FI108814B - Laite ydinreaktorin ytimen talteenottamiseksi ja jäähdyttämiseksi ytimen sulaessa onnettomuuden johdosta - Google Patents

Description

108814

Laite ydinreaktorin ytimen talteenottamiseksi ja jäähdyttämiseksi ytimen sulaessa onnettomuuden johdosta

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite ydinreaktorin sydämen tal-5 teenottoa ja jäähdytystä varten onnettomuutta seuraavan sulamisen jälkeen.

Painevesireaktorit käsittävät reaktorisydäntä ympäröivän yleensä lieriömäisen astian, joka on asetettu akseli pystysuorassa lieriömäiseen reaktori-kuiluun, jonka alapohja sijaitsee pystysuorassa suunnassa tämän astian alapuolella. Ydinreaktorin sydän jäähdytetään paineistetun veden avulla, joka kiertää 10 reaktorin primaarisessa jäähdytysainepiirissä ja astian sisällä ollen kosketuksessa polttoainesauvayhdistelmien kanssa.

Ydinreaktorissa voi tapahtua määrätynlaisia onnettomuuksia, jotka johtavat sydämen jäähdytystoiminnan lakkaamiseen, ja tällaiset tilanteet on pystyttävä ennakoimaan, sillä niillä voi olla erittäin vakavat seuraukset, vaikka sel-15 laisen tilanteen todennäköisyys onkin erittäin vähäinen ja lähes olematon, jonka yhteydessä reaktorin hätäruiskutuspiirejä ei kyetä saamaan toimimaan. Tällöin saattaa tapahtua onnettomuuksien sarja, joka johtaa sydämen sulamiseen jäähdytysveden puuttuessa, jolloin sydän voi tuhoutua ja tunkeutua astian pohjan läpi, sulan sydänmassan ja sydäntä ympäröivien materiaalien virratessa re-20 aktoriastian sisältävään betonikuiluun. Sulan polttoaineen ja sitä ympäröivien materiaalien muodostaman massan, jota kutsutaan sydänsulaksi ja jonka lämpötila voi olla 2 800 -3 000 °C, kosketus reaktorin betonikuilun kanssa ilman jäähdytystä voi johtaa tämän kuilun pohjan täydelliseen tuhoutumiseen. Sydän-sula voi sitten virrata väkisin reaktorin suojakuoren peruslaatan sisään, tuhota 25 tämän peruslaatan ja saastuttaa ydinreaktorin pohjatason alla olevan vesiker-roksen. Sydänsulan eteneminen maaperässä voidaan pysäyttää vain silloin, kun sen sisältämää voimaa on riittävästi vähennetty.

Erilaisia laitteita on ehdotettu käytettäväksi sydänsulan ja reaktorin betonikuilun välisen kosketuksen estämiseksi.

30 Aikaisemmin tunnetut laitteet mahdollistavat yleensä sydänsulamas- san leviämisen ulos tietyn pinnan yli pintayksikköä kohti poistettavan voiman tekemiseksi mahdollisimman alhaiseksi ja jäähdytyksen suorittamiseksi juoksevien väliaineiden avulla. On ehdotettu esimerkiksi sydänmassan talteenottoa ja keräämistä metallipussiin, joka on päällystetty sisäpuolelta tulenkestävillä materi-35 aaleilla, joiden osittainen sulaminen absorboi hetkellisesti energiaa ja tarjoaa käyttöön riittävän väliajan tämän metallipussin upottamiseksi ulkoisesti veteen 108814 2 sydänmassan jäljellä olevan voiman poistamiseksi kiehuttamalla tätä vettä.

Tämän laitteen haitta johtuu siitä tosiasiasta, että tulenkestävät materiaalit johtavat useimmiten erittäin huonosti lämpöä, mikä lisää nestemäisessä tilassa olevan sydänsulan tasapainolämpötilaa.

5 Muissa aikaisemmin tunnetuissa laitteissa käytetään tulenkestäviä ahjoja, joita jäähdytetään jatkuvasti vesipiirin avulla. Näiden laitteiden yhtenä haittana on se, että jäähdytyspiirissä voi esiintyä vaurioita, jotka pyrkivät tekemään sen ainakin osittain tehottomaksi. Lisäksi lämmönvaihto ei ole riittävän suuri estämään sydänsulan pysymistä korkeassa lämpötilassa ja nestemäisessä 10 olotilassa sen purkaantumisen jälkeen talteenotto- ja jäähdytyslaitteeseen.

Tunnetaan myös laite, joka käsittää pinon leikkausprofiileja asetettuina vaakasuorasti kuilun pohjalle astian pohjan alapuolelle siten, että syntyy vas-taanottosäiliöt sydänsulaa varten tämän sulamassan hajottamiseksi, sen jäähtymisen edesauttamiseksi ja sen jähmettymisen mahdollistamiseksi. Tämän lait-15 teen haittana on kuitenkin se, että se ei suojele tehokkaasti reaktorikuilun betonia sydänsulan virtauksen ollessa paikallisesti keskittynyt. Nämä porrastetulla tavalla asetetut leikkausprofiilit pyrkivät sitten tulemaan peräkkäisessä järjestyksessä täytetyiksi sydänsulalla paikallisen ylivuodon tapahtuessa, jolloin sulamassa voi nopeasti saavuttaa reaktorikuilun pohjan.

20 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten tarjota käyttöön laite • t . ydinreaktorin sydämen talteenottoa ja jäähdytystä varten onnettomuutta seuraa- van sulamisen jälkeen, tämän reaktorin käsittäessä reaktorisydäntä ympäröivän • « · \ ·\ muodoltaan lieriömäisen astian, joka on asetettu lieriömäiseen reaktorikuiluun '· akseli pystysuorassa, tämän reaktorin alapohjan sijaitessa pystysuorassa suun- ·.*·: 25 nassa astian alapuolella, ja talteenottolaitteen, jonka muodostaa reaktorikuilun pohjalla lepäävä metallirakenne ja joka on upotettu reaktorikuilun alaosan täyt-:T: tävään vesimassaan, tämän laitteen mahdollistaessa kosketuksen estämisen sulan sydänmassan ja reaktorikuilun betonin välillä sekä sulamassan nopean •;..: jäähtymisen ja jähmettymisen.

.···. 30 Tätä tarkoitusta varten edellä mainittu rakenne käsittää: » ’; * keskeisen savutorven, käsittäen lieriömäisen runkokappaleen asetet- *. *: tuna koaksiaalisesti reaktorikuilun suhteen sekä poikkeutuspinnan, joka on ase- 1: ‘ ‘: tettu kaltevasti vaakasuoran tason suhteen lieriömäisen runkokappaleen yläpuo- .·! §: lelle, ..,, · 35 sydämen talteenottoa ja jäähdytystä varten tarkoitetun seinän asetet tuna savutorven rungon ympärille ja käsittäen yhdistelmän vierekkäisiä kak- 3 108814 sisivuisia V-muotoisia elementtejä, jotka on tehty metallilevyistä ja joiden harja-osa on suora, näiden elementtien ollessa kiinnitettyinä säteittäisesti savutorven rungon ympärille sisäisten pääteosien välityksellä savutorven rungon läpi kulkevien kolmiomaisten aukkojen alueelle, näiden V-muotoisten elementtien ollessa 5 yläosassaan olevien harjojen osalta kaltevia ylöspäin savutorven suunnassa ja talteenottoseinän ja kuilun pohjan välisen tilan ollessa yhteydessä savutorven kanssa kolmiomaisten aukkojen kautta, kehäseinän asetettuna reaktorikuilun sisäpinnan läheisyyteen ja käsittäen pystysuorat V-elementit, jolloin muodostuu ainakin yksi väylä, joka säätiö taa talteenottoseinän ja astian pohjan välisen tilan yhteyteen reaktorikuilun sisä-tilavuuden kanssa talteenottoseinän yläpuolella.

Keksinnön havainnollisemmaksi ymmärtämiseksi selostetaan seu-raavassa luonteeltaan rajoittamattoman esimerkin tavoin ja oheisiin piirustuksiin viitaten painevesireaktorin sulan sydänmassan talteenottoa ja jäähdytystä varten 15 tarkoitettu laite ja tämän laitteen yksi vaihtoehtoinen sovellutusmuoto.

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti pystypoikkileikkausta keksinnön mukaisella talteenotto- ja jäähdytyslaitteella varustetun painevesireaktorin reaktori-kuilun alaosasta; kuvio 2 esittää perspektiivikuvantoa keksinnön ensimmäisen sovellu-20 tusmuodon mukaisesta talteenotto- ja jäähdytyslaitteesta; . . kuvio 3 esittää pystypoikkileikkausta kuvion 2 mukaisesta laitteesta; !; !: kuviot 4A, 4B ja 4C esittävät vastaavasti kuvion 3 mukaista talteenot- :t \ to-ja jäähdytyslaitetta; *· : kuvio 5 esittää perspektiivikuvantoa keksinnön toisen sovellutusmuo- •. ’ ·: 25 don mukaisesta talteenotto- ja jäähdytyslaitteesta; kuvio 5A esittää yksityiskohtaista perspektiivikuvantoa kuvion 5 mu-: ]:': kaisen laitteen savutorvesta; kuvio 6 esittää pystypoikkileikkausta kuvion 5 mukaisesta laitteesta.

..; Kuvio 1 esittää osaa ydinreaktorin betonirakenteen 1 eräästä osasta, . · ·, 30 joka käsittää reaktorin suojakuoren erittäin paksun pohjalaatan 2, ja tämän laa tan 2 päällä alapohjansa 3a välityksellä lepäävän reaktorikuilun.

:. ’ *: Ydinreaktorin sydäntä 5 ympäröivä yleensä lieriömäinen astia on sul jettu alaosassaan kaarevan pohjan 4a avulla ja asetettu reaktorikuiluun 3 siten, . ·. : että sen pystysuora akseli yhtyy reaktorikuilun akseliin.

35 Reaktorikuilun 3 alaosa, joka on pohjan 3a yläpuolella, on täytetty vedellä tasoon 7 asti.

108814 4

Keksinnön mukainen metallirakenteella varustettu talteenotto- ja jäähdytyslaite 10, on asetettu kuilun pohjaan 3a astian pohjan 4a alapuolelle siten, että sydämen 5 sulamassa otetaan talteen ja jäähdytetään onnettomuuden sattuessa, joka johtaa ydinreaktorin koko jäähdytysjärjestelmän toiminnan lak-5 kaamiseen.

Laitteen 10 metallirakenne on upotettu täysin reaktorikuilun 3 alaosan tasoon 7 asti täyttävään vesimassaan.

Kuvio 2 esittää kuilun pohjalla 3a reaktorikuilun 3 alaosassa lepäävää talteenotto- ja jäähdytyslaitetta, tämän kuilun sisäpinnan ollessa merkittynä kaa-10 vamaisesti pistekatkoviivalla.

Kuten kuvioista 2 ja 3 näkyy, laitteen 10 metallirakenne käsittää keskellä olevan savutorven 11, sitä ympäröivän talteenotto-ja jäähdytysseinän 12, ja kehäseinän 13, jonka reaktorikuilun 3 akseliin yhtyvän savutorven 11 akselin 14 suhteen kohtisuora poikkileikkaus on monikulmion muotoinen.

15 Savutorvi 11 käsittää lieriömäisen putkimaisen runkokappaleen 11a ja poikkeutuspinnan 15 kiinnitettynä tämän putkimaisen runkokappaleen 11a yläpään yläpuolelle kaltevassa suunnassa vaakasuoraan tasoon nähden.

Putkimaisen runkokappaleen 11a seinä ja poikkeutuspinta 15 on tehty kokonaan metallista, yleensä teräksestä.

20 Putkimaisen runkokappaleen 11a seinän läpi kulkevat kolmiomaiset . , aukot 16, jotka ulottuvat huomattavalle osalle putkimaisen runkokappaleen kor- keutta. Näiden kolmiomaisten aukkojen 16 kantaosat on asetettu putkimaisen runkokappaleen 11a alaosan alueelle, niiden kärkien ollessa tämän runkokap-*. ” paleen yläosan alueella.

25 Kuvioiden 2 ja 3 esittämässä sovellutusmuodossa kolmetoista peräk- :/· · käistä aukkoa 16 on tehty savutorven 11 lieriömäisen runkokappaleen kehälle.

Putkimaisen runkokappaleen 11a yläosa on myös leikattu rakojen 17 muodostamiseksi, jotka sijaitsevat kolmiomaisten aukkojen 16 yläpuolella ja tu-.,.: levät esiin putkimaisen runkokappaleen 11 a yläpäässä.

,·>·. 30 Poikkeutuspinta 15 on kiinnitetty rakojen 17 päihin. Savutorven put- "* kimaisen runkokappaleen 11a yläosa sisältää rakojen 17 päiden loveuksen, niin :.’ i että poikkeutuspinta 15 on kiinnitetty paikoilleen kaltevasti vaakasuoran tason suhteen.

: Talteenotto- ja jäähdytysseinä 12 on tehty kaksiseinäisistä V-muotoi- 35 sista elementeistä 22, jotka on kiinnitetty toisiinsa vierekkäin sivureunojaan pitkin.

108814 5

Seinän 12 joitakin V-muotoisia elementtejä 22 ei ole esitetty laitteen rakenteen havainnollisemmaksi esittämiseksi. On kuitenkin otettava huomioon, että seinä 12 kulkee jatkuvalla tavalla savutorven 11 ympärillä.

Seinän 12 kukin V-muotoinen elementti 22 on tehty suorakulmaisista 5 metallilevyistä, jotka on taitettu ja koottu yhteen hitsaamalla, esimerkiksi suoraa harjaosaa 24 pitkin.

Kukin V-elementti 22 on kiinnitetty yhdestä päästään, jota kutsutaan sisäpääksi, savutorven 11 runkoon 11a kolmiomaisen aukon 16 kaltevia reunoja pitkin. Yhteenkoottujen V-elementtien 22 sivureunat on asetettu vaakasuoraan 10 asentoon ja ne lepäävät reaktorikuilun pohjaa 3a vasten.

Harjakattomaisten elementtien 22 kaltevat pinnat ovat muodoltaan suorakulmaisia ja ne on taitettu ulospäin lävistäjää 23 pitkin, jolloin V-elemen-teillä on kaksi erilaista avauskulmaa, ensimmäinen pieni avauskulma savutorven aukon 16 alueella ja toinen avauskulma, joka on ensimmäistä kulmaa suurempi, | 15 V-elementin ulospäin suuntautuvassa osassa, joka siis suuntautuu reaktorikui lun seinää kohti. Siten V-elementit 22 käsittävät vain tasaiset pinnat. Lisäksi kunkin elementin 22 yläosan muodostavan V-elementin harjaosa 24 on ylöspäin kalteva savutorven 11 suunnassa, eli siis ulkoapäin talteenottolaitteen 10 sisäpuolta kohti.

20 V-elementit on asetettu säteittäisesti savutorven 11 ympärille.

. . Kehäseinän 13 muodostaa joukko peräkkäisiä V-elementtejä 25, jot- / ka sisältävät puolisuunnikkaan muotoiset pinnat ja harjaosat 26, 27 yhteenliittä- :t ·’ mistä tai taittamista varten asetettuina pääasiassa pystysuoraan suuntaan. V- '. '': elementit 25 on kiinnitetty paikoilleen ulomman pään kahta kaltevaa reunaa pit- 25 kin ja kukin poikkileikkaukseltaan kolmiomainen vaakasuora V-elementti 22 si-:. * · · sältää suuren tuloaukon.

:T: Seinä 13 on renkaan muotoinen ja se on kiinnitetty talteenottoseinän 12 koko kehälle tämän vierekkäiset V-elementit käsittävän seinän 12 kaltevia ul-koreunoja pitkin.

, ··, 30 Kehäseinä 13 on asetettu talteenottoseinän 12 päälle, tämän kehä- •' seinän käsittäessä ydinreaktorin sulan sydänmassan talteenottavan säiliön nos- :: tetun ulkoreunan, tämän säiliön seinän 12 muodostaessa sen pohjan.

‘:: Talteenottolaitteen 10 metallirakenne voidaan tehdä hitsaamalla aloit- . ·. : taen metallilevyistä, joiden koostumus ja paksuus määritetään laitteen käyttöeh- .',, · 35 tojen mukaisesti.

108814 6

Laite on kokonaisuudessaan asetettu painevesireaktorin reaktorikui-lun sisään ja se lepää kuilun pohjalla 3a talteenottoseinän 12 alaosan välityksellä, jonka muodostavat V-elementtien 22 sivureunat ja savutorven 11 rungon 11a pohja.

5 Laitteen 10 rakenteen koko on sellainen, että tämä rakenne voidaan keskittää tarkasti reaktorikuilun sisällä, kehäseinän 13 harjaosien 26 tullessa kosketukseen reaktorikuilun sisäseinän kanssa ja savutorven 14 akselin yhtyessä reaktorikuilun akseliin.

Reaktorin toiminnan aikana rakenne 10 on täysin upotettuna reakto-10 rikuilun pohjan täyttävään vesimassaan.

Kun ydinreaktorissa tapahtuu onnettomuus, jonka seurauksena sen sydämen jäähdytysjärjestelmä täysin pettää ja siten sydänmassan kuumentumista ei voida enää valvoa hätäruiskutuslaitteiden tultua toimintakelvottomiksi, sydänmassa saavuttaa helposti lämpötilan, jossa se sulaa ja virtaa astian poh-15 jalle tunkeutuen sen läpi. Sulanut sydänmassa eli sydänsula virtaa sitten reaktorikuilun pohjalle, jossa se tulee kosketukseen reaktorikuilun alaosan täyttävän vesimassan ja keksinnön mukaisen talteenotto- ja jäähdytyslaitteen kanssa.

Siinä tapauksessa, että sulanut sydänmassa lävistää astian pohjan oleellisesti keskeltä, kuten useimmiten tapahtuu, se tulee kosketukseen laitteen 20 10 kanssa poikkeutuspinnan 15 alueella, joka suuntaa sulamassan virtauksen . . kohti talteenotto-ja jäähdytysseinää 12.

/ Tämän seinän yläosa, jonka muodostavat peräkkäiset V-elementit, • ·’ joiden pinnoissa on jyrkät kaltevat osat, mahdollistaa sydänsulan leviämisen ulospäin erittäin nopeasti kehän suuntiin sekä talteenotto- ja jäähdytyslaitteen ! 25 kehän suunnassa.

: * *.: Sydänsula leviää siten ulospäin hyvin nopeasti verrattain ohuena ker- roksena, jonka yläpinnan jäähdyttää reaktorikuilun täyttävä vesi ja alapinnan jäähdytysseinä 12, joka rajoittaa yhdessä reaktorikuilun pohjan 3a kanssa sei-nän 12 jäähdyttävän veden täyttämän tilan, jolloin lämpö saadaan kuumenta-, · ·, 30 maila ja erityisesti tämän veden höyrystäniisen avulla. Lisäksi muodostuu seinän 12 kanssa kosketuksessa olevan veden ja höyryn voimakas kiertoliike, koska 1 · :.‘*i seinän 12 ja kuilun pohjan 3a välisessä tilassa oleva vesi, joka on V-elementtien 22 rajoittamien poikkileikkaukseltaan kolmiomaisten kanavien sisällä, on lämpö-: kosketuksessa sydänsulan kanssa seinän 12 välityksellä ja höyrystyy näiden 35 kanavien sisällä. Tällä tavoin muodostunut höyry saatetaan virtaamaan erittäin nopeasti savutorvea 11 kohti erityisesti V-elementtien 22 ylemmän harjaosan 24 108814 7 kaltevuuden ansiosta. Savutorven 11 putkimaiseen runkokappaleeseen 11a tunkeutuva höyry poistetaan aukkojen 17 kautta.

Talteenottoseinän 12 kalteviin reunoihin kiinnitetty kehäseinä 13 rajoittaa vesiväylät 30 ulkopintansa ja reaktorikuilun 3 sisäpinnan väliin. Vesiväylät 5 30 saattavat talteenottoseinän 12 yläpuolella olevan reaktorikuilun osan yhtey teen poikkileikkaukseltaan kolmiomaisten vesiväylien 31 kanssa, jotka ovat seinän 12 V-elementtien ja kuilun pohjan 3a välissä.

Tällä tavoin reaktorikuilun 3 pohjan täyttävä vesi pääsee kiertämään, kuten kuvion 3 nuoli 32 osoittaa, laitteen 10 yläpuolella olevan reaktorikuilun 3 10 sisätilan ja kanavien 31 välissä, joissa vesi höyrystyy tullessaan kosketukseen pinnan 12 talteenottaman sydänsulan kanssa, joka leviää ulospäin tämän pinnan 12 kaltevien osien yli. Kanavissa 31 höyryksi muuttunut vesi, jonka savutorvi 11 poistaa, korvataan sitten vedellä, joka tulee laitteen 10 yläpuolella olevasta reaktorikuilutilasta. Tällöin muodostuu kanavien 31 sisäpinnan kanssa koske-15 tuksessa olevan veden voimakas kiertoliike.

Sydänsulaa jäähdytetään siten samanaikaisesti ylhäältäpäin reaktori-kuilun 3 täyttävän vesimassan avulla ja alhaaltapäin kanavissa 31 vihaavan veden välityksellä, joka kuumenee ja höyrystyy sydänsulan ansiosta.

Kuviot 4A, 4B ja 4C esittävät osaa talteenotto- ja jäähdytyslaitteesta 20 10, joka käsittää höyrynpoistoa varten tarkoitetun savutorven 11 ja talteenotto- . . seinän 12, jonka muodostavat vierekkäiset V-elementit ja joka rajoittaa poikki- [: leikkaukseltaan kolmiomaiset kanavat 31.

! Seinän 12 kolme poikkileikkausta 33a, 33b ja 33c, jotka vastaavat

; ·.’·· kuviossa 3 esitettyjä leikkaustasoja A, B ja C, on myös esitetty kuvioissa 4A, 4B

0·; 25 ja 4C.

Poikkileikkaus 33a vastaa kanavien 31 tulo-osat käsittävän seinän 12 ulkoreunaa.

»

Poikkileikkaus 33c vastaa aukkojen 16 reunoja pitkin savutorveen 11 ____: liitetyn erottavan seinän 12 sisäreunaa.

... 30 Poikkileikkaus 33b vastaa välipoikkileikkausta, jossa V-elementtien ’: ’ pinnat sisältävät kaksi erilaista peräkkäistä kaltevaa osaa.

V · j Kuvioissa 4A, 4B ja 4C on esitetty myös sydänsulamassa 35, joka on *: * ·: purkautunut talteenottoseinään 12 onnettomuuden yhteydessä ja joka leviää ; ulospäin tullessaan kosketukseen pinnan 12 yläpinnan kanssa.

108814 8

Sydänsulakerroksen, joka jähmettyy hyvin nopeasti purkautumisensa jälkeen joutuessaan kosketukseen seinän 12 yläpinnan kanssa, muoto on esitetty erilaisissa poikkileikkauksissa 33a, 33b ja 33c.

Poikkileikkauksessa 33a jähmettynyttä sydänsulamassaa 35'a rajoit-5 taa yläosassaan kaareva pinta 37a, joka on pääasiassa pinnan 12 sahahampai-sen pintamuodon suuntainen. Sydänsulamassan tehokas ja pääasiassa yhtenäinen jäähdytys saadaan aikaan itse asiassa poikkileikkauksessa 33a, jolloin jähmettyneen sydänsulan muodostama paksu kerros 35’a muodostuu erittäin nopeasti seinän 12 yläpintaan.

10 Jähmettyneen sydänsulamassan ylempi taso 37b on myös esitetty välipoikkileikkauksessa 33b. Tämä pinta 37b käsittää kaksi reunaa, jotka ovat pääasiassa poikkileikkauksen 33b jyrkästi kaltevan osan suuntaisia, ja kaarevan keskiosan. Itse asiassa seinän 12 yli leviävä sydänsula jäähtyy tehokkaasti ja muodostaa hyvin nopeasti paksun kerroksen seinän 12 hampaiden yläosassa.

15 Kun sydänsula saavuttaa hammastuksen juuret seinän 12 kahden tietyssä kulmassa olevan peräkkäisen osan välissä, se jäähtyy tehokkaasti näiden kahden pinnan välisessä kaksiseinäisessä kulmassa, jonka nämä pinnat rajoittavat, jähmettyneen sydänsulamassan 35'b muodostamiseksi, joka täyttää erityisesti tämän kaksiseinäisen kulman koko sisätilavuuden.

20 Lopuksi poikkileikkauksessa 33c sydänsula jäähdytetään samanai- . , kaisesti seinän 12 yläpintojen ja savutorven 11 seinän avulla. Sydänsula muo- / dostaa erittäin nopeasti jähmettyneen massan 35'c, joka täyttää seinän 12 koko • ·’ kahden peräkkäisen hammastuksen välisen tilan.

Talteenottoseinän 12 yli levinnyt sydänsula kykenee siten erittäin no- 25 peasti muodostamaan paksun jähmettyneen kerroksen tämän seinän yläpinnan päälle.

Siten nestemäisen sydänsulan eteenpäinvirtaus reaktorikuilun 3a * suunnassa estetään, ja talteenottoseinä tulee edelleen lujitetuksi ja jäykistetyksi .,,.: kiinteän sydänsulakerroksen välityksellä.

* · ...( 30 Vaikka yhden ainoan metallilevyn muodostaman seinän 12 lävistää- kin tietyissä kohdissa sydänsulan kuumuuden vaikutuksesta syntynyt sula me-:,' i talli, tämän seinän muodostaa välittömästi uudelleen jähmettynyt sydänsula, jo- 1:' *: ka muodostaa paksuudeltaan suuren suojakerroksen.

. · * ; Lisäksi jähmettyneen sydänkerroksen alta päin tapahtuva jäähdytys ‘ J 35 pysyy tehokkaana, kunhan vain metallilevyt ja jähmettynyt sydänsulamassa on tehty materiaaleista, joilla on hyvä lämmönjohtavuus.

108814 9

On sangen selvää, että talteenotto-ja jäähdytyslaite 10 on tarkoitettu toimimaan vain kerran reaktorisydämen talteenotossa onnettomuuden tapahtuessa.

Kuviot 5, 5A ja 6 esittävät keksinnön mukaisen laitteen erästä vaihto-5 ehtoista sovellutusmuotoa.

Kuvioiden 5 ja 6 mukainen ja yleensä viitenumerolla 40 merkitty laite käsittää keskellä olevan savutorven 41, vierekkäisten V-elementtien muodostaman talteenottoseinän 42 ja ulkoisen kehäseinän 43, joka on kiinnitetty seinän 44 muodostavien V-elementtien ulkopäihin.

10 Savutorvi 41 käsittää lieriömäisen runkokappaleen 41a, jonka pit känomaiset kolmiomaiset aukot 46 lävistävät reunoja pitkin, joihin talteenotto-seinän 42 muodostamien V-elementtien 52 sisäpäät on määrä liittää ja kiinnittää.

Kuten kuvioista 5 ja 5A näkyy, elementti, jonka muodostavat tasaiset 15 metallilevyt, jotka on koottu yhteen suorassa kulmassa toisiinsa nähden siten, että niillä on ristikkäinen poikkileikkaus, asetetaan ja kiinnitetään savutorven 41 lieriömäisen runkokappaleen 41a sisäpuolelle sen akselin suuntaisesti, tämän elementin muodostaessa tuen sanottuun ristikkäiseen poikkileikkaukseen kaltevaan asentoon kiinnitettyä tasaista seinää 50 varten.

20 Kuvioiden 1 ja 2 esittämään sovellutusmuotoon viitaten savutorvi 41 . . ei sisällä yläosassaan olevaa aukkoa, savutorven talteenottaman höyryn virra- ‘; / tessa vapaasti seinää 50 tukevan ristikkäisen poikkileikkauksen 47 ja savutor- ' .* ven lieriömäisen runkokappaleen 41a yläosan välisen tilan kautta, koska savu- 7 ·: torven keskiosa 47 on pitempi kuin runkokappale 41a.

25 Lisäksi laitteen 40 ulkoista kehäseinää 43 ei enää muodosta yksi ai- : \ i noa poikkileikkaukseltaan monikulmainen seinä, kuten kuvioiden 2 ja 3 esittä- :7: män laitteen tapauksessa, vaan kaksoisseinä, joka käsittää ensimmäisen sisäi- sen seinäelementin 44, joka on pääasiassa samanlainen kuin kuvioissa 2 ja 3 , esitetyn laitteen 10 poikkileikkaukseltaan monikulmainen seinä 13, ja toisen sei- (. 30 näelementin 45, jonka käsittää lieriömäinen vanne, joka on kiinnitetty saman- keskisesti laitteen 40 kehälle seinän 44 pystysuoria harjanteita pitkin.

Y · · Kuten erityisesti kuviosta 6 voidaan havaita, vanteen 45 läpimitta on pienempi kuin reaktorikuilun 53 sisäläpimitta, jolloin jäljelle jää rengasmainen tila , - ’ ; 55, joka mahdollistaa veden kiertämisen nuolien 57 suunnassa kohti poikkileik- *. 35 kaukseltaan kolmiomaisia kanavia 56 ja jonka rajoittavat talteenottoseinän 42 alapinta ja reaktorikuilun 53 pohjan pinta 53a.

108814 10

Kuten aikaisemminkin veden voimakas kiertokulku syntyy siten laitteen 40 yläpuolella olevan reaktorikuilutilan ja savutorven 41 välillä tilan 55 ja savutorven 56 välityksellä. Vesi höyrystyy kanavien 56 sisällä ja joutuessaan kosketukseen seinän 44 kanssa, jolloin höyrykuplat poistetaan yhtäältä savutor-5 ven 41 kautta ja toisaalta tiloihin 58, jotka sijaitsevat seinän 44 V-elementtien ja vanteen 45 sisäpinnan välissä.

Tässä sovellutusmuodossa veden kiertokulun tilassa 55 erottaa vanne 45 höyrykuplien kierrosta tiloissa 58.

Laitteen 40 toiminta sydänsulan purkautuessa tasoon 59 asti kehä-10 seinän 44 sisällä on samanlainen kuin laitteen 10 toiminnan yhteydessä, joka on selostettu edellä, lukuun ottamatta sitä, että vesi höyrystetään ja höyry poistetaan kehäseinän 44 ulkopuolella ja vanteen 45 sisällä.

Laitteen 40 yhteydessä sydänsula otetaan talteen ja levitetään tehokkaasti ulospäin talteenottoseinän 42 yli kehäseinän 44 sisällä, ja sydänsula 15 jähmettyy joutuessaan kosketukseen seinän 42 kanssa, niin että mahdollinen kosketus nestemäisen sydänsulan ja reaktorikuilun 53 seinän välillä estetään.

Kun reaktorikuilun pinta-alan poikittainen poikkileikkaus on 33 m2, on mahdollista muodostaa talteenotto- ja jäähdytyslaite, jonka vierekkäiset V-ele-mentit käsittävä talteenottopinta on kokonaispinta-alaltaan yli 80 m2.

20 Tämä laite sallii suuruusluokkaan 20 m3 olevan sydänsulamäärän tal- . teenoton kerroksen muodossa, jonka korkeus on noin yksi metri reaktorikuilun ,; , ’ pohjasta laskettuna.

Käyttämällä kehäseinää ja riittävän korkeaa savutorvea on mahdollis-ta ottaa talteen tilavuusmäärältään paljon suurempi sydänsulamassa, tämän :: 25 määrän ollessa esimerkiksi suuruusluokkaa 40 m3.

Keksinnön mukainen laite mahdollistaa siten ydinreaktorin astiasta : ’: : onnettomuuden yhteydessä vuotavan sydänsulan talteenoton ja jäähdyttämisen siten, että nestemäisen sydänsulan ja reaktorikuilun pohjan välinen kosketus ;: vältetään.

, , 30 Keksintö ei ole rajoittunut edellä selostettuun sovellutusmuotoon.

’ ·' On siten mahdollista käyttää keskisavutorvea ja kehäseinää, joiden . ’ : muoto poikkeaa edellä selostetusta. Kehäseinä on kuitenkin liitettävä talteenot- toseinän ulkoreunaan, tämän seinän käsittäessä vierekkäiset V-elementit ja , ·. : muodostaessa poikkileikkaukseltaan kolmiomaiset säteittäiset kanavat.

,’J 35 Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää minkä tahansa betoni seen reaktorikuiluun asetetun astian käsittävän ydinreaktorin sydänsulan tai- 108814 11 teenottoon ja jäähdytykseen onnettomuustilanteessa, joka johtaa tämän ydinre-i aktorin pääasiallisen ja apujäähdytysjärjestelmän täydelliseen käyttökelvotto muuteen.

i ·

Claims (6)

108814 12 Patentti vaati m u kset:

1. Laite ydinreaktorin sydämen (5) talteenottoa ja jäähdytystä varten onnettomuutta seuraavan sulamisen jälkeen, tämän reaktorin käsittäessä reak- 5 torisydäntä (5) ympäröivän muodoltaan lieriömäisen astian (4), joka on asetettu lieriömäiseen reaktorikuiluun (3) sen akselin ollessa pystysuorassa, tämän reaktorin alapohjan (3a) sijaitessa pystysuorassa suunnassa astian (4) alapuolella, ja talteenottolaitteen, jonka muodostaa reaktorikuilun pohjalla (3a) lepäävä metalli-rakenne ja joka on upotettu reaktorikuilun (3) alaosan täyttävään vesimassaan, 10 tunnettu siitä, että metallirakenne (10) käsittää: keskeisen savutorven (11), käsittäen lieriömäisen runkokappaleen (11a) asetettuna koaksiaalisesti reaktorikuilun (3) suhteen sekä poikkeutuspin-nan (15), joka on asetettu kaltevasti vaakasuoran tason suhteen lieriömäisen runkokappaleen (11a) yläpuolelle, 15 sydämen talteenottoa ja jäähdytystä varten tarkoitetun seinän (12, 42. asetettuna savutorven (11) rungon ympärille ja käsittäen ensimmäisen yhdistelmän vierekkäisiä kaksisivuisia V-muotoisia elementtejä (22, 52), jotka on tehty metallilevyistä ja joiden harjaosa (24) on suora, näiden elementtien ollessa kiinnitettyinä säteittäisesti savutorven (11) rungon ympärille sisäisten pääteosien 20 välityksellä savutorven (11) rungon läpi kulkevien kolmiomaisten aukkojen (16, 46) alueelle, näiden V-muotoisten elementtien ollessa yläosassaan olevien har-' : jojen (24) osalta kaltevia ylöspäin savutorven (11) suunnassa ja talteenottosei- : ’ nän (12, 42) ja kuilun (3) pohjan välisen tilan ollessa yhteydessä savutorven (11) ' . : kanssa kolmiomaisten aukkojen (16, 46) kautta, ,' : 25 ja kehäseinän (13, 43) kiinnitettynä ensimmäisen yhdistelmän V- :; elementtien (22) ulkopäihin, jotka ovat vastakkaisia savutorveen (11) kiinnitettyi- : : ’: hin päihin nähden, tämän seinän ollessa asetettuna reaktorikuilun (3) sisäpinnan läheisyyteen siten, että muodostuu ainakin yksi väylä (30, 55), joka saattaa tal-,: teenottoseinän (12) ja reaktorikuilun (3) pohjan (3a) välisen tilan yhteyteen reak- •, 30 torikuilun (3) sisätilavuuden kanssa talteenottoseinän (12) yläpuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ke- : häseinä (13, 43) käsittää poikkileikkaukseltaan monikulmaisen seinäelementin ; (13, 44), jonka muodostaa ensimmäisen yhdistelmän V-elementtien (22) ulko- : päihin kiinnitettyjen V-elementtien toinen yhdistelmä ja joka sisältää suorat har- 35 jaosat (26, 27), jotka on asetettu pystysuorasti reaktorikuilun (3) kehälle. 13 108814

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että ke-häseinä käsittää lisäksi lieriömäisen vanteen (45) kiinnitettynä koaksiaalisesti poikkileikkaukseltaan monikulmaiseen kehäseinään (44) sen ulkoisia pystysuoria harjaosia pitkin, tämän vanteen (45) läpimitan ollessa reaktorikuilun lä- 5 pimittää pienempi, niin että se muodostaa talteenotto- ja jäähdytyslaitteen (40) kehälle rengasmaisen tilan (55), joka saattaa talteenottoseinän (42) ja kuilun pohjan (53a) välisen tilan yhteyteen reaktorikuilun (53) sisätilavuuden kanssa talteenottoseinän (42) yläpuolella.

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, t u n - 10 nettu siitä, että keskisavutorven (11) lieriömäinen runkokappale (11a) käsittää yläosassaan olevat raot (17) höyryn kulkua varten.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että savutorvi (41) käsittää lisäksi ristikkäisen keskielementin (47), johon on kiinnitetty poikkeutuspinta (50), jonka korkeus aksiaalisessa suunnassa 15 on suurempi kuin savutorven (41) lieriömäisen runkokappaleen korkeus.

6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen yhdistelmän V-elementit käsittävät suorakulmaiset kaltevat pinnat, jotka on taitettu lävistäjää (23) pitkin siten, että V-elemen-teillä (22) on kaksi erilaista avauskulmaa radiaalisessa suunnassa. 20 » ' « * · » * » I 108814 14