а именно к устройствам для локализации и охлаждения расплавленного кориума при аварийном выходе его за пределы корпуса реактора при тяжелых авариях с нарушением охлаждения и плавлением активной зоны. Устройство содержит размещенную в бетонной шахте реактора предловушку с жертвенным и защитным материалами, примыкающее к бетонной шахте помещение растекания с расположенными на его полу последовательно сверху вниз слоями жертвенного, стального и защитного материалов, канал с проплавляемой заглушкой, выполненный в бетонной стенке шахты и сообщающий предловушку с помещением растекания. Заглушка размещена со стороны предловушки и представляет собой часть стенки бетонной шахты, толщина указанной части определена с учетом времени перемещения расплава кориума в предловушку и с учетом скорости взаимодействия расплава кориума и жертвенного материала с указанной частью стенки бетонной шахты. Жертвенный материал изготовлен по бетонной технологии с минимальным содержанием воды. Техническим результатом является обеспечение возможности монтажа на модернизируемых АЭС с реакторами водо-водяного типа без изменения конструкции реакторной установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 696 012 C1

1. Устройство локализации кориума ядерного реактора водо-водяного типа, характеризующееся тем, что содержит размещенную в бетонной шахте реактора предловушку с жертвенным и защитным материалами, примыкающее к бетонной шахте помещение растекания с расположенными на его полу последовательно сверху вниз слоями жертвенного, стального и защитного материалов, канал с проплавляемой заглушкой, выполненный в бетонной стенке шахты и сообщающий предловушку с помещением растекания, при этом заглушка размещена со стороны предловушки и представляет собой часть стенки бетонной шахты, толщина указанной части определена с учетом времени перемещения расплава кориума в предловушку и с учетом скорости взаимодействия расплава кориума и жертвенного материала с указанной частью стенки бетонной шахты, а жертвенный материал изготовлен по бетонной технологии с минимально возможным содержанием воды.

2. Устройство по п. 1, в котором жертвенный материал в качестве вяжущего включает алюмокальциевый цемент, содержащий 80 мас.% Al2O3 и 20 мас.% СаО, а также сверх того 10 мас.% Н2О, и заполнитель, содержащий 20…40 мас.% Fe2O3 и 80…60 мас.% Al2O3, причем массовая доля заполнителя в смеси с вяжущим составляет 40…80%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2696012C1

СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА 2014
  • Недорезов Андрей Борисович
  • Сидоров Александр Стальевич
RU2576516C1
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА 2014
  • Недорезов Андрей Борисович
  • Сидоров Александр Стальевич
RU2575878C1
KR 1020170126361 A, 17.11.2017
DE 4319094 A1, 15.12.1994.

RU 2 696 012 C1

Авторы

Грановский Владимир Семенович

Хабенский Владимир Бенцианович

Василенко Вячеслав Андреевич

Филин Рудольф Денисович

Крушинов Евгений Владимирович

Витоль Сергей Александрович

Сулацкий Андрей Анатольевич

Альмяшев Вячеслав Исхакович

Гусаров Виктор Владимирович

Пешев Евгени Петров

Даты

2019-07-30Публикация

2018-11-08Подача