ядерная энергетическая установка корпусного типа

Формула изобретения

Ядерная энергетическая установка корпусного типа вертикального исполнения, включающая, в частности, корпус с активной зоной, днищем и патрубками, помещенные в бокс, в котором под днищем расположена подвижная поворотная платформа смотровой машины с укрепленной на ней поворотной защитой, обращенной к днищу вогнутой поверхностью, отличающаяся тем, что на вогнутой поверхности поворотной защиты установлена монолитная адиабатная керамическая чаша, у которой диаметр больше диаметра корпуса, а обращенная к днищу внутренняя полость заполнена теплоотводящим материалом, имеющим температуру плавления и кипения меньше температуры плавления днища корпуса и контактирующим свободной поверхностью с днищем корпуса при расплавлении активной зоны в результате перемещения чаши в вертикальном направлении подъемным устройством, установленным на поворотной платформе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в ядерных реакторах корпусного типа.

Известны ядерные энергетические установки (ЯЭУ) корпусного типа, в которых корпус с активной зоной (а.з.) и днищем помещены в бак, в котором установлена смотровая машина (В.В.Гирнис, Г.В.Филаткин, В.А.Федулов и др. Монтаж оборудования атомных электростанций: Учебн. для средних проф. техн. училищ. 2-е изд. переработ. и доп. М. Высш. шк. 1985, с.68).

Недостатком указанного технического решения является относительно низкая безопасность. Так при аварии, связанной с расплавлением активной зоны кориум вытекает на днище корпуса. Относительно низкая интенсивность отвода тепла от его внешней поверхности может привести к его проплавлению и попаданию кориума на основание бокса.

Наиболее близким к заявленному решению является ядерная энергетическая установка корпусного типа, включающая, в частности, корпус с активной зоной, днищем и патрубком, помещенными в бокс, в котором под днищем корпуса расположена поворотная защита, укрепленная на поворотной платформе смотровой машины (О.Б.Самойлов, Г.Б.Усынин, А.М.Бахметьев. Безопасность ядерных энергетических установок: Учебное пособие для вузов. М. Энергоатомиздат, 1989, с. 36).

Недостатком указанного устройства является его относительно низкая безопасность. При аварии, связанной с разрушением активной зоны, кориум попадает на днище корпуса, вызывает его разогрев и расплавление из-за относительно малой интенсивности отвода тепла от его внешней поверхности. Вышедший за пределы корпуса реактора кориум разрушает поворотную защиту и поворотную платформу смотровой машины и также, как и в предыдущем случае, взаимодействует с основанием бокса.

Для устранения указанного недостатка предложено на обращенной к днищу вогнутой поверхности повортной защиты разместить монолитную адиабатную керамическую чашу, у которой диаметр больше диаметра корпуса, а обращенная к днищу полость чаши заполнена теплоотводящим материалом, температура плавления и кипения которого ниже температуры плавления днища корпуса. Кроме того, предложено на поворотной платформе установить подъемное устройство, предназначенное для перемещения адиабатной чаши в вертикальном направлении и обеспечения контактов свободной поверхности теплоотводящего материала с днищем корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено продольное осевое сечение ядерной энергетической установки корпусного типа.

ЯЭУ содержит корпус 1 с активной зоной 2, днищем 3 и патрубками 4. Корпус 1 с укрепленными на нем конструктивными элементами 2, 3 и 4 помещен в бокс 5. На основании 6 бокса 5 установлена подвижная поворотная платформа смотровой машины 7 с укрепленной на ней поворотной защитой 8. В ряде конструкций поворотная защита 8 имеет форму усеченного конуса, обращенного большим основанием в сторону днища 3. На обращенной в сторону днища 3 поверхности защиты 8 установлена абразивная монолитная адиабатическая керамическая чаша 9. Диаметр чаши 9 превышает диаметр днища 3. Внутренняя полость чаши 9, обращенная к днищу 3, заполнена теплоотводящим материалом 10, имеющим меньшую температуру плавления и кипения по сравнению с температурой плавления днища 3 корпуса 1. В качестве теплоотводящего материала, например, может быть использован цинк.

При возникновении аварийной ситуации, связанной с попаданием кориума на днище 3, происходит разогрев его до температуры, близкой к температуре плавления корпуса 1. Для исключения проплавления днища 3 свободная поверхность теплоотводящего материала 10 в керамической чаше 9 приводится в механический контакт с внешней поверхностью днища 3 с помощью подъемного устройства 11, установленного на поворотной платформе 7. В результате подогрева теплоотводящего материала 10 происходит его плавление. Это позволяет отвести количество топлива, пропорциональное теплоте плавления и массе материала 10. При дальнейшем повышении температуры днища 3 происходит кипение теплопроводящего материала 10 и его испарение. В результате отводится дополнительное тепло от днища 3 корпуса 1 за счет скрытой теплоты преобразования теплоотводящего материала 10. Указанное техническое решение позволяет продлить сроки проплавления днища 3 или исключить его за счет уменьшения остаточного тепловыделения кориума во времени.