RU2070344C1

RU2070344C1 - Nuclear reactor core melt trap

Info

Publication number: RU2070344C1
Application number: SU925060644A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Налетов
Original assignee: Владимир Иванович Налетов
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: three barriers are provided in trap case on the path of melt escape. Melt is uniformly distributed by means of internal device over trap space. For its cooling in melt collectors, use is made of water or air supplied therein by passive or active methods. For distributing cooling water, volume distributors are installed in filler space; steam produced in the course of cooling is additionally heated by hot air and exhausted under shell or passed to passive heat transfer system. Trap space is divided into individual vertical sectors each affording trapping, cooling, and holding of core melt. Provision is made for devices controlling rate of melt flow within trap downward to melt collectors and suppressing its kinetic energy. EFFECT: improved safety of nuclear power plant. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к системам безопасности ядерной энергетической установки при авариях, приводящих к плавлению топлива и материалов активной зоны. The invention relates to nuclear energy, and in particular to the safety systems of a nuclear power plant in case of accidents leading to the melting of fuel and core materials.

Известно устройство для охлаждения и улавливания плавящейся или расплавленной активной зоны ядерного реактора (Патент ФРГ N 2459339, кл. G 21 C 9/00), представляющее собой охлаждаемую ванну, изготовленную из теплопроводного металла и расположенную в помещении под корпусом реактора (в шахте реактора). Внутренняя сторона охлаждаемой ванны покрыта засыпкой из жароупорного материала. Над охлаждаемой ванной расположены колосники, служащие в качестве защитной решетки от попадания тяжелых деталей реактора. Нижняя сторона охлаждаемой ванны опирается на охлаждаемую камеру, заполненную теплоносителем. Пар по паропроводам отводится в наружные помещения. A device is known for cooling and trapping a melting or molten core of a nuclear reactor (German Patent No. 2459339, class G 21 C 9/00), which is a cooled bath made of heat-conducting metal and located in a room under the reactor vessel (in the reactor shaft) . The inside of the chilled bath is covered with a refractory material. Above the cooled bath are grates, serving as a protective grill against heavy reactor parts. The underside of the chilled bath rests on a chilled chamber filled with coolant. Steam is diverted to the outdoor areas through the steam lines.

К недостаткам этого устройства следует отнести: относительно низкая эффективность теплоотвода из-за термического сопротивления засыпки, отсутствие поглотителей кинетической энергии падающего расплава, что может привести к значительным динамическим воздействиям на элементы ванны, возможное накопление критической массы, отсутствие дополнительного барьера по охлаждению и удержанию расплава в случае проплавления ванны. The disadvantages of this device include: the relatively low efficiency of heat removal due to the thermal resistance of the backfill, the absence of absorbers of the kinetic energy of the incident melt, which can lead to significant dynamic effects on the bath elements, the possible accumulation of critical mass, the absence of an additional barrier to melt cooling and retention in case of penetration of the bath.

Известно устройство для удержания расплавленных материалов из активной зоны (патент США N 4442065, кл. 376-280), расположенное под корпусом реактора, представляющее собой изолированную цилиндрическую обечайку (шахту), внутри которой находятся приспособления для задержания падающих деталей после расплавления активной зоны. Под цилиндром (шахтой) сооружен улавливатель (теплообменник) для приема расплавленных материалов, прошедших сквозь шахту. Форма поперечного сечения теплообменника исключает накопление критической массы. Теплообменник имеет тонкую замкнутую водяную рубашку с верхними и нижними трубопроводами, внутреннюю облицовку из хорошо проводящего тепло материала. К основным недостаткам этого устройства следует отнести: сосредоточение всей массы расплава в едином объеме, большие габариты одного теплообменника, отсутствие дополнительных барьеров распространению расплава в случаях повреждения, проплавления стенки теплообменника. A device is known for holding molten materials from the core (US patent N 4442065, class 376-280), located under the reactor vessel, which is an insulated cylindrical shell (shaft), inside which there are devices for holding falling parts after core melting. A trap (heat exchanger) has been built under the cylinder (shaft) to receive molten materials that have passed through the shaft. The cross-sectional shape of the heat exchanger eliminates the accumulation of critical mass. The heat exchanger has a thin closed water jacket with upper and lower pipelines, an inner lining of a material that conducts heat well. The main disadvantages of this device include: the concentration of the entire mass of the melt in a single volume, the large dimensions of one heat exchanger, the absence of additional barriers to the spread of the melt in cases of damage, penetration of the heat exchanger wall.

Наиболее близким по техническому решению задачи и достигаемому результату является устройство для удержания расплавленных материалов из активных зон (Патент США N 4442065, кл. 376-280), взятое за прототип. The closest to the technical solution of the problem and the achieved result is a device for holding molten materials from the active zones (US Patent N 4442065, CL 376-280), taken as a prototype.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности ядерной энергетической установки путем равномерного распределения расплава по объему ловушки, улучшения охлаждения и создания дополнительных барьеров распространению расплава. An object of the invention is to increase the safety of a nuclear power plant by uniformly distributing the melt throughout the volume of the trap, improving cooling, and creating additional barriers to the distribution of the melt.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в корпусе ловушки, установленном под корпусом реактора на днище бетонной шахты реактора, расположены ферма из жаростойкого материала, выравнивающие решетки полой конструкции из жаростойкого материала с отверстиями, закрытыми легкоплавкими профилированными вставками, распределительная решетка полой конструкции с равномерно распределенным по окружности лункообразными углублениями с открытыми отверстиями, ступенчатая решетка из жаростойкого материала с отверстиями в виде сопла, расположенными под отверстиями лункообразных углублений, приемники расплава (1-й барьер), представляющие собой емкости, выполненные из жаростойкого хорошо проводящего материала, каждая из которых имеет замкнутую водяную рубашку, кольцевой коллектор, отводящие и подводящие трубопроводы с пассивным и активным подводами теплоносителя, расположенные равномерно по сечению и высоте ловушки, причем нижележащий ряд приемников расплава развернут относительно верхнележащего на определенный угол, при этом каждый приемник расплава вышележащего ряда соединен с двумя близлежащими приемниками расплава нижележащего ряда каналами для перелива расплава, в центре приемника расплава, на днище установлен обтекатель с вертикальными ребрами для снижения кинетической энергии расплава в начальный момент заполнения, ниже приемников расплава, на плите из жаростойкого хорошо проводящего материала расположена засыпка, прижатая решеткой (2-й барьер), принимающая расплав и охлаждающий теплоноситель после аварийного проплавления стенок приемника расплава и водяной рубашки, герметичный объем с засыпкой, прижатый решеткой (3-й барьер), подводящими и отводящими трубопроводами с пассивным и активным подводами теплоносителя, объемными распределителями охлаждающего теплоносителя, вертикальный цилиндр, установленный по оси ловушки для закрепления внутрикорпусных устройств ловушки, изготовленный из жаростойкого материала, внутри которого размещается общий паровой коллектор, соединенный трубопроводами с водяными рубашками и раздающий теплоноситель во внутренние полости выравнивающих и распределительной решеток, отверстия в верхней частях корпуса ловушки для подвода и отвода охлаждающего воздуха, за корпусом ловушки входной и выходной воздушные коллекторы с отводящими и подводящими каналами с пассивным и активным подводами воздуха, собирающие коллекторы с подводом теплоносителя от внутренних полостей выравнивающих и распределительной решеток с отводящими трубопроводами, тонкую фигурную металлическую крышку ловушки. The technical task is achieved by the fact that in the trap body, installed under the reactor vessel on the bottom of the concrete shaft of the reactor, there is a truss made of heat-resistant material, leveling gratings of a hollow structure made of heat-resistant material with holes closed by fusible shaped inserts, a distribution grid of a hollow structure with uniformly distributed over circles with hole-shaped recesses with open holes, a stepped grid of heat-resistant material with holes in the form of a nozzle, p located under the holes of the hole-shaped depressions, the melt receivers (1st barrier), which are containers made of heat-resistant well-conducting material, each of which has a closed water jacket, an annular collector, outlet and inlet pipelines with passive and active coolant inlets along the cross section and height of the trap, and the underlying row of melt receivers is deployed relative to the upper lying by a certain angle, with each receiver of the overlying melt row is connected to two adjacent melt receivers of the underlying row of channels for melt overflow, in the center of the melt receiver, a fairing with vertical ribs is installed on the bottom to reduce the kinetic energy of the melt at the initial moment of filling, below the melt receivers, there is a backfill on a plate made of heat-resistant well-conducting material, pressed by the grate (2nd barrier), receiving the melt and cooling coolant after emergency penetration of the walls of the melt receiver and the water jacket, sealed volume with backfill, pressed by a grate (3rd barrier), inlet and outlet pipelines with passive and active coolant inlets, volumetric distributors of cooling coolant, a vertical cylinder mounted along the axis of the trap for fixing the trap internals, made of heat-resistant material, inside of which a common material is placed steam manifold connected by piping to water jackets and distributing coolant into the internal cavities of the leveling and distribution grids, openings in the upper parts of the trap body for supplying and discharging cooling air, behind the trap body, inlet and outlet air collectors with exhaust and inlet channels with passive and active air inlets, collecting manifolds with coolant inlet from the internal cavities of the leveling and distribution grids with exhaust pipelines, thin figured metal trap cover.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 распределительная решетка; на фиг. 3 приемники расплава и ступенчатая решетка. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 distribution grid; in FIG. 3 melt receivers and a step grate.

Устройство (ловушка) для улавливания, охлаждения и удержания расплава активной зоны ядерного реактора соответственно пп. 1 и 2 формулы изобретения состоит (фиг. 1) из корпуса 3 ловушки, выполненного из жаростойкого материала, и расположенного под корпусом реактора 1, на днище бетонной шахты 2 реактора. Под тонкой фигурной металлической крышкой 4 расположена ферма 5 из жаростойкого материала, элементы которой имеют трапециональное или треугольное сечение, служащая для задержания падающих деталей из реактора после расплавления активной зоны и проплавления корпуса реактора, частичного распределения расплава по сечению ловушки и снижения его кинетической энергии. Ниже расположены выравнивающие решетки 6, 7 из жаростойкого материала, представляющие полую конструкцию, выполненную из двух плоских колец, соединенных между собой по периметрам короткими цилиндрами и втулками 8, равномерно распределенными по поверхности. Отверстия втулок 8 закрыты легкоплавкими профилированными вставками 9. Основное назначение выравнивающих решеток равномерное распределение расплава по поверхности решетки, регулирование скорости истечения расплава. Объемы над и под выравнивающими решетками соединены перепускными каналами 10 для перепуска расплава при его избытке на выравнивающих решетках и воздуха. Во внутренних полостях 11 решеток 6, которые соединены по теплоносителю (пару), происходит теплообмен через стенку с горячими газами (воздухом). Распределительная решетка 12 из жаростойкого материала представляет полую конструкцию, аналогичную конструкции выравнивающей решетки, только на ее поверхности равномерно по окружности располагаются лункообразные углубления 13 с открытыми отверстиями, образованными втулками 14, равномерно распределенными по поверхности лункообразных углублений. Под распределительной решеткой расположена ступенчатая решетка 15 из жаростойкого материала с отверстиями в виде сопла 16, расположенными под отверстиями лункообразных углублений 13 распределительной решетки, служащей для направления расплава в приемник и организованного подвода охлаждающего воздуха к поверхности расплава. Ниже располагаются приемники 17 расплава, предназначенные для приема, охлаждения, удержания расплава (1-й барьер) и представляющие собой емкости, выполненные из жаропрочного, хорошо проводящего материала, каждая из которых имеет замкнутую водяную рубашку 18, кольцевой коллектор 19, трубопровод 20, подводящий охлаждающий теплоноситель (вода) к водяной рубашке 18, отводящий трубопровод 21 и закреплена на опоре 22. Приемники 17 расплава равномерно распределены по объему (сечению и высоте) ловушки, причем нижележащий ряд приемников расплава развернут относительно верхнележащего ряда. Каждый приемник расплава вышележащего ряда соединен с двумя близлежащими приемниками расплава нижележащего ряда каналами 23 для перелива расплава при превышении определенного уровня. В центре приемника 17 расплава, на его днище установлен обтекатель 24 с вертикальными ребрами для снижения кинетической энергии расплава в начальный момент заполнения. Подвод охлаждающего теплоносителя к приемникам расплава осуществляется пассивным 25 и активным 26 способами из питательных баков вне пределов ловушки. A device (trap) for trapping, cooling and holding the melt of the core of a nuclear reactor, respectively, paragraphs. 1 and 2 of the claims consists (Fig. 1) of the body 3 of the trap, made of heat-resistant material, and located under the body of the reactor 1, on the bottom of the concrete shaft 2 of the reactor. Under a thin shaped metal cover 4 there is a truss 5 made of heat-resistant material, the elements of which have a trapezoidal or triangular section, which serves to detain falling parts from the reactor after the core is melted and the reactor vessel is melted, the melt partially distributes over the trap section and reduces its kinetic energy. Below are the leveling gratings 6, 7 made of heat-resistant material, representing a hollow structure made of two flat rings interconnected along the perimeters by short cylinders and bushings 8 uniformly distributed over the surface. The openings of the bushings 8 are closed by fusible profiled inserts 9. The main purpose of the leveling gratings is the uniform distribution of the melt over the surface of the grating, regulation of the flow rate of the melt. The volumes above and below the leveling grids are connected bypass channels 10 for bypassing the melt with its excess on the leveling grids and air. In the internal cavities 11 of the gratings 6, which are connected via a heat carrier (steam), heat exchange occurs through the wall with hot gases (air). The distribution lattice 12 made of heat-resistant material represents a hollow structure similar to the leveling lattice design, only on its surface are hole-shaped recesses 13 with open holes formed by bushings 14 uniformly distributed over the surface of the hole-shaped recesses evenly on the surface. Under the distribution grid there is a stepped grid 15 made of heat-resistant material with holes in the form of a nozzle 16 located under the holes of the dimple-shaped recesses 13 of the distribution grid, which serves to direct the melt into the receiver and organize the supply of cooling air to the surface of the melt. Below are the receivers 17 of the melt, intended for receiving, cooling, holding the melt (1st barrier) and representing containers made of heat-resistant, well-conductive material, each of which has a closed water jacket 18, an annular manifold 19, a pipe 20 leading cooling coolant (water) to the water jacket 18, the discharge pipe 21 and is mounted on the support 22. The melt receivers 17 are evenly distributed over the volume (cross-section and height) of the trap, with the underlying row of melt receivers deployed relative to the upper row. Each upstream melt receiver is connected to two adjacent downstream melt receivers by channels 23 for melt overflow when a certain level is exceeded. In the center of the melt receiver 17, a fairing 24 with vertical ribs is installed on its bottom to reduce the kinetic energy of the melt at the initial moment of filling. The cooling medium is supplied to the melt receivers by passive 25 and active 26 methods from the feed tanks outside the limits of the trap.

Ниже приемников расплава, на плите 27 из жаростойкого, хорошо проводящего материала расположена засыпка 28 из жаропрочного материала, прижатая сверху решеткой 29, служащая для приема, охлаждения и удержания расплава (2-й барьер) после аварийного проплавления стенок приемника расплава и водяной рубашки. Под плитой 27 располагается герметичный объем 30 с засыпкой 31, прижимной решетки 35, объемными распределителями 32 охлаждающего теплоносителя с пассивным 33 и активным 34 способами подвода охлаждающего теплоносителя, предназначенный для приема, охлаждения и удержания расплава в случае проплавления плиты 27 (3-й барьер). По оси ловушки установлен вертикальный цилиндр 36 из жаростойкого материала, предназначенный для закрепления внутри корпусных устройств ловушки (решетки, фермы и др.). Внутри вертикального цилиндра располагается один общий паровой коллектор 37, соединенный трубопроводами 21 с водяными рубашками приемников расплава, разделяющий теплоноситель (пара) во внутренние полости выравнивающих и распределительной решеток. В верхней части цилиндра расположены отверстия 38 для выхода теплоносителя (пара) в случае разрыва общего парового коллектора 37 и трубопроводов, расположенных внутри цилиндра. За корпусом расположены собирающие коллекторы 39 с отводящими трубопроводами 40, по которым теплоноситель (пар) сбрасывается под оболочку либо направляется в систему пассивного отвода тепла (СПОТ), после чего возвращается в бак теплоносителя. Образуется замкнутый циркуляционный контур. В верхней и нижней частях корпуса ловушки имеются равномерно распределенные по периметру корпуса входные 41 и выходные 42 отверстия для подвода и отвода охлаждающего воздуха пассивным или активным способом. Отверстия соединены соответственно с входным 43 и выходным 44 воздушными коллекторами, соединенными воздухопроводами с объемом под оболочкой. Below the melt receivers, on a plate 27 made of heat-resistant, well-conducting material, there is a backfill 28 made of heat-resistant material pressed against the top by a grating 29, which serves to receive, cool and hold the melt (2nd barrier) after emergency melting of the walls of the melt receiver and the water jacket. Under the plate 27 there is a sealed volume 30 with a backfill 31, a clamping grid 35, volumetric distributors 32 of a cooling coolant with a passive 33 and active 34 ways of supplying a cooling coolant, designed to receive, cool and hold the melt in the case of melting of the plate 27 (3rd barrier) . A vertical cylinder 36 made of heat-resistant material is installed along the axis of the trap, designed to be fixed inside the body of the trap (lattice, truss, etc.). Inside the vertical cylinder there is one common steam manifold 37 connected by pipelines 21 to the water jackets of the melt receivers, separating the coolant (steam) into the internal cavities of the leveling and distribution grids. In the upper part of the cylinder there are openings 38 for the exit of the coolant (steam) in the event of a rupture of the common steam manifold 37 and pipelines located inside the cylinder. Behind the housing are collecting collectors 39 with exhaust pipes 40, through which the coolant (steam) is discharged under the shell or is sent to the passive heat removal system (SPOT), after which it returns to the coolant tank. A closed circulation loop is formed. In the upper and lower parts of the trap body there are inlet 41 and outlet 42 openings for evenly supplying and discharging cooling air in a passive or active way, evenly distributed along the perimeter of the body. The holes are connected respectively to the inlet 43 and outlet 44 air manifolds connected by air ducts to the volume under the shell.

Устройство (ловушка) по п. 3 формулы изобретения аналогична вышеописанному устройству по п. 1 формулы изобретения и отличается тем, что внутренние полости 11 выравнивающих решеток 6, 7 и распределительной решетки 12 разделены на герметичные сектора, а в вертикальном цилиндре 36 вместо общего парового коллектора 37 установлены индивидуальные паровые коллекторы, аналогичные собирающим коллекторам 39, соединенные паропроводами с приемниками 17 расплава и герметичными секторами выравнивающих и распределительной решеток. The device (trap) according to claim 3 of the invention is similar to the above device according to claim 1 and is characterized in that the internal cavities 11 of the alignment gratings 6, 7 and the distribution grid 12 are divided into sealed sectors, and in the vertical cylinder 36 instead of a common steam header 37, individual steam collectors are installed, similar to collecting collectors 39, connected by steam lines to the melt receivers 17 and the sealed sectors of the leveling and distribution grids.

Устройство (ловушка) по п. 4 формулы изобретения аналогична описанному устройству по п. 2 формулы изобретения и отличается тем, что объем ловушки от плоскости нижней выравнивающей решетки 7 до днища герметичного объема 30 разделен вертикальными радиальными перегородками на вертикальные сектора, максимальное число которых равно числу приемников 17 расплава. Таким образом, образуется несколько автономных контуров циркуляции по охлаждающему теплоносителю, каждый из которых включает, как минимум, один приемник расплава (1-й барьер), индивидуальный паровой коллектор, герметичные сектора выравнивающих и распределительной решеток, собирающий коллектор. В каждый вертикальный сектор входит сектор с засыпкой (2-й барьер) с пассивным и активными подводами охлаждающего воздуха, сектор герметичного объема 30 с засыпкой, объемными распределителями теплоносителя (3-й барьер), пассивным и активным подводами охлаждающей воды. The device (trap) according to claim 4 of the claims is similar to the described device according to claim 2 and is characterized in that the volume of the trap from the plane of the lower leveling grating 7 to the bottom of the sealed volume 30 is divided by vertical radial partitions into vertical sectors, the maximum number of which is equal to the number receivers 17 melt. Thus, several autonomous circuits of circulation along the cooling coolant are formed, each of which includes at least one melt receiver (1st barrier), an individual steam collector, sealed sectors of equalizing and distribution grids, collecting collector. Each vertical sector includes a sector with a backfill (2nd barrier) with passive and active supply of cooling air, a sealed volume sector of 30 with a backfill, volumetric coolant distributors (3rd barrier), and passive and active supply of cooling water.

Устройство (ловушка) по пп. 1 и 2 формулы изобретения работает следующим образом. The device (trap) according to paragraphs. 1 and 2 of the claims works as follows.

Расплав активной зоны ядерного реактора из корпуса реактора 1 истекает вниз на крышку 4 корпуса 3 ловушки, проплавляет ее и попадает на ферму 5, теряя при этом часть кинетической энергии и частично распределяясь по сечению ловушки. Далее расплав попадает на первую выравнивающую решетку 6, распределяясь по поверхности решетки. После проплавления легкоплавких профилированных вставок 9 расплав попадает на вторую выравнивающую решетку 7, где происходит его окончательное распределение по поверхности решетки. Проплавив вставки 9 решетки, расплав через отверстия втулок 14 и распределительной решетки 12 и через сопло 16 ступенчатой решетки 15 попадает в приемник 17 расплава, с водяной рубашкой 18, где и происходит его охлаждение и удержание (1-й барьер). The molten core of the nuclear reactor from the reactor vessel 1 flows down to the cover 4 of the trap body 3, melts it and enters the farm 5, while losing some of the kinetic energy and partially distributed over the cross section of the trap. Next, the melt falls on the first leveling grating 6, distributed over the surface of the grating. After the fusion of the fusible profiled inserts 9, the melt enters the second leveling grating 7, where it finally distributes over the surface of the grating. After fusing the lattice inserts 9, the melt through the openings of the bushings 14 and the distribution grill 12 and through the nozzle 16 of the stepped lattice 15 enters the melt receiver 17, with a water jacket 18, where it is cooled and held (1st barrier).

Охлаждающий теплоноситель (вода) пассивным 25 или активным 26 способами из питательного бака по трубопроводу 20 подается к водяной рубашке 18 приемника 17 расплава, охлаждает расплав и далее через кольцевой коллектор 19, отводящий трубопровод 21 попадает в общий водяной (паровой) коллектор 37, с помощью которого теплоноситель (пар) распределяется по внутренним полостям 11 выравнивающих 6, 7 и распределительной 12 решеток, нагревается и далее теплоноситель (пар) собирается в коллекторах 39 и по трубопроводам 40 подается в систему пассивного отвода тепла (СПОТ), где охлаждается и поступает в питательный бак. При открытой схеме движения теплоноситель (пар) по трубопроводам 40 выбрасывается под оболочку атомной станции. Cooling coolant (water) using passive 25 or active 26 methods from a feed tank through a pipe 20 is supplied to the water jacket 18 of the melt receiver 17, cools the melt and then through the annular collector 19, the discharge pipe 21 enters the common water (steam) collector 37, using of which the heat carrier (steam) is distributed along the internal cavities 11 of the leveling 6, 7 and distribution 12 gratings, is heated and then the heat carrier (steam) is collected in the collectors 39 and supplied to the passive heat removal system through pipelines 40 (SPOT), where it is cooled and fed into the feed tank. With an open motion scheme, the coolant (steam) through pipelines 40 is discharged under the shell of the nuclear power plant.

Охлаждающий воздух подводится к ловушке пассивным или активным способом через входной воздушный коллектор 43. Пассивный способ реализуется путем использования естественной циркуляции. Через входные отверстия 41 воздух попадает в объем, где расположены приемники 17 расплава, охлаждая конструктивные элементы, через зазор между кольцевым коллектором 19 и наружной поверхностью сопла 16 поступает на поверхность расплава, находящегося в приемнике 17 расплава, охлаждает его. Поднимаясь вверх, проходя через отверстия в распределительной 12 и выравнивающих решетках 6, 7 и через перепускные каналы 10, нагретый воздух отдает тепло теплоносителю (пару), протекающему во внутренних решеток, затем через выходные отверстия 42 попадает в выходной воздушный коллектор 44 и далее выбрасывается под оболочку. Часть воздуха может попадать в бетонную шахту 2 реактора, корпус реактора 1 и через неплотности шахты и оборудование первого контура выходит под оболочку. Cooling air is supplied to the trap in a passive or active way through the air intake manifold 43. The passive method is implemented by using natural circulation. Through the inlet openings 41, air enters the volume where the melt receivers 17 are located, cooling the structural elements, through the gap between the annular collector 19 and the outer surface of the nozzle 16 it enters the surface of the melt located in the melt receiver 17, cools it. Rising up, passing through the holes in the distribution 12 and leveling grids 6, 7 and through the bypass channels 10, the heated air gives off heat to the heat carrier (steam) flowing in the internal grilles, then through the outlet openings 42 it enters the air outlet manifold 44 and then is discharged under shell. Part of the air can enter the concrete shaft 2 of the reactor, the reactor vessel 1 and through the leaks of the shaft and the equipment of the primary circuit goes under the shell.

При проплавлении корпуса приемника 17 расплава и водяной рубашки 18 расплав и охлаждающий теплоноситель (вода) попадают на засыпку 28, расположенную на плите 27 из жаростойкого, хорошо проводящего материала (2-й барьер). Снижение температуры расплава в этом случае происходит за счет испарения воды, взаимодействия расплава с материалом засыпки, нагрева воздуха и передаче тепла через плиту 27 теплоносителю (воде) герметичного объема 30. Охлаждающий воздух при этом, смешиваясь с паром и продуктами взаимодействия расплава с материалом засыпки, понижает температуру смеси, которая, как это описано выше, выбрасывается под оболочку. Если расплав каким-то иным способом, не нарушая водяной рубашки 18 и трубопроводов 20, попадает на засыпку 28, то его охлаждение идет в основном за счет взаимодействия расплава с материалом засыпки, нагрева воздуха и передаче тепла через плиту 27 теплоносителю (воде) герметичного объема 30. During the penetration of the body of the receiver 17 of the melt and the water jacket 18, the melt and cooling coolant (water) fall on the backfill 28 located on the plate 27 from a heat-resistant, well-conducting material (2nd barrier). In this case, the melt temperature decreases due to the evaporation of water, the interaction of the melt with the backfill material, heating of the air and heat transfer through the plate 27 to the heat carrier (water) of the sealed volume 30. The cooling air is mixed with steam and the products of the interaction of the melt with the backfill material, lowers the temperature of the mixture, which, as described above, is thrown under the shell. If the melt in some other way, without violating the water jacket 18 and pipelines 20, falls on the backfill 28, then its cooling is mainly due to the interaction of the melt with the backfill material, heating the air and transferring heat through the plate 27 to the heat-transfer medium (water) of a sealed volume thirty.

При недостаточном охлаждении расплав проплавляет плиту 27 и попадает в герметичный объем 30, заполненный засыпкой и теплоносителем (3-й барьер). Охлаждение расплава происходит за счет испарения теплоносителя (воды), нагрева воздуха, взаимодействия расплава с материалом засыпки. With insufficient cooling, the melt melts the plate 27 and enters the sealed volume 30, filled with backfill and coolant (3rd barrier). The melt is cooled due to the evaporation of the coolant (water), heating of the air, the interaction of the melt with the backfill material.

Подача теплоносителя производится пассивным или активным способом из питательного бака и распределяется равномерно по герметичному объему 30 с помощью объемных распределителей 32. Парогазовоздушная смесь будет двигаться вверх по объему ловушки, как это было описано выше, с выбросом под оболочку. The coolant is supplied by a passive or active method from the feed tank and is distributed evenly over the sealed volume 30 using volumetric distributors 32. The vapor-gas mixture will move up the volume of the trap, as described above, with a discharge under the shell.

При разрыве любого трубопровода после приемника 17 расплава (например общего парового коллектора 37) охлаждение расплава не нарушается. Часть пара будет выходить через отверстия 38 в объем ловушки и далее под оболочку, другая часть пара через внутренние полости решеток войдет в систему пассивного отвода тепла или под оболочку. When you break any pipeline after the receiver 17 of the melt (for example, a common steam manifold 37), the cooling of the melt is not violated. Part of the steam will exit through openings 38 into the volume of the trap and further under the shell, another part of the steam through the internal cavity of the gratings will enter the passive heat removal system or under the shell.

Работа ловушки по п. 3 формулы изобретения аналогична описанной по пп. 1 и 2 формулы изобретения и отличается тем, что теплоноситель (пар) из кольцевого коллектора 19 приемника 17 расплава поступает в индивидуальный паровой коллектор, расположенный в вертикальном цилиндре 36, и далее в соответствующий герметичный сектор (сектора) выравнивающих 6, 7 и распределительной 12 решеток. Работа ловушки по п. 4 формулы изобретения аналогична описанной выше по п. 3 формулы изобретения и отличается следующим. Расплав после прохождения второй выравнивающей решетки 7 попадает в верхнюю часть вертикального сектора и движется вниз по нему, попадая через отверстия втулок 14 распределительной решетки 12, сопло 16 в приемник 17 расплава. The operation of the trap according to claim 3 of the claims is similar to that described in paragraphs. 1 and 2 of the claims and is characterized in that the coolant (steam) from the annular collector 19 of the melt receiver 17 enters an individual steam manifold located in the vertical cylinder 36, and then to the corresponding sealed sector (s) of the equalizing 6, 7 and distribution 12 gratings . The operation of the trap according to claim 4 of the claims is similar to that described above under claim 3 of the claims and is distinguished by the following. The melt after passing through the second leveling grating 7 enters the upper part of the vertical sector and moves down it, falling through the holes of the bushings 14 of the distribution grating 12, the nozzle 16 into the melt receiver 17.

Охлаждающий теплоноситель (вода) пассивным 25 или активным 26 способом из питательного бака по трубопроводу 20, расположенному под засыпкой 28 в нижней части вертикального сектора, подается в водяную рубашку 18, охлаждая расплав, и далее через кольцевой коллектор 19, отводящий трубопровод 21, индивидуальный паровой коллектор в соответствующий герметичный сектор (сектора) выравнивающих 6, 7 и распределительной 12 решеток, нагревается, собирается в коллектор 39 и по трубопроводу 40 подается в СПОТ, где охлаждается и поступает в питательный бак. При открытой схеме движения теплоноситель (пар) по трубопроводу 40 выбрасывается под оболочку. The cooling coolant (water) in a passive 25 or active 26 way from the feed tank through a pipe 20 located under the backfill 28 in the lower part of the vertical sector, is fed into the water jacket 18, cooling the melt, and then through the annular collector 19, the discharge pipe 21, individual steam the collector in the corresponding sealed sector (s) of the equalizing 6, 7 and distribution 12 grids, is heated, collected in the collector 39 and fed through the pipeline 40 to the SPOT, where it is cooled and enters the feed tank. With an open motion scheme, the coolant (steam) through the pipeline 40 is discharged under the shell.

Охлаждающий воздух поступает в нижнюю часть вертикального сектора через входное отверстие 41, через зазор между кольцевым коллектором 19 и наружной поверхностью сопла 16 на поверхность расплава, нагревается, охлаждая расплав. Поднимаясь вверх по вертикальному сектору, отдает тепло теплоносителю (пару), протекающему по герметичным секторам выравнивающих 6, 7 и распределительной 12 решеток, и далее выбрасывается под оболочку. Объем ловушки над второй выравнивающей решеткой 7 является общим. Здесь встречаются потоки воздуха из других вертикальных секторов и происходит их перемешивание. Таким образом, обеспечивается автономная работа каждого вертикального сектора ловушки. Cooling air enters the lower part of the vertical sector through the inlet 41, through the gap between the annular collector 19 and the outer surface of the nozzle 16 to the surface of the melt, is heated, cooling the melt. Rising up the vertical sector, it gives off heat to the coolant (steam) flowing through the sealed sectors of the leveling 6, 7 and distribution 12 gratings, and then it is thrown out under the shell. The volume of the trap above the second leveling grating 7 is common. Here, air flows from other vertical sectors are met and mixing occurs. Thus, autonomous operation of each vertical sector of the trap is ensured.

Claims

1. A device (trap) for trapping, cooling and retaining the melt of the active zone of a nuclear reactor, comprising a body made in the form of a cylindrical shell and located under a nuclear reactor, a backfill plate and a cooled melt receiver made in the form of a container having a closed water jacket, and located in the housing, characterized in that it is located on the bottom of the concrete shaft of the reactor and further comprises a curly metal cover of the device, a vertical cylinder with holes in the upper part, is placed in the center of the housing along its axis, a truss for holding falling parts, made in the form of elements made of heat-resistant material having a trapezoidal or triangular cross-section, leveling gratings located under it, made in the form of a hollow cylinder with holes evenly distributed over the surface of the grating and closed profiled fusible inserts, a distribution grid made in the form of a hollow cylinder with uniformly located circumferentially located dimpled holes with holes, uniformly distributed delimited along the surface of the dimple-shaped depressions located under the leveling gratings, and below the distribution grating under the holes there is a step grating with holes in the form of nozzles and melt receivers placed in the form of containers, the water jacket of which is equipped with an annular collector, and fairings with vertical ribs, while the melt receivers are evenly spaced around the circumference and height of the trap and are fixed on the supports, and each underlying row of receivers the melt receivers are deployed relative to the overlying one, and each receiver of the melt of the overlying row is connected to two adjacent melt receivers of the underlying row of the overflow channels, while the backfill plate is located below the melt receivers and the backfill is pressed by the grate, and a sealed volume with backfill is located between the backfill plate and the bottom of the shaft pressed by a grate, equipped with cooling water inlet and outlet pipelines and volumetric cooling water distributors, moreover, truss, leveling, distribution and stupa chat lattices, melt receivers, a backfill plate and a sealed backfill volume are placed in the annular space between the vertical cylinder and the housing and, in addition to the melt receivers, are fixed in them, while at least one steam manifold is placed inside the vertical cylinder, connected by steam pipelines to the annular the collectors of the melt receivers and the internal cavities of the leveling and distribution grids, and air collectors are placed outside the casing, connected by openings to the internal space of hulls, and collecting collectors connected by steam lines to the internal cavities of the leveling and distribution grids.

2. The device according to p. 1, characterized in that inside the vertical cylinder there is one steam collector made common to all ring collectors of the melt receivers and the internal cavities of the leveling and distribution grids.

3. The device according to claim 1, characterized in that the internal cavities of the leveling and distribution grids are divided into sealed sectors, while several steam manifolds are placed inside the vertical cylinder, and each steam collector is connected by steam lines to the corresponding sealed sectors of the leveling and distribution grids and with an annular the collector of one of the melt receivers.

4. The device according to p. 3, characterized in that the trap space from the plane of the lower leveling grate to the bottom of the sealed volume is divided by vertical radial partitions into sectors whose number is less than or equal to the number of melt receivers in the trap.