Az atomreaktor magjának olvadékfogója - szabadalmi leírás: 2169953 - Akopov f
Használja: a struktúrák a nukleáris reaktor zárt rendszerek olvad, hogy javítsa a szerkezet megbízhatóságát csökkenti a vas-oxid-tartalom a magban olvadék. A találmány szerinti csapdát telepített támaszok alatt a reaktorba, és van kialakítva, mint egy konténer egy gömb alakú feje, amely egy hőszigetelő burkolóréteg a cirkónium-dioxid és egy külső réteg rozsdamentes acélból, egy hőszigetelő védőréteg egy ömlesztett további réteg keverékéből töredékei pórusos, nagy hőmérsékletű kerámia és elnyeli anyagok neutronjai. A további réteg van a lehető legnagyobb külső felület, mint például egy kúpos, és a lehető legnagyobb porozitást, és például a magas hőmérsékletű kerámia segítségével cirkónium-oxid. 3. ZP f-ly, 1 il.
Rajzok a 2169953 RF szabadalomhoz
A találmány tárgya egy atomerőmű minták és szerkezetek, azaz a lokalizációs rendszer tervez nukleáris reaktormag olvad (a továbbiakban: „olvadék csapdák”), amely alkalmas, hogy csökkentse a rádió ökológiai hatások egy súlyos baleset. Az olvadék a mag megolvadásával járó súlyos baleset során keletkezik, amelyet a reaktortartály megsemmisítése kísér.
Az egyik legfontosabb feladata súlyosságának csökkentésére következményei súlyos baleset egy atomreaktor, hogy fenntartsa a konténment integritásának, amely az utolsó akadály a terjedését hasadási termékek (PD) a környezetbe.
A probléma megoldásához az olvadékcsap különböző változatait javasoljuk [1, 2]. Függetlenül a kialakításától, a csapda fő célja az, hogy:
hogy az olvadék teljes tömegét megtartsa és megtartsa;
Biztosítsa a hőmérséklet csökkentését és a maradék energiatermelés hatékony eltávolítását;
megakadályozzák a reaktor tengelyének (rendszerint beton) aljának behatolását és a tartály alapszerkezeteinek a hermetikus héj belsejébe való elpusztítását.
Ebben az esetben az olvadék csapda kialakítása:
hogy a reaktorszerkezet teljes működési ideje alatt passzív üzemmódban maradjon;
a reaktorgyárban rendelkezésre álló vizet használják az olvadék hűtésére;
A szennyeződés káros hatásainak kizárása mind a reaktor-szerelés normál működésében, mind a baleset során;
könnyű hozzáférést biztosítanak a megelőző ellenőrzéshez és karbantartáshoz;
mérsékelt tőkeköltséggel rendelkeznek az építéshez.
Amikor az anyagot választjuk az olvadék csapószerkezetnek és szerkezeti elrendezésüknek, figyelembe kell venni:
gőz-levegő közeg, mint a nagy nyomású edény megsemmisítése után a csapadékot tartalmazó közeg fő összetevője;
a csapadékban lévő víz jelenléte, függetlenül az eredeti állapotától;
a hajótest pusztulási pillanatának bizonytalansága, amely jelentősen befolyásolhatja elsősorban az olvadékban az energiafelszabadulás erejét;
bizonytalanság esemény komponense az olvadék-összetétel, amely tartalmazhat mellett az urán-dioxid, Zr, ZrO2. Fe, oxidok számos fém, különösen, Fe, és a hasadási termékek különféle formái, különbözőképpen befolyásolják a csapda anyagok;
bizonytalanság elsődleges jet hatása helyén, ahol a mechanikai, kémiai és termikus hatását az olvadék, hogy csapdába anyag olvadási és megsemmisítése az anyag is előfordulhat, hogy egy elsődleges mélyedésekben lévő olvadék zónában a koncentrációját, amely azután az axiális és radiális eloszlása;
összetett keverékek csapdájának kialakulása az olvadt anyag kölcsönhatása során, ami alacsony külsőképességű, alacsony hővezetőképességű alacsony sűrűségű kéregeket eredményez, amelyek megakadályozzák az olvadék elterjedését;
a hőmérséklet-gradiens megjelenése a kölcsönható tömegek térfogatában, ami a PD energiaforrások sugárirányú és axiális redisztribúciójához vezet. Figyelembe kell venni, hogy a PD koncentrációja az alacsony hőmérsékletű zónákban maximális lehet. Magas hőmérsékletű zónákban, azaz pl. zónákban az interakció olvadék-anyag bázis minimális, amelynek eredményeként a kiegyenlítési hőmérséklet térfogat kölcsönhatásba tömeg és annak éles visszaesése felülete, csökkentése az energia fluxus axiális irányban a zóna kölcsönhatása olvadék-bázis csapda és növelje a hőelvezetés a külső felületén az ömledék ;
A csapda kialakításának minimálisra kell csökkentenie a gőzrobbanás és a hidrogén robbanásának lehetőségét.
Nyilvánvaló, hogy a csapdák egyik fő funkciója - amely biztosítja a hatékony hőelvonást az olvadékból - a legkönnyebben megvalósítható, ha nagy felületen van felosztva. Egy ilyen kiviteli alak tekinthető a csapdák projekt által kifejlesztett európai reaktor (EPR) [3], amely azt javasolja, hogy osztja a CORIUM területe körülbelül 150 m 2 reaktorba tengely követi Bay sík réteg olvadékvíz, a tartályban-pit [4].
Számos előnye ellenére ez a lehetőség számos hiányosságot tartalmaz, amelyek nem felelnek meg a fenti követelményeknek, és amelyek korlátozzák annak széles körű használatának lehetőségét, különösen:
végül az olvadékfolyási folyamatok és az olvadék és a víz kölcsönhatásának következményei nem tanulmányozottak;
gyakorlatilag lehetetlen használni a már működő reaktorok korszerűsítésére, a hermetikus helyiségek, amelyek általában nem képesek hasonló méretű csapdákat elhelyezni.
Változatok a csapdák nagy rozsdamentes acél tartályok, amelyek belsejében található a reaktorban tengely közvetlenül a teste a nagynyomású [5]. Annak elkerülése érdekében, strukturális változások az acél, és csökkenti annak szilárdsági jellemzői a használat során a csapdát, a hőmérséklet nem haladhatja meg a 700 ° C-on [6]. Ennek eleget tenni a különböző kiviteli csapdák használt védő szigetelő bevonatának grafit [5]. alapú kompozit anyagok grafit hozzáadásával karbidok, boridok, szilikátok vagy [7], valamint a magas hőmérsékletű kerámia [8]; speciális hőcserélők létrehozását teszi lehetővé. A meghozott intézkedések csökkentik a rendszerek megbízhatóságát.
A legígéretesebb alapanyag az ömledékcsőben való alkalmazásra, amelynek segítségével a fenti feltételek optimálisan valósíthatók meg, a cirkóniát [9] tekintik, mivel kémiailag viszonylag inert, elég magas olvadásponttal rendelkezik (
3000 K), hőálló, mechanikai terhelésnek ellenálló, alacsony hővezető képességgel, stb. Ennek az anyagnak az egyik legfőbb hátránya annak a lehetőségét jelenti, hogy megsemmisül, a vas-oxidokkal való kölcsönhatás eredményeképpen, amelyek jelen lesznek a córium olvadékában.
A legközelebb a találmány, a műszaki megoldás az építési csapda [10] egy szereit tartályt különleges támasztékok a reaktor tengely és részben körülzáró nyomástartó edény.
A tartály gömb alakú alját, amelybe az olvadék kerül, többrétegű: rozsdamentes acél belső és külső (tartó). Között van egy védő réteg formájában szorosan csomagolt blokkok egy speciális alakú készült kerámia alapuló ZrO2. A blokkok közötti tömítõcsuklókat cirkóniumbetonon végzik.
Az ömledékben lévő maradék energiafelszabadulás eltávolítását sugárzással végezzük, és a csapda külső felületét levegővel vagy vízzel hűtjük, amelyet a reaktor tengelyén egy speciális tartály által a gravitációs erők biztosítanak. Ez a tartály a bányában kívül egy zárt burokban található, és a baleset során a tartályban megjelenő víz gyűjtésére szolgál.
A hátránya ennek a design közé tartozik a képességét, hogy csapdába kell törés a kerámia védőréteg érintkezik a vas-oxidokat tartalmazó készítményt az olvadék, és az oxid kölcsönhatásából képződik a fűtött levegő a réteg acél elszigetelését vagy gőz a bomlás alatt. Tanulmányok kimutatták, hogy a vas-oxid jelenléte az olvadékban jelentősen megnöveli a ZrO2-vel szembeni korróziós aktivitását. Míg a vas gyakorlatilag nem kölcsönhatásba lép vele. Amint korábban említettük, a baleset kialakulásával az olvadékban lévő vas-oxidok tartalma bizonytalan és nagyon jelentős.
Roncsolása a védő kerámia réteg vezethet, viszont, hogy a támfal acél fúziós penetráció és behatolását az olvadék a konkrét alapot a reaktor üreg, és a víz jelenlétében, és a gőz robbanás. Ezenkívül ez a csapda kialakítása nem biztosítja a mechanikai hatások elleni védelmet a nagynyomású baleset esetén a reaktortartályban.
A műszaki hatás, amelyre a találmány, hogy megtartja az olvadék belül reaktorakna csökkentése által vas-oxid-tartalom az olvadékban a reaktormagból érintkező védő kerámia cirkónium bevonat és megbízhatósági tervezési reaktor tengely, a felület által védett egy réteg magas hőmérsékletű hőszigetelés cirkóniumból, feltéve, hogy az olvadék csapdák építésének és anyagainak követelményei a gyakorlatban teljesülnek.
Az eredmény érhető el a csapdába esett olvadt mag egy atomreaktor telepítve a támaszok alatt a reaktor tartály és a célja, mint a szerkezet, amely egy hőszigetelő burkolóréteg a cirkónium-dioxid és egy külső réteg rozsdamentes acélból a védőréteg egy réteg keverékéből töredékei kis sűrűségű magas hőmérsékletű kerámia és neutronelnyelő anyagokat.
Ezenkívül a csapdában további réteg lehet:
önkényes alakja van, különösen kúpos;
hogy a lehető legnagyobb porozitás legyen;
például a magas hőmérsékletű kerámia használt további réteg a cirkónium-dioxid (esetleg szintén ThO2. CeO2. MgO, kimerült UO2. és más, magas hőmérsékletű anyagok).
2. Olyan feltételeket biztosítsunk, amelyek megakadályozzák az olvadék lokalizációját és a védő réteg ZrO2-ből történő helyi megsemmisítését.
3. Biztosítson olyan körülményeket, amelyek megakadályozzák az ömledék közvetlen érintkezését az elsődleges áramkörből az ömledék kijárása előtt kiáramló vízzel, és koncentrálva az alsó rétegekbe, ezzel csökkentve a gőzrobbanás lehetőségét.
4. Nedvesítse meg az olvadék-sugár és a mag- és reaktor-edény szerkezetek kibocsájtott szilárd töredékeinek mechanikai hatásait.
5. Növelje meg a csapda hőteljesítményét a hőmérséklet csökkentése és a magas hőmérsékletű kerámiák töredékek bomlásának gyengítése érdekében; növelje az időtartamot az olvadék hűtőberendezés üzembe helyezéséig.
6. Olvadékrétegezés: viszonylag könnyű és kevésbé viszkózus komponensek hatolják el a védő réteg és a kerámia töredékének mélyebb mélységét, és megragadják a PD energiájának egy részét; az oxidok porózus töredékeket impregnálnak a kerámiából, a vas áramlik a csapda aljára, az urán-dioxid a felső részen marad, ahol könnyebb a hőelvonás.
7. Az olvadékfolyadék töredezettségének rovására a közbülső réteg magasságánál növeljük a hőátadó felületet, és ezáltal fokozzuk a hűtési folyamatot (vízleadó felületet vízszintesen és függőlegesen alakítunk ki).
8. Kémiai reakciók következtében változtassa meg a légkört a tartályban, csökkentve az oxigén mennyiségét, csökkentve a gőz-levegőben lévő hidrogén detonációjának valószínűségét.
9. újraoszthatja PDP úgy, hogy energia-kibocsátás miatt szétesés került sor a legtöbb a térfogata a közbenső réteg úgy, hogy a mag teplosbros definiált sugárzás és gőz áramlik miatt a keringő térfogat töltetlen olvadék a közbenső réteg.
10. Megakadályozzák a spontán üzemanyag-hasadási reakció kialakulását ebben a rétegben neutronelnyelő anyagok segítségével.
Az ábra az olvadékcsapda vázlatos diagramját mutatja, ahol:
1 - Elszigetelés;
2 - reaktortartály;
3 - aktív zóna;
4 - tartály;
5 - hőszigetelő réteg (ZrO2 téglák);
6 - az irányító képernyő (acél);
7 - olvadó dugók (vagy vezérelt);
8 - közbenső ömlesztett réteg (ZrO2 + B4 C porózus kerámiából származó töredékek);
9 - a csapda testének védő rétege (sűrű tégla vagy ZrO2 ömlesztett réteg);
10 - csapóelem (acél);
11 - a csapda támaszai;
12 - a reaktor tengelyének alja (beton).
core olvadék csapda található a reaktorban tengely belül féken a reaktor 1. között a héj 2, és a megvezető csapda telepített acél szitán 6, kialakítva, hogy a nedves a mechanikai hatás a jet olvadt anyag a reaktormag 3 és a hajótest fragmenseket 2 és a belső struktúrák által elemek csapda. A csapadék 8 közbenső és 9 védő rétege a 10 acélhüvely belsejében helyezkedik el, amely a reaktor tengelye 12 beton alapján lévő 11 hordozón van elhelyezve. Annak érdekében, hogy a hő hatékonyabb elvezetését az olvadékból a reaktor belsejében tengely van ellátva víznek a tartályból-pit 4 vezetékeken keresztül, amelyek a normál működés a reaktor izolált a tengely útján olvadó dugók (vagy kontrollált) 7, amely vészhelyzet esetén kell semmisíteni (vagy megnyitott az üzemeltető ) az előre meghatározott hőmérséklet elérésekor. A belső felülete a reaktor tengely és a külső felülete a útmutató képernyőt van hőszigetelő réteg 5 készült ZrO2 téglák, hogy biztosítsa a szerkezeti integritást a reaktor tengely kitéve hőáramlás az olvadékból
A javasolt csapda kialakítása lényegében "száraz" típusú csapda, mivel az olvadéknak a 8. csapadék közbülső rétegével való kezdeti érintkezésének pillanatában a víz az olvadék felső részében hiányzik, így a gőzrobbanás előfordulásának feltételei nem tartoznak bele.
A kezdeti szakaszban az olvadék retenciós csapdába hűtési végezzük elsősorban a hő csapdába anyag, fázisátalakulások és kémiai reakciók, sugárzás a külső felület és a hőelvezetés a természetes konvekció következtében a gőz-levegő közegben a pórusokat a közbenső réteg. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a tengely reaktorban a intenzívebbé hő eltávolítását a csapda segítségével a vizet a tartályban-pit 4 elszigetelés 1 és egyéb tartályok belsejében található elszigetelés.
Gőz által generált kapcsolati víz a külső felülete a csapda, és áthalad a pórusokat, a közbenső réteg 8 jön ki a bányában, hogy a magasabb elszigetelés tér 1, ahol a hidegebb felületeken való kondenzáció bekövetkezik. A kondenzátum viszont fog folyni lefelé, és gyűjtsük össze a tartályban-gödör 4. Így jön létre a természetes keringését hűtőfolyadék a konténment üzemmódban 1.
A fémszerkezetek és a betonfalak védelmére a reaktor tengelyének felső részén szükség lehet egy további 5 hőszigetelő réteg felhasználására, amely például sűrű cirkónium vagy más magas hőmérsékletű téglák felhasználásával készül.
Így a javasolt csapda kialakítása alapvető jellemzői szerint gyakorlatilag megfelel az összes fent leírt alapvető követelményeknek. Az egyszerűség, az aktív kontrollok hiánya, amelyek folyamatos működést követnek és karbantartást igényelnek, valamint a cirkónium-dioxidból készült védő hőszigetelő réteg megbízhatósága az olvadékban található vasoxidok mennyiségének csökkentésével.
5. 1985. évi 2653258. számú szabadalmi leírás, Németország.
7. 2363845 / C / Németország szabadalmi leírás, 1982.
A találmány formája
1. Trap olvadt mag egy atomreaktor telepítve a támaszok alatt a hajótest a nukleáris reaktor, megfelelnek a következő egy tartályban a gömb alakú fejrész, köztük egy hőszigetelő védőréteg készült cirkónium-dioxid és egy külső réteg rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy egy hőszigetelő védőréteg egy további ömlesztett porózus, magas hőmérsékletű kerámiák és neutronelnyelő anyagok keverékének rétege.
2. Az 1. igénypont szerinti csapda, azzal jellemezve, hogy a további rétegnek van lehető legnagyobb külső felülete, például kúpos.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti csapda, azzal jellemezve, hogy a további réteg a lehető legnagyobb porozitással rendelkezik.
4. Az 1. igénypont szerinti csapda, azzal jellemezve, hogy porózus, magas hőmérsékletű kerámiát használunk cirkóniumként.