Устройство для предотвращения проникновения в почву расплава активной зоны ядерного реактора

 

Сущность изобретения: устройство содержит удерживающий резервуар 6, установленный в бетонной плите. Верхняя часть резервуара 10, контактирующая с расплавом , состоит из огнеупорного материала, химически инертного по отношению к компонентам расплава, а нижняя часть 8 состоит из огнеупорного материала, теплопроводность которого по меньшей мере в 15 раз лучше теплопроводности верхней части. Преимущественно верхняя часть 10 удерживающего резервуара 6 выполнена из двуокиси циркония и имеет толщину 2-10 см, а нижняя часть 8 выполнена из графита. Устройство содержит множество концентрических полостей 5, выполненных в бетонной плите резервуаром и расположенных в суперпозииионном отношении, причем каждая полость имеет внешний диаметр больше диаметра полости, размещенной непосредственно над ней. Наличие множества концентрических полостей 5 отклоняет вбок воздействие расплава для обеспечения распределения расплава по поверхности , равной поверхности резервуара, когда расплав подойдет к его уровню. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 21 С 9/016

ГОСУДАРСТВЕН.АЛЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (86). РСТ/FR 88/00293 (09.06.88) (21) 4613440/25 (22) 10.02.89 (46) 23.11.92. Бюл. гв 43 (31) 87.08748 (32) 11.06.87 (33) FR (71) Сосьете дез Электрод э Рефрактэр "Савой" (СЕРС) FR (72) Даниель Дюма и Жорж Ойнант (FR) (56) Заявка Франции М 2336772, кл. G 21

С 9/00, 1977.

Заявка ФРГ 1 в 2625357, кл. G 21 С 9/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОНИКНОВЕНИЯ В, ПОЧВУ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО

РЕАКТОРА (57) Сущность изобретения: устройство содержит удерживающий резервуар 6, установленный в бетонной плите. Верхняя часть резервуара 10, контактирующая с распла„„Ы „„1777652A3 вом, состоит из огнеупорного материала. химически инертного по отношению к компонентам расплава, а нижняя часть 8 состоит из огнеупорного материала, теплопроводность которого по меньшей мере в 15 раз лучше теплопроводности верхней части.

Преимущественно верхняя часть 10 удерживающего резервуара 6 выполнена из двуокиси циркония и имеет толщину 2-10 см, а нижняя часть 8 выполнена из графита. Устройство содержит множество концентрических полостей 5, выполненных в бетонной плите над резервуаром и расположенных в суперпозиционном отношении, причем каждая полость имеет внешний диаметр больше диаметра полости, размещенной непосредственно над ней. Наличие множества концентрических полостей 5 отклоняет вбок воздействие расплава для обеспечения распределения расплава по поверхности; равной поверхности резервуара, когда расплав подойдет к его уровню. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1777652

50 рушение бетонной плиты будет прогрессиИзобретение относится к устройству для предотвращения проникновения в почву расплава активной зоны ядерного реактора после потери контроля над ним и работы вразнос, Известно защитное покрытие для предохранительного колодца ядерного реактора, состоящее из слоя материала с высокой температурой плавления типа двуокиси урана, отличающееся тем, что в нем под слоем тугоплавкого материала содержится промежуточный слой из материала, имеющего высокую теплопроводность типа графита.

Однако такое устройство подвержено непосредственному действию расплава активной зоны при работе реактора вразнос, тогда как незначительно растекшийся расплав при незначительной потере мощности имеет температуру более 2000 С, и может быстро разрушить центральную часть резервуара и продолжить свое движение вниз неконтролируемым образом.

Известно также устройство для улавливания расплава активной зоны при аварии, содержащее улавливающий резервуар, помещенный в бетонное основание реактора, и снабженное средством для отклонения вбок расплава активной зоны, выполненным в виде окон. Недостатком данного устройства является возможность выхода расплава за пределы улавливающего резервуара.

° На фиг.1 показана зона, где находится средняя теплопроводность графитов(Вт/м

К) е функции температуры; на фиг,2 — последовательность разьедания бетонной плиты основания реактора в функции опускания расплава, а также средство, благоприятствующее такому воздействию вбок благодаря ряду полостей, расположенных соответствующим образом; на фиг.3 — вид устройства в разрезе, Устройство содержит реактор 1. камеру

2 реактора. ограничительную камеру 3, бетонную плиту 4 основания реактора с выполненными в ней концентрическими полостями 5 и встроенным удерживающим резервуаром 6, а также систему охлаждения

7 резервуара.

На фиг,4 показан пример реализации-; где в резервуаре 6 содержится прилив 8, увеличивающий его суммарную площадь и, следовательно, допустимый поток тепла.

На фиг.5 показана особенносТь реализации резервуара 6 с графитовой частью 9, покрытием из двуокиси циркония 19, бортом, где толщина покрытия из двуокиси циркония увеличена, а также положение системы охлаждения 7.

Огнеупорный материал резервуара 6 должен быть полностью химически инертным по отношению к окислам и в особенности к окиси урана до температур порядка

2500 С; этому условию удовлетворяет двуокись циркония (точка плавления 2650" C).

Однако зто вещество имеет сравнительно низкую теплопроводность (примерно 3

Вт/м К).

Второй функцией является отвод тепла.

Для этого прекрасно подходит такой огнеупорный материал, как графит при условии, что он работает в не очень высоких температурных диапазонах, так как его теплопроводность падает с температурой (см. фи г.1).

Таким образом, резервуар 6 выполнен иэ теплопроводного материала, например, графита, с покрытием из огнеупорного и химически инертного к расплаву материала, например, окиси циркония или окиси тория.

Из расчета следует, что резервуар должен иметь диаметр порядка 14-15 м (см. примеры 2 и 3).

В этих условиях слой двуокиси циркония толщиной порядка 5 см достаточен, чтобы графит работал при хороших температурных условиях.

Устройство работает следующим образом.

При аварии с расплавлением активной зоны, расплав осуществляет свое движение через бетонную плиту, Вначале он контактирует с бетоном по поверхности. соответствующей диаметру 5-6 метров. Во время прохода через бетонную плиту (фиг.2) расплав воздействует на бетон вглубь и вбок.

Воздействие вбок прекратится, как только бетон более не будет контактировать с расплавом по мере его проникновения в бетонную плиту; проникновение вбок на уровне фронта наступления будет тем значительней, чем шире распространяется расплав, В зависимости от температуры расплав находится в жидком или тестообразном состоянии и имеет сравнительно малую вязкость, что позволяет ему заполнять все пустоты по фронту наступления. По этой причине в ходе его постепенного опускания происходит уменьшение его высоты при увеличении фронтальной площади. Следовательно. разровать под некоторым углом расширения.

Желательно, чтобы этот угол атаки (по отношению к оси устройства) был как можно больше, чтобы удерживающей резервуар можно было расположить сравнительно близко к поверхности бетонной плиты.

Кроме того, положение удерживающего резервуара в бетонной плите должно отвечать следующему требованию: при опуска1777652 6 нии и постепенном растекании расплава по бетонной плите энергия, производимая расплавом постепенно уменьшается до 30-40

МВт и асимптотически достигает к примеру величины порядка 15 МВт, что соответствует энергии распада радиоактивных элементов со средней и большой продолжительностью жизни. Поэтому желательно, чтобы расплав достигал удерживающего резервуара лишь тогда, когда его энергия дошла до указанного предела асимптотической мощности. Моделирование рассматриваемого явления позволяет оценить оптимальную толщину бетона в 2-3 м для согласования представленных. выше различных требований.

Средство для отклонения расплава вбок выполнено из множества образованных в бетонной плите концентрических полостей, расположенных над резервуаром 6 друг над другом, причем диаметр каждой полости превышает диаметр полости, расположенной непосредственно над ней.

Угол атаки а, образованный группой концентрических полостей, находится между 45 и 70 и предпочтительно между 60 и

Этот угол также может постепенно увеличиваться сверху вниз, что показано на фиг,2.

В примере реализации по фиг.5 графитовая часть имеет толщину 600 мм и снабжена бортом и покрытием из двуокиси циркония толщиной 10-50 мм в горизонтальной части, тогда как у борта толщина доходит до 100 мм. Внутренняя поверхность графитовой части 9 контактирует с системой охлаждения 7, показанной схематично (циркуляция жидкости и т,д,).

Таким образом, данное устройство позволяет сохранить под удерживающим резервуаром достаточно большую толщину бетонной плиты нетронутой, что позволит на протяжении многих лет после аварийного разрушения реактора выполнять три важнейшие функции; герметизация для радиоактивных жидкостей и газов, механическая прочность и целостность всей конструкции

5 и антисейсмическая прочность при отсутствии необходимости в увеличении начальной толщины бетонной плиты.

Формула изобретения.

1. Устройство для предотвращения про10 никновения в почву расплава активной зоны ядерного реактора, содержащее бета ую плиту для установки ядерного реактора и размещенную на ней защитную камеру ядерного реактора, окруженную другой за15 щитной камерой иэ бетона, резервуар удержания расплава, встроенный в бетонную плиту на половине ее высоты с воэможностью охлаждения его циркулирующей жидкостью. причем в бетонной плите над

20 резервуаром выполнены средства для отклонения вбок расплава активной эоны, обеспечивающие распределение расплава по поверхности, равной поверхности резервуара, когда расплав подойдет к его уровню, 25 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что средства отклонения выполнены в виде множества концентрических полостей, расположены в суперпозиционном отношении, причем каждая полость имеет внешний диаметр

30 больше диаметра полости, размещенной непосредственно над ней, а угол атаки й, образованный всеми концентрическими полостями, составляет 45-70 по отношению к оси устройства, при этом резервуар имеет

35 верхнюю часть, выполненную из огнеупорного и химически инертного по отношению к расплаву материала, из окиси циркония или окиси тория, и нижнюю часть, выполненную из огнеупорного и хорошо проводя40 щего тепло материала типа графита.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что резервуар имеет по меньшей мере одно ребро для увеличения его поверхности контакта с расплавом.

1777652

9 C! ф (1

descente

du corium !

1 (:

radier Intact- y г-

--"=С . с =йа-в

radier

attaque

1777652

Составитель Е.Клейменова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Àíäðóøåíêî

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 4133 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5