Теплозахисний екран пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора

Номер патенту: 74753

Опубліковано: 12.11.2012

Автори: Ніщик Олександр Павлович, Гершуні Олександр Наумович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Теплозахисний екран пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора, що містить шар бетону гематитового спеціального в шахті реактора, розміщений між конструкціями, що захищаються, та пристроєм локалізації, який відрізняється тим, що в шарі бетону встановлено ділянки випаровування теплопередаючих елементів випаровувально-конденсаційного типу, ділянки конденсації яких виведено зовні шахти реактора та встановлено в кінцевому поглиначі теплоти.

2. Теплозахисний екран за п. 1, який відрізняється тим, що ділянки випаровування теплопередаючих елементів об'єднано між собою перемичками.

Текст

Реферат: UA 74753 U UA 74753 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі енергетики і може бути використана при розробці пристроїв теплового захисту устаткування герметичної оболонки (контейнменту) ядерного реактора. Як найбільш близький аналог вибрано теплозахисний екран пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора [див. статтю Хабенский В.Б., Грановский B.C., Бешта СВ., Витоль С.А., Сулацкий А.А., Крушинов Е.В. Функционирование теплозащитных экранов устройства локализации расплава АЭС с ВВЭР.-2011. - № 4.- С. 37-42, рис. 1], що містить шар бетону гематитового спеціального в шахті реактора, розміщений між конструкціями, що захищаються, та пристроєм локалізації. Екран дозволяє захищати будівельні конструкції бетонної шахти реактора та неохолоджуваної частини корпусу пристрою локалізації розплаву активної зони від дії теплового випромінювання з поверхні ванни розплаву. До головного недоліку даного теплозахисного екрану належить значна вірогідність його механічного руйнування під дією термічних напружень, що виникають внаслідок нерівномірності нагрівання бетону по поверхні та по товщині екрану, що приводять до обсипання бетону. Іншим недоліком теплозахисного екрану є його руйнування в результаті плавлення бетону після його тривалого нагрівання. В основу корисної моделі поставлено задачу створення теплозахисного екрану пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора, в якому нова конструкція складових елементів дозволила б забезпечити ефективність, надійність, тривале збереження цілісності будівельних конструкцій бетонної шахти ядерного реактора. Поставлена задача вирішується тим, що в теплозахисному екрані пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора, що містить шар бетону гематитового спеціального в шахті реактора, розміщений між конструкціями, що захищаються, та пристроєм локалізації, згідно з корисною моделлю, в шарі бетону встановлено ділянки випаровування теплопередаючих елементів випаровувально-конденсаційного типу, ділянки конденсації яких виведено зовні шахти реактора та встановлено в кінцевому поглиначі теплоти. Ділянки випаровування теплопередаючих елементів можуть бути об'єднані між собою перемичками. Встановлення в шахті ядерного реактора в шарі бетону теплозахисного екрану ділянок випаровування теплопередаючих елементів випаровувально-конденсаційного типу, ділянки конденсації яких виведено зовні шахти реактора та встановлено в кінцевому поглиначі теплоти, причому ділянки випаровування можуть бути об'єднані між собою перемичками, дозволяє забезпечити високу ефективність, надійність, тривале збереження цілісності будівельних конструкцій бетонної шахти реактора внаслідок того, що за рахунок властивостей випаровувально-конденсаційних систем при нагріванні екрану підтримується рівномірне температурне поле по його поверхні та по товщині бетону, що усуває термічні напруження в ньому, а це, в свою чергу, дає можливість уникнути руйнування бетону. Плавлення бетону запобігається шляхом відведення падаючого на екран теплового потоку за рахунок випромінювання з поверхні ванни розплаву за межі шахти реактора теплопередаючими елементами випаровувально-конденсаційного типу з їх високою еквівалентною теплопровідністю, що на декілька порядків переважає теплопровідність кращих теплопровідних матеріалів, та високою інтенсивністю теплообміну на їх випаровувальних та конденсаційних ділянках, що забезпечує високу ефективність пропонованого теплозахисного екрану. Надійність роботи екрану забезпечується за рахунок надійності роботи кожного з автономних теплопередаючих елементів випаровувально-конденсаційного типу, причому маловірогідний вихід з ладу одного чи навіть кількох теплопередаючих елементів не приводе до погіршення функціонування теплозахисного екрану в цілому. Надійне тривале функціонування теплозахисних екранів пристрою локалізації розплаву активної зони забезпечить збереження цілісності будівельних конструкцій шахти ядерного реактора, що, в підсумку, сприятиме збереженню цілісності останнього бар'єру безпеки герметичної оболонки ядерного реактора, що дасть можливість попередити потрапляння радіоактивних речовин в довкілля. Технічна суть та принцип дії запропонованого теплозахисного екрану пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора пояснюється кресленням. На кресленні зображено: фіг. 1 - теплозахисний екран пристрою локалізації розплавуактивної зони у шахті ядерного реактора у розрізі, що включає контейнмент 1, реактор 2 в ньому, шахту 3 реактора, корпус 4 пристрою локалізації розплаву з жертовним матеріалом 5 в ньому, теплозахисні екрани з бетону гематитового спеціального 6. Випаровувальні ділянки 7 теплопередаючих елементів 8 встановлено в екрани 6, а їх транспортні ділянки 9 з'єднують випаровувальні ділянки 7 та ділянки конденсації 10, встановлені в баку 11 з водою 12; фіг. 2 1 UA 74753 U 5 10 15 20 25 30 поперечний переріз екрану 6 з випаровувальними ділянками 7 теплопередаючих елементів в бетоні 13 екрану, з'єднаними перемичками 14. Теплозахисний екран пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора працює наступним чином. Теплопередаючі елементи 8 при формуванні теплозахисних екранів 6 встановлюють так, що їх випаровувальні ділянки 7 пронизують бетон гематитовий спеціальний (склад сухої суміші, %, по масі: Fe2O3+Fe3O4 - 62,5; Al2O3 - 15,2; CaO - 16,5; SiO2 - 5,5; інші домішки - менше 0,5), що складається з 80 % сухої суміші та 20 % води. Після затвердіння бетону монтують систему екранів між будівельними конструкціями, що призначені для теплового захисту цих конструкцій, та пристроєм локалізації розплаву. Транспортні ділянки 9 теплопередаючих елементів 8 виводять крізь бетон шахти 3 ядерного реактора 2 до кінцевого поглинача теплоти, в якості якого може використовуватися, наприклад, бак 11 з водою 12, в якому встановлюють ділянки конденсації 10 теплопередаючих елементів 8. Бак 11 розміщують в контейнменті 1 або зовні нього. При позапроектній аварії з плавленням активної зони розплав останньої (коріум) проплавляє корпус реактора та потрапляє в пристрій локалізації розплаву. Розплав взаємодіє з жертовним матеріалом 5 та накопичується у водоохолоджуваному корпусі 4 пристрою локалізації розплаву. Екрани 6 нагріваються внаслідок променистого теплообміну з поверхнею розплаву. Випаровувальні ділянки 7 теплопередаючих елементів 8 в екранах 6 нагріваються внаслідок теплопередачі теплопровідністю до їх зовнішньої поверхні підведеного до теплосприймаючої поверхні екрану теплового потоку. Теплоносій теплопередаючих елементів 8 випаровується або кипить та переносить за рахунок прихованої теплоти пароутворення підведений тепловий потік крізь бетон шахти 3 реактора 2 до їх ділянок конденсації 10. Ділянки конденсації 10 нагріваються та передають тепловий потік до води 12 в баку 11, яка починає прогріватися та випаровуватися. Таким чином тривалий час підтримується температура бетону, менша температури його плавлення, що складає (1340-1380)°С. За рахунок високої ізотермічності випаровувальних ділянок 7 забезпечується рівномірність температурного поля по поверхні та товщині бетону 13 теплозахисних екранів 6, що дозволяє уникнути значних термічних напружень в бетоні. Тривале надійне функціонування теплозахисних екранів 6 внаслідок збереження їх цілісності та попередження плавлення дозволить утримувати будівельні конструкції шахти реактора у працездатному стані, що сприятиме збереженню останнього бар'єру - контейнменту при важкій аварії та дозволить попередити вихід радіоактивних речовин в довкілля. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 1. Теплозахисний екран пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора, що містить шар бетону гематитового спеціального в шахті реактора, розміщений між конструкціями, що захищаються, та пристроєм локалізації, який відрізняється тим, що в шарі бетону встановлено ділянки випаровування теплопередаючих елементів випаровувальноконденсаційного типу, ділянки конденсації яких виведено зовні шахти реактора та встановлено в кінцевому поглиначі теплоти. 2. Теплозахисний екран за п. 1, який відрізняється тим, що ділянки випаровування теплопередаючих елементів об'єднано між собою перемичками. 2 UA 74753 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Thermal shield of nuclear reactor core melt isolator

Автори англійською

Nishyk Oleksandr Pavlovych, Hershuni Oleksandr Naumovych

Назва патенту російською

Теплозащитный экран устройства локализации расплава активной зоны ядерного реактора

Автори російською

Нищик Александр Павлович, Гершуни Александр Наумович

МПК / Мітки

МПК: G21C 11/00

Мітки: реактора, розплаву, локалізації, теплозахисний, екран, зони, пристрою, ядерного, активної

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-74753-teplozakhisnijj-ekran-pristroyu-lokalizaci-rozplavu-aktivno-zoni-yadernogo-reaktora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Теплозахисний екран пристрою локалізації розплаву активної зони ядерного реактора</a>

Подібні патенти