ПАССИВНАЯ ЗАЩИТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
PASSIVE NUCLEAR REACTOR PROTECTIVE SYSTEM

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для повышения степени надежности реакторного блока, повышения интенсивности и регулируемости охлаждения кориума в процессе локализации аварии на АЭС.
Известны системы ограничения последствий аварий на атомной электростанции, содержащие в подреакторном помещении улавливающие емкости с охлаждающей жидкостью (Патент РФ №2065211, МКИ G21C 9/00, Система пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки, оп. 10.08.96, Бюл.22; патент РФ №2164043, МКИ G21C 9/016, 15/18 Устройство для улавливания расплавленных материалов из ядерного реактора, оп. 10.03.2001, Бюл. №7; патент РФ №2030801, МКИ G21C 13/10, 15/18, Система ограничения последствий аварии на атомной электростанции, оп. 10.03.2005, Бюл. №7; патент РФ №1829697, МКИ G21C 9/016, Система пассивной безопасности атомной электростанции, оп. 09.06.95 Бюл. №18).
Недостатком известных устройств является то, что системы защиты срабатывают после того, как произойдет разрушение корпуса реактора и кориум попадает в подреакторное пространство. Охлаждение кориума представляет существенно более сложную задачу, чем охлаждение расплавленной активной зоны, удержанной внутри корпуса реактора.
Наиболее близким по технической сущности является пассивная защита ядерного реактора, содержащая корпус ядерного реактора с внутренней активной зоной, в которой размещены тепловыделяющие сборки, и трубопроводами подачи теплоносителя, нижняя часть внешней поверхности корпуса реактора помещена в бокс с охлаждающей жидкостью (патент РФ №2505408, МКИ G21C 9/00, Ядерная энергетическая установка корпусного типа, оп. 27.02.96, Бюл.6).
Недостатком известного устройства является потеря надежности защиты, обусловленная тем, что в процессе охлаждения корпуса реактора происходит вынос охлаждающей воды из подреакторного помещения. В результате снижения теплоотдачи происходит расплавление активной зоны и корпуса реактора. Прорыв кориума и его контакт с водой сопровождается выделением водорода, его последующим взрывом с разрушением бетонного корпуса и технических систем аварийного охлаждения.
Технической задачей изобретения является повышение надежности защиты реактора и ограничение последствий аварии на атомной АЭС.
Поставленная цель достигается тем, что на внутренней поверхности нижней части корпуса реактора размещены тонкостенные металлические блоки, внутренняя полость которых заполнена керамическим тугоплавким материалом, в средней части противоположных сторон блоков выполнены углубленные выборки на половину толщины блока, на внутренней поверхности нижней части корпуса реактора закреплены фиксаторы, имеющие на одной стороне, совмещенной с углубленной выборкой в блоке, жесткий паз, а с другой стороны, совмещенной с углубленной выборкой другого пристыкованного блока паз, выполненный на упруго отжимаемой пластине.
Изобретение поясняется рисунками.
На фиг.1 изображен тонкостенный металлический блок, в средней части противоположных сторон которого выполнены углубленные выборки на половину толщины блока.
На фиг.2 изображен фиксатор, имеющий на одной стороне, совмещенной с углубленной выборкой в блоке, жесткий паз, а с другой стороны, совмещенной с углубленной выборкой другого пристыкованного блока паз, выполненный на упруго отжимаемой пластине.
На фиг.3 изображен тонкостенный металлический блок в положении предшествующем фиксации на внутренней поверхности нижней части корпуса реактора.
На фиг.4 показана нижняя часть корпуса реактора с внутренним защитным покрытием.
Пассивная защита ядерного реактора содержит корпус ядерного реактора 1, на внутренней поверхности нижней части корпуса реактора размещены тонкостенные металлические блоки 2, внутренняя полость которых заполнена керамическим тугоплавким материалом 3, в средней части противоположных сторон блоков выполнены углубленные выборки 4 на половину толщины блока, на внутренней поверхности нижней части корпуса реактора закреплены фиксаторы 5, имеющие на одной стороне, совмещенной с углубленной выборкой в блоке, жесткий паз 6, а с другой стороны, совмещенной с углубленной выборкой другого пристыкованного блока паз 7, выполненный на упруго отжимаемой пластине 8.
Пассивная защита ядерного реактора работает следующим образом.
Для защиты корпуса реактора тонкостенные металлические блоки 2 (Фиг.1) устанавливаются на нижней части внутренней поверхности корпуса реактора 1. Для этого углубленная выборка 4 в средней части короткой стороны блока 2 заводится в жесткий паз 6 фиксатора 5 (Фиг.2), а с помощью прижимающего усилия к противоположной стороне блока 2 отклоняется упруго отжимаемая пластина 8 до тех пор, пока углубленная выборка 4 не войдет в паз на упруго отжимаемой пластине 8 (Фиг.3). После установки всех блоков 2 соответствующей кривизны на внутренней поверхности корпуса реактора 1 (Фиг.4) завершается формирование защитного покрытия. При аварийной ситуации с потерей теплоносителя в первом контуре происходит расплавление тепловыделяющих сборок и других конструктивных элементов активной зоны реактора с образованием кориума, который опускается в нижнюю часть корпуса 1 реактора (Фиг.4). При этом между кориумом и корпусом реактора образуется теплоизолирующий слой из керамического теплоизолирующего материала 3, находящегося во внутреннем пространстве блоков 2. Даже, если за счет тепловыделения кориума будут расплавлены фиксаторы 5 и контактирующая с кориумом поверхность блоков 2, керамический теплоизолирующий слой 3 не будет разрушен, так как давлением кориума он будет прижат к внутренней поверхности корпуса 1.
Теплоизолирующий слой 3 уменьшает тепловой напор на корпус реактора и при использовании систем охлаждения внешней поверхности корпуса реактора создается возможность поддерживать температуру корпуса реактора на уровне, обеспечивающем его механическую прочность.
Таким образом, пассивная защита ядерного реактора позволяет уменьшить тепловой поток от ядра кориума к корпусу реактора и при отводе тепла от внешней поверхности корпуса контролируемо снизить температуру корпуса до значений, гарантировано сохраняющих его механическую прочность, что предотвращает прорыв кориума в подреакторное пространство. Указанные факторы определяют повышение надежности защиты реактора и ограничение последствий аварии на атомной АЭС.