RU2833667C2 - Integrated fast neutron nuclear reactor which includes protective device designed to minimize consequences of accidents with core melting - Google Patents
Integrated fast neutron nuclear reactor which includes protective device designed to minimize consequences of accidents with core melting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2833667C2 RU2833667C2 RU2021123261A RU2021123261A RU2833667C2 RU 2833667 C2 RU2833667 C2 RU 2833667C2 RU 2021123261 A RU2021123261 A RU 2021123261A RU 2021123261 A RU2021123261 A RU 2021123261A RU 2833667 C2 RU2833667 C2 RU 2833667C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active zone
- core
- reactor
- transfer tube
- fuel
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к области ядерных реакторов на быстрых нейтронах (FNR) и, в частности, к реакторам интегрального типа. Такие реакторы можно охлаждать теплоносителем, как правило, в виде жидкого металла, в частности натрием. Таким образом, реактор такого типа называется ядерным реактором на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением (FNR-Na) или реактором типа SFR, что расшифровывается как реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Этот тип ядерных реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем является частью семейства ядерных реакторов IV поколения.The present invention relates to the field of fast neutron nuclear reactors (FNR) and, in particular, to integral reactors. Such reactors can be cooled by a coolant, usually in the form of a liquid metal, in particular sodium. Thus, a reactor of this type is called a sodium-cooled fast neutron nuclear reactor (FNR-Na) or a reactor of the SFR type, which stands for sodium-cooled fast neutron reactor. This type of sodium-cooled fast neutron nuclear reactor is part of the family of generation IV nuclear reactors.
Таким образом, в настоящем изобретении предложен интегральный ядерный реактор на быстрых нейтронах, включающий в себя защитное устройство, предназначенное для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны.Thus, the present invention provides an integrated fast neutron nuclear reactor that includes a safety device designed to minimize the consequences of core meltdown accidents.
Предпосылки изобретенияBackground of the invention
Принцип действия ядерных реакторов на быстрых нейтронах известен вот уже несколько лет. Таким образом, ядерный реактор на быстрых нейтронах представляет собой ядерный реактор, в котором используются быстрые нейтроны (кинетическая энергия которых составляет более 0,907 МэВ), в отличие от тепловых нейтронов (кинетическая энергия которых составляет менее 0,025 эВ). Кроме того, в отличие от традиционных ядерных реакторов, активная зона ядерного реактора на быстрых нейтронах не замедляется (то есть отсутствует замедление или термализация нейтронов).The operating principle of fast neutron reactors has been known for several years. Thus, a fast neutron reactor is a nuclear reactor that uses fast neutrons (with a kinetic energy greater than 0.907 MeV) as opposed to thermal neutrons (with a kinetic energy less than 0.025 eV). In addition, unlike traditional nuclear reactors, the core of a fast neutron reactor is not slowed down (i.e., there is no slowing down or thermalization of the neutrons).
Более того, хотя были изучены и другие технологии, в подавляющем большинстве ядерных реакторов на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя используется жидкий натрий, так как последний имеет, в частности, высокую температуру кипения.Moreover, although other technologies have been studied, the vast majority of fast neutron nuclear reactors use liquid sodium as a coolant because of its high boiling point, among other things.
Ядерные реакторы с натриевым охлаждением, как правило, включают в себя резервуар, в котором находится активная зона, с пробкой для управления активной зоной, расположенной над активной зоной. Активная зона состоит из значительного числа тепловыделяющих сборок, как правило, окруженных сборками воспроизводящих элементов, при этом внутренняя зона хранения содержит отработанные тепловыделяющие сборки и сборки отражателя и поглотителя, которые действуют как нейтронный экран. Отбор тепла осуществляется путем циркуляции натрия в активной зоне с помощью насосных систем. Это тепло передается промежуточному контуру через один или более промежуточных теплообменников (IE) перед использованием для производства водяного пара в парогенераторе (VG). Затем этот пар проходит через турбину для преобразования тепла пара в механическую энергию, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.Sodium-cooled nuclear reactors typically include a vessel containing the core, with a core control plug located above the core. The core consists of a large number of fuel assemblies, typically surrounded by fertile assemblies, with an inner storage area containing spent fuel assemblies and reflector and absorber assemblies that act as a neutron shield. Heat is removed by circulating sodium in the core using pumping systems. This heat is transferred to the intermediate circuit through one or more intermediate heat exchangers (IE) before being used to produce steam in a steam generator (VG). This steam is then passed through a turbine to convert the heat of the steam into mechanical energy, which in turn is converted into electrical energy.
Промежуточный контур включает в себя натрий. Из-за бурных реакций между натрием и водяным паром, которые могут происходить в случае возможного разрыва трубы парогенератора, назначение этого контура состоит в том, чтобы изолировать первичный натрий (в резервуаре) от водяного пара, содержащегося в парогенераторе. Эта архитектура позволяет выделить два натриевых контура: один контур, называемый первичным, предназначен для передачи тепла между активной зоной и промежуточным теплообменником, и другой контур, называемый вторичным, предназначен для передачи тепла от промежуточного теплообменника к парогенератору.The intermediate loop contains sodium. Because of the violent reactions between sodium and steam that can occur in the event of a possible rupture of a steam generator tube, the purpose of this loop is to isolate the primary sodium (in the tank) from the steam contained in the steam generator. This architecture allows for two sodium loops: one loop, called the primary, is designed to transfer heat between the core and the intermediate heat exchanger, and the other loop, called the secondary, is designed to transfer heat from the intermediate heat exchanger to the steam generator.
Все натриевые реакторы имеют общие технические характеристики. Резервуар герметизируется с помощью плиты крышки с тем, чтобы первичный натрий не контактировал с наружным воздухом. Все компоненты (теплообменники, насосы, трубы и т.д.) проходят через эту плиту вертикально для того, чтобы их можно было разобрать, подняв их вертикально с помощью подъемного устройства. Размеры проходных отверстий в этой плите зависят от размера и числа компонентов. Чем больше отверстия (по размеру и числу), тем больше диаметр резервуара.All sodium reactors have common technical characteristics. The tank is sealed with a cover plate so that the primary sodium does not come into contact with the outside air. All components (heat exchangers, pumps, pipes, etc.) pass through this plate vertically so that they can be disassembled by lifting them vertically with a lifting device. The dimensions of the passage holes in this plate depend on the size and number of components. The larger the holes (in size and number), the larger the diameter of the tank.
Первичный контур может быть разделен на два основных семейства. Таким образом, среди ядерных реакторов на быстрых нейтронах имеются «интегральные» реакторы и «петлевые» реакторы. Следует отметить, что настоящее изобретение предпочтительно относится к ядерным реакторам на быстрых нейтронах интегрального типа.The primary circuit can be divided into two main families. Thus, among fast neutron nuclear reactors there are "integral" reactors and "loop" reactors. It should be noted that the present invention preferably relates to integral type fast neutron nuclear reactors.
Петлевые реакторы характеризуются тем, что промежуточный теплообменник и устройство для перекачки первичного натрия находятся за пределами резервуара. На фиг.1 в осевом разрезе показан принцип конструкции «петлевого» ядерного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.Loop reactors are characterized by the fact that the intermediate heat exchanger and the device for pumping primary sodium are located outside the reservoir. Fig. 1 shows the axial section of the design principle of a "loop" nuclear reactor on fast neutrons with sodium coolant.
В петлевом реакторе R, показанном на фиг.1, натрий проходит через активную зону 1, унося произведенные калории. На выходе из активной зоны 1 он попадает в зону 2 резервуара 3 реактора R. Эту зону 2 принято называть «горячим коллектором». Через петлю труба 4 спускается в горячий коллектор 2, чтобы всасывать первичный натрий и направлять этот натрий в промежуточный теплообменник, не показанный на чертеже, где он передает тепло вторичному натрию. На выходе из промежуточного теплообменника первичный натрий забирается насосом и направляется прямо на вход активной зоны по трубе 5.In the loop reactor R shown in Fig. 1, sodium passes through the core 1, carrying away the calories produced. At the exit from the core 1, it enters zone 2 of the reservoir 3 of the reactor R. This zone 2 is usually called the "hot collector". Through the loop, pipe 4 descends into the hot collector 2 to suck up the primary sodium and send this sodium to an intermediate heat exchanger, not shown in the drawing, where it transfers heat to the secondary sodium. At the exit from the intermediate heat exchanger, the primary sodium is taken up by a pump and sent directly to the entrance of the core through pipe 5.
Основное преимущество конструкции петли состоит в получении, при заданной мощности, резервуара с меньшим диаметром, чем у интегрального реактора, так как он содержит меньше компонентов. Таким образом, резервуар проще в изготовлении и, следовательно, он дешевле. Однако недостатком концепции петли является то, что первичный натрий выходит из резервуара, что более сложно с точки зрения архитектуры первичного контура и создает значительные проблемы с безопасностью. Таким образом, выгоды, связанные с уменьшением размеров и упрощением изготовления резервуара, сводятся на нет дополнительными затратами, вызванными добавлением устройств, связанных с конструкцией петель, и специальных средств для управления возможными утечками первичного натрия.The main advantage of the loop design is to obtain, for a given power, a tank with a smaller diameter than the integral reactor, since it contains fewer components. Thus, the tank is easier to manufacture and, therefore, cheaper. However, the disadvantage of the loop concept is that the primary sodium leaks out of the tank, which is more complex in terms of the primary loop architecture and creates significant safety issues. Thus, the benefits associated with the reduction in size and simplification of the tank are offset by the additional costs caused by the addition of devices associated with the loop design and special means for managing possible leaks of primary sodium.
Что касается реакторов с интегрированной концепцией, то они характеризуются тем, что промежуточные теплообменники и средства для перекачивания первичного натрия находятся в резервуаре, что позволяет избежать выхода первичного контура резервуара и, таким образом, представляет собой существенное преимущество этого семейства решений по сравнению с семейством решений с петлями с точки зрения безопасности. На фиг.2 показан в осевом разрезе принцип конструкции «интегрального» ядерного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.As for the integrated concept reactors, they are characterized by the fact that the intermediate heat exchangers and the means for pumping the primary sodium are located in the tank, which avoids the exit of the primary circuit of the tank and thus represents a significant advantage of this family of solutions compared to the family of solutions with loops from the safety point of view. Fig. 2 shows the design principle of an "integral" fast neutron nuclear reactor with sodium coolant in axial section.
В интегральном реакторе, показанном на фиг.2, натрий проходит через активную зону 11, унося произведенные калории. На выходе из активной зоны 11 он входит в зону 12 резервуара 13 реактора, герметизированную плитой 24 крышки. Эту зону 12, как правило, называют «горячим коллектором». Этот горячий коллектор 12 отделен от другой зоны 14, называемой «холодным коллектором», стенкой 15, имеющей в целом цилиндрическо-коническую форму, называемую «реданом». Промежуточный теплообменник 16, состоящий из пучка труб, не показанного на чертеже, проходит через редан 15. Первичный натрий поступает в промежуточный теплообменник 16 через входные окна 17, расположенные в горячем коллекторе 12. При движении по трубам он передает свое тепло вторичному натрию и выходит из промежуточного теплообменника 16 через окна 18 в нижней части промежуточного теплообменника 16, расположенного в холодном коллекторе 14. Вторичный натрий входит в промежуточный теплообменник 16 по трубе 28 и выходит из него по трубе 29. В холодном коллекторе 14 натрий забирается насосным устройством 19 и направляется обратно прямо на вход активной зоны 11 через нижнюю опорную плиту 30 активной зоны, который используется для питания сборок. Нижняя опорная плита 30 активной зоны представляет собой емкость под давлением, в которую помещаются сборки, топливо, размножитель, внутреннее хранилище, или которая действует как нейтронный экран. Нижняя опорная плита 30 активной зоны поддерживается механической опорной конструкцией, называемой опорный пояс 31.In the integral reactor shown in Fig. 2, sodium passes through the active zone 11, carrying away the produced calories. At the exit from the active zone 11, it enters the zone 12 of the reactor tank 13, sealed by the cover plate 24. This zone 12 is usually called the "hot collector". This hot collector 12 is separated from another zone 14, called the "cold collector", by a wall 15, which has a generally cylindrical-conical shape, called a "redan". The intermediate heat exchanger 16, consisting of a bundle of tubes, not shown in the drawing, passes through the step 15. The primary sodium enters the intermediate heat exchanger 16 through the inlet windows 17, located in the hot collector 12. As it moves through the tubes, it transfers its heat to the secondary sodium and leaves the intermediate heat exchanger 16 through the windows 18 in the lower part of the intermediate heat exchanger 16, located in the cold collector 14. The secondary sodium enters the intermediate heat exchanger 16 through the pipe 28 and leaves it through the pipe 29. In the cold collector 14, the sodium is taken by the pump device 19 and directed back directly to the inlet of the core 11 through the lower support plate 30 of the core, which is used to feed the assemblies. The lower support plate 30 of the core is a pressure vessel that contains assemblies, fuel, breeder, internal storage, or acts as a neutron shield. The lower support plate 30 of the core is supported by a mechanical support structure called a support belt 31.
Циркуляция натрия в промежуточном теплообменнике 16 осуществляется под действием силы тяжести между горячим коллектором 12 и холодным коллектором 14. По причинам, связанным с размерами промежуточного теплообменника 16 и геометрической массой, этот движущий напор натрия между двумя коллекторами устанавливается приблизительно на 2 м, что соответствует разнице на уровне 20 горячего коллектора 12 и на уровне 21 холодного коллектора 14. Из соображений максимальной эффективности компоненты, которые проходят через редан 15, промежуточный теплообменник 16 и насосное средство, должны иметь максимально возможное уплотнение в этих проходах 22 и 23 во избежание обхода промежуточного теплообменника 16 первичным натрием.The circulation of sodium in the intermediate heat exchanger 16 is carried out under the action of gravity between the hot collector 12 and the cold collector 14. For reasons related to the dimensions of the intermediate heat exchanger 16 and the geometric mass, this driving pressure of sodium between the two collectors is set at approximately 2 m, which corresponds to the difference in level 20 of the hot collector 12 and at level 21 of the cold collector 14. For reasons of maximum efficiency, the components that pass through the step 15, the intermediate heat exchanger 16 and the pumping means must have the greatest possible sealing in these passages 22 and 23 in order to avoid bypassing the intermediate heat exchanger 16 by the primary sodium.
Редан 15 является существенным компонентом этого типа реактора. Большие компоненты (промежуточные теплообменники и насосы) проходят через коническую часть, расположенную в нижней части редана 15. Цилиндрическая часть представляет собой вертикальную защитную оболочку, расположенный в верхней части редана 15. Редан 15 представляет собой деталь, выполненную из стали, как правило, с использованием механической сварки, которую трудно спроектировать по следующим причинам: ее форма и размер, составляющий приблизительно пятнадцать метров; разность давлений (приблизительно два метра натриевого столба), которому он подвергается между двумя коллекторами; термомеханические напряжения, вызванные разницей температур между горячим и холодным коллекторами (приблизительно 150°C для действующих реакторов); уплотняющие напряжения в проходах через редан 15 в его конической части со стороны промежуточных теплообменников и насосных систем. Редан 15 должен быть герметизирован, так как следует избегать обхода промежуточного теплообменника 16, и система уплотнения должна допускать разборку компонентов для их технического обслуживания. Однако небольшой обход в сборках, сопряженный с тепловыми утечками через редан 15, приводит к наличию более холодной текучей среды в нижней части горячего коллектора 12, которая может переноситься вдоль конструкций и может вызвать термомеханические напряжения на последних за счет дестабилизации потоковых нитей.Redan 15 is an essential component of this type of reactor. Large components (intermediate heat exchangers and pumps) pass through the conical section located at the bottom of redan 15. The cylindrical section is a vertical containment shell located at the top of redan 15. Redan 15 is a component made of steel, usually mechanically welded, which is difficult to design for the following reasons: its shape and size, approximately fifteen meters; the pressure difference (approximately two meters of sodium column) to which it is subjected between the two collectors; thermomechanical stresses caused by the temperature difference between the hot and cold collectors (approximately 150°C for operating reactors); sealing stresses in the passages through redan 15 in its conical section from the intermediate heat exchangers and pumping systems. The 15 step must be sealed, since bypass of the intermediate heat exchanger 16 must be avoided, and the sealing system must allow disassembly of the components for their maintenance. However, a small bypass in the assemblies, coupled with thermal leaks through the 15 step, leads to the presence of a colder fluid medium in the lower part of the hot collector 12, which can be transferred along the structures and can cause thermomechanical stresses on the latter due to destabilization of the flow threads.
В действительности, после выбора варианта исполнения редана его нельзя легко изменить апостериори. Более того, помимо нормальной эксплуатации, проектировщики ядерных энергетических реакторов должны учитывать ситуацию остановки реактора: таким образом, все реакторы должны иметь доступные системы, предназначенные для отвода остаточной мощности активной зоны (на французском языке EPuR). Эта остаточная мощность возникает в результате радиоактивного распада продуктов деления, которые образовались во время ядерных реакций при включении реактора. По соображениям безопасности и для обеспечения максимально возможной избыточности эти схемы должны как можно больше отличаться от нормальной схемы для отвода тепловой энергии при включении реактора, то есть они не должны использовать парогенератор. Общая архитектура систем отвода остаточной мощности должна быть совместима с нормальной работой реактора. Как правило, эти средства для отвода остаточной мощности активируются только при остановке реактора.In reality, once a redan design has been selected, it cannot be easily changed a posteriori. Moreover, in addition to normal operation, designers of nuclear power reactors must take into account the reactor shutdown situation: all reactors must therefore have systems available to remove residual power from the core (EPuR in French). This residual power results from the radioactive decay of the fission products that were formed during the nuclear reactions when the reactor was started. For safety reasons and to ensure the greatest possible redundancy, these schemes must be as different as possible from the normal scheme for removing thermal energy when the reactor is started, i.e. they must not use a steam generator. The overall architecture of the residual power removal systems must be compatible with normal reactor operation. As a rule, these means for removing residual power are only activated when the reactor is shut down.
Средство для отвода остаточной мощности, общее для большинства вариантов осуществления или проектов, состоит из нескольких специфических теплообменников, предназначенных для функции отвода остаточной мощности. Эти теплообменники 25 (смотри фиг.2) расположены вертикально и проходят через плиту 24 крышки. Из-за своего предназначения эти теплообменники 25 имеют меньший размер, чем промежуточные теплообменники 16. Чтобы быть эффективными, в частности, в случае выхода из строя насосного средства 19, первичный натрий должен иметь возможность циркулировать за счет естественной конвекции между активной зоной 11 и теплообменниками 25 для отвода остаточной мощности.The means for removing residual power, common to most embodiments or projects, consists of several specific heat exchangers intended for the function of removing residual power. These heat exchangers 25 (see Fig. 2) are arranged vertically and pass through the cover plate 24. Due to their purpose, these heat exchangers 25 have a smaller size than the intermediate heat exchangers 16. In order to be effective, in particular in the event of a failure of the pump means 19, the primary sodium must be able to circulate by natural convection between the active zone 11 and the heat exchangers 25 for removing residual power.
В общем, надежность и эффективность естественной конвекции включает в себя определение простейшего возможного гидравлического пути, который может быть получен при соблюдении следующих рекомендаций: источник тепла (в данном документе активная зона ядерного реактора) должен быть расположен в нижней части; источник холода (в данном документе теплообменник, предназначенный для отвода остаточной мощности) должен быть расположен в верхней части; гидравлический путь, образующий горячий столб, расположенный между выходом источника тепла и входом источника холода, должен быть как можно более монотонным (без немонотонного альтиметрического изменения: горячий натрий всегда должен подниматься вверх); гидравлический путь, образующий холодный столб, расположенный между выходом источника холода и входом источника тепла, должен быть как можно более монотонным (без немонотонного альтиметрического изменения: холодный натрий всегда должен опускаться вниз); горячая и холодная колонны должны быть разделены во избежание смешивания теплоносителя между двумя колоннами.In general, the reliability and efficiency of natural convection involves the definition of the simplest possible hydraulic path, which can be obtained by observing the following recommendations: the heat source (in this document, the nuclear reactor core) should be located at the bottom; the cold source (in this document, the heat exchanger intended for residual power removal) should be located at the top; the hydraulic path forming the hot column located between the outlet of the heat source and the inlet of the cold source should be as monotonic as possible (without non-monotonic altimetric variation: hot sodium should always rise upwards); the hydraulic path forming the cold column located between the outlet of the cold source and the inlet of the heat source should be as monotonic as possible (without non-monotonic altimetric variation: cold sodium should always fall downwards); the hot and cold columns should be separated to avoid mixing of the coolant between the two columns.
В реакторе с натриевым охлаждением с интегральной конструкцией теплообменник, предназначенный для отвода остаточной мощности, расположен либо в горячем коллекторе, либо в холодном коллекторе. Независимо от своего местоположения, гидравлический путь первичного натрия проходит через промежуточный теплообменник с альтиметрическими вариациями в горячей и/или холодной колонне, что ухудшает гидравлические характеристики естественной конвекции. Таким образом, теплообменник 26 (фиг.2) для отвода остаточной мощности расположен в горячем коллекторе 12. Гидравлический путь состоит из горячей колонны 26 и холодной колонны 27. Горячая колонна 26 равномерно поднимается, при этом альтиметрическая вариация остается монотонной. Однако холодная колонна 27 включает в себя немонотонную альтиметрическую вариацию. Действительно, натрий на выходе из теплообменника 25 должен вернуться вверх к входным окнам 17, расположенным в верхней части горячего коллектора, прежде чем попасть в промежуточный теплообменник 16, чтобы попасть в активную зону 11 после прохождения через насосную систему 19. В горячем коллекторе 12 горячая колонна и холодная колонна физически не разделены, что не соответствует оптимальной концепции в отношении естественной конвекции, так как холодный натрий, выходящий из теплообменника 25, может смешиваться в горячем коллекторе с горячим натрием, поступающим в этот самый теплообменник.In the sodium-cooled reactor with an integral design, the heat exchanger intended for the removal of residual power is located either in the hot header or in the cold header. Regardless of its location, the hydraulic path of the primary sodium passes through an intermediate heat exchanger with altimetric variations in the hot and/or cold column, which worsens the hydraulic characteristics of natural convection. Thus, the heat exchanger 26 (Fig. 2) for the removal of residual power is located in the hot header 12. The hydraulic path consists of a hot column 26 and a cold column 27. The hot column 26 rises uniformly, while the altimetric variation remains monotonic. However, the cold column 27 includes a non-monotonic altimetric variation. Indeed, the sodium leaving the heat exchanger 25 must return upward to the inlet windows 17 located at the top of the hot collector before entering the intermediate heat exchanger 16 in order to enter the active zone 11 after passing through the pumping system 19. In the hot collector 12, the hot column and the cold column are not physically separated, which does not correspond to the optimal concept with respect to natural convection, since the cold sodium leaving the heat exchanger 25 can mix in the hot collector with the hot sodium entering this same heat exchanger.
Для специалиста в данной области техники одним из возможных улучшений могло бы стать размещение теплообменников, предназначенных для отвода остаточной мощности (EPuR) между горячим коллектором и холодным коллектором при прохождении через редан, как в случае промежуточных теплообменников. Этого не делают, потому что при нормальной работе это означало бы создание обхода промежуточных теплообменников EPuR и ухудшение характеристик нормальной работы реактора. Таким образом, существует внутреннее техническое противоречие в контуре отвода тепла с техническими решениями, которые оптимизируют работу в нормальной ситуации, что ухудшает работу в ситуации отвода остаточной мощности, и наоборот.For a person skilled in the art, one possible improvement would be to place the EPUR heat exchangers between the hot collector and the cold collector when passing through the redan, as in the case of the intermediate heat exchangers. This is not done because, in normal operation, this would mean creating a bypass of the EPuR intermediate heat exchangers and deteriorating the normal operating characteristics of the reactor. Thus, there is an internal technical contradiction in the heat removal circuit with technical solutions that optimize operation in a normal situation, which deteriorates operation in a residual power removal situation, and vice versa.
Последний недостаток реакторов с интегральной концепцией связан с ограничением размещения внутри последних всех компонентов, необходимых для его правильной работы: таким образом, резервуар имеет размер больше, чем петлевые реакторы, и редан сильно нагружен по прохождению насосов и теплообменников. Это приводит к ограничению размеров пассивных устройств, которые можно было бы добавить на редане, чтобы улучшить работу за счет естественной конвекции в ситуации отвода остаточной мощности с помощью теплообменников.The last drawback of the reactors with an integral concept is related to the limitation of placing inside the latter all the components necessary for its correct operation: thus, the tank is larger than the loop reactors, and the step is heavily loaded by the passage of pumps and heat exchangers. This leads to a limitation of the size of the passive devices that could be added to the step to improve the operation due to natural convection in the situation of residual power removal by means of heat exchangers.
В ядерных реакторах на быстрых нейтронах, как описано выше, могут возникать аварии с полным расплавлением активной зоны. Таким образом, чтобы уменьшить последствия таких аварий с расплавлением активной зоны, для этих реакторов имеется процедура обеспечения безопасности для минимизации последствий аварий.In fast reactors, as described above, accidents with complete core meltdown can occur. Therefore, in order to reduce the consequences of such core meltdown accidents, these reactors have a safety procedure to minimize the consequences of accidents.
Таким образом, учет ситуаций, связанных с авариями с расплавлением активной зоны, обобщается, начиная с конструкции реактора, благодаря наличию устройств для минимизации последствий таких аварий. Минимизация переходных процессов реактивности в ситуации физического разрушения активной зоны осуществляется путем добавления устройств, в частности, передающих труб, для извлечения выгоревшего ядерного топлива, связанных с ловушкой кориума.Thus, the consideration of situations related to accidents with core meltdown is generalized, starting from the reactor design, due to the presence of devices to minimize the consequences of such accidents. Minimization of reactivity transients in the situation of physical destruction of the core is carried out by adding devices, in particular transfer tubes, for the extraction of burned nuclear fuel, connected to the corium catcher.
Существует несколько задач, которые необходимо решить для этих двух устройств. В начале аварии происходит кратковременное (приблизительно в течение нескольких секунд) перемещение топлива и расплавленных конструкционных материалов, и именно кориума, за пределы области активной зоны с использованием передающих труб. Таким образом, это перемещение кориума направляется вниз из зоны нейтронного потока. Кинетика выгрузки кориума является важным элементом, так как она включает в себя извлечение кориума до образования большой ванны расплава, что будет иметь значительный потенциал восстановления критичности из-за крупномасштабного уплотнения активной зоны.There are several tasks that need to be solved for these two devices. At the onset of an accident, there is a short-term (approximately a few seconds) movement of fuel and molten structural materials, namely corium, outside the core area using transfer tubes. This movement of corium is thus directed downwards from the neutron flux zone. The kinetics of corium removal is an important element, as it involves the extraction of corium before a large melt pool is formed, which will have a significant potential for restoring criticality due to large-scale compaction of the core.
Вторая задача включает в себя ограничение в радиальном направлении разрушенной активной зоны, чтобы не вызывать распространение плавления на другие сборки или во внутреннее хранилище, которое представляет собой зону по периферии активной зоны, содержащую использованные тепловыделяющие сборки.The second task involves radially confining the destroyed core so as not to cause the meltdown to spread to other assemblies or to the internal storage, which is the area around the periphery of the core containing the spent fuel assemblies.
Более того, третья задача включает в себя долгосрочное перемещение или перемещение в течение времени, превышающего несколько минут, кориума на пластину-ловушку, расположенную в нижней части основного резервуара под активной зоной. Ловушка позволяет снизить риски возникновения критичности за счет продвижения кориума, а также обеспечивает охлаждение и удержание кориума.Furthermore, the third task involves long-term movement, or movement over a period exceeding several minutes, of the corium to a catcher plate located at the bottom of the main tank beneath the core. The catcher reduces the risk of criticality by moving the corium, and also ensures cooling and containment of the corium.
На практике конструктивное расположение, которое выбирается, как правило, для решения вышеупомянутых задач, представляет собой реализацию в активной зоне специфических устройств для извлечения и затем улавливания кориума. Эти устройства представляют собой трубы 40 для переноса кориума C, поступающего из зоны ZF деления, активной зоны 11, связанной с ловушкой 41 кориума, как показано на фиг.3, которая иллюстрирует принцип извлечения кориума через передающие трубы. Активная зона 11 включает в себя несколько передающих труб 40, расположение которых оптимизировано для выгрузки кориума.In practice, the design arrangement that is generally selected to solve the above-mentioned problems is the implementation in the active zone of specific devices for extracting and then catching the corium. These devices are pipes 40 for transferring the corium C coming from the fission zone ZF, the active zone 11, connected to the corium catcher 41, as shown in Fig. 3, which illustrates the principle of extracting the corium through transfer pipes. The active zone 11 includes several transfer pipes 40, the arrangement of which is optimized for unloading the corium.
В случае аварии с полным расплавлением активной зоны 11 эти трубы 40 должны быстро обеспечивать выгрузку расплавленной активной зоны в ловушку 41 кориума, расположенную в нижней части резервуара 13. Эти защитные устройства имеют только одну функцию, связанную с минимизацией последствий аварии с расплавлением активной зоны, и должны быть максимально незаметными в других рабочих ситуациях реактора.In the event of an accident with a complete meltdown of the core 11, these pipes 40 must quickly ensure the discharge of the melted core into the corium trap 41 located in the lower part of the tank 13. These protective devices have only one function, associated with minimizing the consequences of an accident with a meltdown of the core, and must be as invisible as possible in other operating situations of the reactor.
С архитектурной точки зрения передающие трубы 40 представляют собой полые конструкции, обеспечивающие каналы для протекания потока кориума через нижнюю опорную плиту 30 активной зоны и опорный пояс 31.From an architectural point of view, the transfer tubes 40 are hollow structures that provide channels for the flow of corium through the lower support plate 30 of the active zone and the support belt 31.
Во время аварии с расплавлением активной зоны возникает ряд проблем, связанных с работой. Действительно, независимо от инициатора, запускающего ситуацию аварии с расплавлением активной зоны, тепловыделяющая сборка подвергается разрушению по меньшей мере одного элемента после расплавления топлива (при этом тепловыделяющая сборка, как правило, содержит основу для подачи натрия, тепловыделяющие элементы внутри шестигранной трубы (HT), деталь для крепления тепловыделяющих элементов, верхний нейтронный защитный экран (UNS) и поддерживаемую головку). Стальные элементы конструкции тепловыделяющего элемента (оболочка, провода, заглушки) быстро плавятся, и, таким образом, теряется первый защитный барьер, а именно герметизация оболочки. Дефект быстро распространяется на весь пучок тепловыделяющих элементов в масштабе сборки. Кориум при температуре приблизительно 2700°C, состоящий из топлива и расплавленных конструкционных материалов, контактирует с внутренними стенками шестиугольной трубы, выполненной из стали толщиной от 4 до 5 мм, которые плавятся и продырявливаются за несколько секунд. Таким образом, ванна с кориумом продвигается в активной зоне к другим тепловыделяющим сборкам, что приводит к полному расплавлению.During a core meltdown accident, a number of operational problems arise. Indeed, regardless of the initiator that triggers the core meltdown accident situation, the fuel assembly is subject to at least one element failure after the fuel meltdown (the fuel assembly typically contains the sodium feed bed, the fuel elements inside the hexagonal tube (HT), the fuel element support piece, the upper neutron shield (UNS) and the supported head). The steel structural elements of the fuel element (cladding, wires, plugs) quickly melt, and thus the first protective barrier, namely the sealing of the cladding, is lost. The defect quickly spreads to the entire fuel element bundle at the assembly scale. The corium, at a temperature of approximately 2700°C, consisting of fuel and molten structural materials, contacts the inner walls of the hexagonal tube, made of 4 to 5 mm thick steel, which melt and become perforated in a few seconds. In this way, the corium bath moves in the active zone towards the other fuel assemblies, which leads to complete meltdown.
Передающие трубы позволяют определить и ограничить продвижение в радиальном направлении кориума в активной зоне. Каждая передающая труба предназначена для плавления, чтобы открыть путь отвода кориума, который течет внутрь под действием силы тяжести из зоны нейтронного потока, что способствует снижению реактивности. Таким образом, траектория кориума продолжается через нижнюю опорную плиту, и затем через опорный пояс, чтобы поступать вертикально по одной линии с тарелкой ловушки кориума, расположенной в нижней части резервуара.The transfer tubes allow to define and limit the radial advance of the corium in the core. Each transfer tube is designed to melt to open a path for the corium to flow inwards under the action of gravity from the neutron flux zone, which helps to reduce reactivity. Thus, the corium trajectory continues through the lower support plate, and then through the support belt to arrive vertically in line with the corium catcher plate located at the bottom of the vessel.
С точки зрения последовательности развития аварии важно, чтобы отвод кориума из зоны потока происходил достаточно быстро для того, чтобы ограничить последствия аварии. Чтобы обеспечить правильную траекторию поступления кориума в ловушку, необходимо также ограничить препятствия, присутствующие внутри передающей трубы.From the point of view of the accident development sequence, it is important that the removal of corium from the flow zone occurs quickly enough to limit the consequences of the accident. In order to ensure the correct trajectory of the corium flow into the trap, it is also necessary to limit the obstacles present inside the transfer pipe.
Также появляется несколько проблем, связанных с нормальной работой реактора. Действительно, так как трубы для переноса кориума должны работать только во время аварии с расплавлением активной зоны, они должны быть максимально незаметными во время нормальной работы реактора. В частности, они не должны влиять на работу с точки зрения механических, нейтронных и теплогидравлических характеристик.There are also several problems associated with the normal operation of the reactor. Indeed, since the corium transfer tubes are only supposed to operate during a core meltdown accident, they must be as unnoticeable as possible during normal reactor operation. In particular, they must not affect the operation in terms of mechanical, neutronic and thermal-hydraulic characteristics.
С механической точки зрения трубы для переноса кориума представляют собой конструкцию активной зоны, которая подвергается, как и другие узлы, механическим нагрузкам на различных этапах жизненного цикла, а именно при производстве, транспортировке, обслуживании, облучении. Более того, механическая конструкция передающих труб имеет степень облучения и, следовательно, повреждения такие же сильные, как и у тепловыделяющих сборок (до 100 дПа). Преобладающими механическими нагрузками, которым должна противостоять конструкция передающих труб, являются контактные напряжения между узлами в активной зоне. Они проявляются в шестиугольной трубе как силы уплотнения, изгиба и скручивания, возникающие при нормальной работе и во время землетрясения.From a mechanical point of view, the corium transfer tubes are a core structure that is subjected, like other components, to mechanical loads at various stages of the life cycle, namely during production, transportation, maintenance, irradiation. Moreover, the mechanical structure of the transfer tubes has an irradiation degree and, therefore, damage as strong as that of the fuel assemblies (up to 100 dPa). The predominant mechanical loads that the design of the transfer tubes must withstand are the contact stresses between the components in the core. These manifest themselves in the hexagonal tube as compaction, bending and torsion forces that occur during normal operation and during an earthquake.
С точки зрения нейтронов передающие трубы представляют собой полые конструкции, расположенные в активной зоне. Влияние наличия этих потенциально пустых элементов на нейтронные характеристики активной зоны должно быть приемлемым. В частности, это означает, что существуют критерии критичности активной зоны из-за уменьшения объема расщепляющегося материала и сглаживания распределения мощности из-за наличия «дырок» в активной зоне.From a neutron point of view, the transfer tubes are hollow structures located in the core. The impact of the presence of these potentially empty elements on the neutron characteristics of the core must be acceptable. In particular, this means that there are criteria for the criticality of the core due to the reduction in the volume of fissile material and the smoothing of the power distribution due to the presence of "holes" in the core.
С теплогидравлической точки зрения представленная концепция передающей трубы не должна приводить к прямому соединению горячего коллектора с холодным коллектором. Таким образом, разность давлений, равная приблизительно 150 мбар, между двумя этими коллекторами приведет к возникновению потока горячего натрия, выходящего из горячего коллектора под избыточным давлением и опускающегося внутри труб в холодный коллектор. Однако нагнетание горячего натрия (550°C) в конструкциях (в нижней опорной плите, опорном поясе и т.д.), расположенных в холодном натрии (400°C), нежелательно с точки зрения их механической прочности и их старения (за счет термомеханических напряжений, вызванных градиентами температуры). В частности, необходимо иметь возможность обосновать срок службы упомянутых конструкций, равный сроку службы атомной электростанции. Более того, известно, что свободная поверхность натрия в горячем коллекторе является одним из основных источников газовыделения в горячем коллекторе. Эти пузырьки растворяются в натрии горячего коллектора под действием высокой температуры, при этом существует риск повторного образования пузырьков этого газа (явление образования пузырьков) и преобразования пузырьков, если он проходит в холодный коллектор. Однако присутствие газа в холодном коллекторе должно быть ограничено во избежание любого риска прохождения газа в сборки, то есть явления, которое может привести к отказу охлаждения тепловыделяющих элементов и к риску резкого увеличения мощности. Таким образом, передающая труба не должна приводить к впрыску натрия между коллекторами, чтобы ограничивать механическое повреждение конструкций или способствовать выделению газа в холодном коллекторе.From a thermal-hydraulic point of view, the presented concept of the transfer tube should not lead to a direct connection of the hot collector with the cold collector. Thus, a pressure difference of approximately 150 mbar between these two collectors will lead to the formation of a hot sodium flow, leaving the hot collector under excess pressure and descending inside the tubes into the cold collector. However, the injection of hot sodium (550°C) into structures (in the lower support plate, support belt, etc.) located in cold sodium (400°C) is undesirable from the point of view of their mechanical strength and their aging (due to thermomechanical stresses caused by temperature gradients). In particular, it is necessary to be able to justify a service life of the mentioned structures equal to the service life of the nuclear power plant. Moreover, it is known that the free surface of sodium in the hot collector is one of the main sources of gas evolution in the hot collector. These bubbles dissolve in the sodium of the hot collector under the effect of high temperature, with the risk of re-bubbling of this gas (bubbling phenomenon) and transformation of the bubbles if it passes into the cold collector. However, the presence of gas in the cold collector must be limited to avoid any risk of gas passing into the assemblies, i.e. a phenomenon that could lead to failure of cooling of the fuel elements and to the risk of a sharp increase in power. Therefore, the transfer tube should not lead to sodium injection between the collectors in order to limit mechanical damage to the structures or to promote gas evolution in the cold collector.
Таким образом, появляются следующие требования и функции ограничений. В последовательности развития аварии с расплавлением активной зоны требуется обеспечить быстрый отвод кориума из зоны нейтронного потока и затем в ловушку кориума. При нормальной работе реактора требуется обеспечить герметичность между горячим и холодным коллекторами. Две функции ограничений состоят в том, чтобы противостоять механическим нагрузкам на различных этапах жизненного цикла и не ухудшать нейтронные характеристики активной зоны.Thus, the following requirements and constraint functions emerge. In the sequence of the development of an accident with a core meltdown, it is necessary to ensure rapid removal of corium from the neutron flux zone and then into the corium trap. In normal reactor operation, it is necessary to ensure tightness between the hot and cold collectors. Two constraint functions are to withstand mechanical loads at different stages of the life cycle and not to degrade the neutron characteristics of the core.
Следует отметить со ссылкой на уровень техники, что первый FNR-Na во Франции под названием Рапсодия или Феникс (Rapsodie and Phénix) не включал в себя устройства в активной зоне, предназначенные для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны. Демонстрация безопасности реакторов FNR-Na была изучена с помощью квалифицированных инструментов моделирования в специальных экспериментах.It should be noted with reference to the state of the art that the first FNR-Na in France, called Rapsodie and Phénix, did not include devices in the core designed to minimize the consequences of accidents with a meltdown of the core. The safety demonstration of FNR-Na reactors was studied using qualified modeling tools in specific experiments.
FNR-Na SuperPhénix включает в себя ловушку кориума в нижней части резервуара, но не включает в себя устройства для минимизации последствий аварий в активной зоне.The FNR-Na SuperPhénix includes a corium catcher at the bottom of the vessel, but does not include devices to minimize the consequences of accidents in the core.
После ядерных аварий в Чернобыле и затем на Фукусиме были ужесточены меры безопасности для того, чтобы создать набор требований, которым должны были соответствовать реакторы нового поколения, а именно IV поколения.Following the nuclear accidents at Chernobyl and then at Fukushima, safety measures were tightened in order to create a set of requirements that the new generation of reactors, namely Generation IV, had to meet.
Эти новые меры безопасности смогли привести к добавлению в активную зону специальных устройств, предназначенных для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны и позволяющих обеспечить перенос кориума в ловушку. Первая предложенная идея, а именно добавление передающих труб в активную зону, не была полностью удовлетворительной, так как создавала теплогидравлическую проблему перепуска между горячим коллектором и холодным коллектором.These new safety measures could lead to the addition of special devices in the core, designed to minimize the consequences of accidents with a meltdown of the core and to ensure the transfer of corium to the trap. The first proposed idea, namely the addition of transfer pipes in the core, was not entirely satisfactory, as it created a thermal-hydraulic bypass problem between the hot collector and the cold collector.
То же самое верно и для предложений относительно полностью или частично закрытых передающих трубах, так как несмотря на то, что они действительно отвечают требованиям герметичности между коллекторами, существует риск того, что они будут способствовать выделению газа в активной зоне (перекрытие в верхней части может привести к риску скопления газа внутри передающей трубы) или блокированию потока кориума (случай «плавкого» перекрытия в нижней части). Действительно, устройства с плавкими мембранами представляют риск для надежности плавления во время последовательности развития аварии с расплавлением активной зоны, что связано с трудностями моделирования и аттестации.The same is true for proposals for fully or partially closed transfer tubes, since although they do meet the sealing requirements between the headers, there is a risk that they will promote gas release in the core (closure at the top may lead to the risk of gas accumulation inside the transfer tube) or block the flow of corium (case of "melting" closure at the bottom). Indeed, fusible membrane devices pose a risk to the reliability of the meltdown during the accident sequence with a core meltdown, which is associated with difficulties in modeling and qualification.
Кроме того, в патентной литературе также предложены устройства для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны, в частности, предназначенные для переноса кориума.In addition, the patent literature also proposes devices for minimizing the consequences of accidents with core meltdown, in particular, those designed for corium transfer.
Например, японская заявка на патент JP H10-227884 A относится к концепции абсорбирующей сборки (регулирующего стержня), играющего роль при минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны. На шестиугольной трубе выполнены отверстия, которые выходят в межсборочное пространство, ограниченное соседними тепловыделяющими сборками. Основание сборки также открывается в это межсборочное пространство и, таким образом, позволяет охлаждать абсорбирующий стержень во время нормальной работы. Основание закрыто на своем конце. Во время аварии с плавлением тепловыделяющих элементов кориум расплавляет шестиугольную трубу тепловыделяющей сборки и попадает в межсборочное пространство. Затем он самотеком течет к основанию абсорбирующей сборки, где он хранится. В настоящей заявке подробно описаны аспекты перемещения кориума из зоны нейтронного потока и снижения реактивности. Однако, помимо того факта, что продвижение кориума может значительно замедлиться в маленьком поперечном сечении межсборочного пространства, эта концепция не предусматривает устройство для переноса кориума в ловушку, расположенную под активной зоной.For example, Japanese patent application JP H10-227884 A relates to the concept of an absorber assembly (control rod) that plays a role in minimizing the consequences of accidents with a meltdown of the core. A hexagonal tube has openings that open into an inter-assembly space limited by adjacent fuel assemblies. The base of the assembly also opens into this inter-assembly space and thus allows cooling of the absorber rod during normal operation. The base is closed at its end. During an accident with a meltdown of fuel elements, corium melts the hexagonal tube of the fuel assembly and falls into the inter-assembly space. It then flows by gravity to the base of the absorber assembly, where it is stored. The present application describes in detail the aspects of moving corium from the neutron flux zone and reducing reactivity. However, in addition to the fact that the advancement of corium may be significantly slowed down in the small cross-section of the inter-assembly space, this concept does not provide a device for transporting the corium to a trap located below the core.
Более того, американская патентная заявка US 2012/0201342 A1 относится к концепции тепловыделяющей сборки и реактора FNR с функцией отвода и извлечения кориума во время аварии с расплавлением активной зоны. Эта сборка включает в себя твердое тело в своей части под тепловыделяющими элементами, причем тело продырявливается с образованием ряда отверстий, позволяющих обеспечить охлаждение через внешнюю часть шестиугольной трубы во время последовательности развития аварии с расплавлением активной зоны с присутствием кориума внутри сборки. Тепловыделяющие элементы модифицированы с целью улучшения поведения во время аварии с расплавлением активной зоны. Конец основания сборки закрыт. Герметичный контейнер, который может содержать абсорбирующий материал, расположенный под нижней опорной плитой вертикально в совмещении со сборкой, действует как ловушка кориума. Эта заявка нацелена на перемещение и затем отвод кориума и предотвращение его продвижения в радиальном направлении в активной зоне. Однако возникает несколько недостатков: конец основания и верхняя часть контейнера представляют собой плавкие стенки, которые должны исчезнуть при контакте с кориумом, и устройства с плавкими мембранами обладают неудовлетворительной надежностью; интеграция устройства для отвода кориума в тепловыделяющую сборку, снабжаемую потоком сжатого натрия, представляет риск, связанный с затруднением нормального протекания потока кориума, если не остановлены первичные насосы; утолщение тела сборки в его нижней части значительно увеличивает количество облученных отходов и усложняет его изготовление. Кроме того, необходимо убедиться, что ряд отверстий не мешает теплогидравлике во время работы.Moreover, the US patent application US 2012/0201342 A1 relates to a concept of a fuel assembly and a FNR reactor with a function of removal and extraction of corium during a core meltdown accident. This assembly includes a solid body in its portion below the fuel elements, wherein the body is perforated to form a series of holes allowing for cooling through the outside of a hexagonal tube during a core meltdown accident sequence with the presence of corium inside the assembly. The fuel elements are modified to improve the behavior during a core meltdown accident. The end of the base of the assembly is closed. A sealed container, which may contain an absorbent material, is located below the lower support plate vertically in alignment with the assembly, acting as a corium trap. This application aims to move and then remove the corium and prevent it from moving radially in the core. However, several disadvantages arise: the end of the base and the top of the container are fusible walls that must disappear upon contact with the corium, and fusible membrane devices have poor reliability; the integration of a corium removal device into a fuel assembly supplied with a compressed sodium flow poses a risk of obstructing the normal flow of corium if the primary pumps are not stopped; the thickening of the assembly body at its bottom significantly increases the amount of irradiated waste and complicates its manufacture. In addition, it is necessary to ensure that a number of holes do not interfere with the thermal hydraulics during operation.
Кроме того, можно упомянуть принцип сборки FAIDUS (для тепловыделяющей сборки с внутренней структурой канала) от Японского агентства по атомной энергии. Таким образом, чтобы ограничить последствия ситуации аварии с расплавлением активной зоны со сценарием CDA (для аварии с разрушением активной зоны), в реакторе JSFR (японский реактор на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением) в конструкцию его тепловыделяющих сборок интегрировано устройство для минимизации последствий аварий, называемое FAIDUS. Из-за его характеристик с точки зрения реактивности нагрев, исходящий от CDA, и индуцированное кипение натрия вырабатывают локальный пик мощности (положительный эффект реактивности в случае слива натрия) в сборке JSFR. Таким образом, конструкция FAIDUS, интегрированная в тепловыделяющие сборки JSFR, направлена на быстрое извлечение жидкого топлива во избежание слишком большого уплотнения и возврата к критичности, которая слишком велика во время возникновения событий CDA. FAIDUS не является запатентованной концепцией, но был предметом нескольких международных сообщений.In addition, the FAIDUS (for Fuel Assembly with Internal Channel Structure) assembly principle of the Japan Atomic Energy Agency can be mentioned. Therefore, in order to limit the consequences of a core meltdown accident situation with a CDA (for Core Disintegration Accident) scenario, the JSFR (Japanese Sodium-Cooled Fast Reactor) reactor integrates an accident mitigation device called FAIDUS into the design of its fuel assemblies. Due to its reactivity characteristics, the heating from the CDA and the induced boiling of sodium generate a local power peak (a positive reactivity effect in the case of sodium drain) in the JSFR assembly. Therefore, the FAIDUS design integrated into the JSFR fuel assemblies aims to quickly extract the liquid fuel to avoid too much compaction and return to criticality, which is too high during the occurrence of CDA events. FAIDUS is not a patented concept, but has been the subject of several international reports.
Существует два альтернативных варианта сборок FAIDUS. В стандартном решении, которое было объектом углубленных исследований (расчетов и экспериментов), предложен маленький канал для протекания потока кориума, расположенного в углу шестиугольной трубы. Расплавленное топливо выгружается по нему в направлении верхней части сборки за счет движущей силы первого раннего скачка мощности, инициированного в сборках (внутреннего давления). В верхних частях активной зоны JSFR имеются улавливающие тарелки для приема выбрасываемого делящегося материала. Во втором варианте канал для выгрузки кориума расположен в центре пучка тепловыделяющих элементов. Расплавленное топливо должно отводиться по нему самотеком через нижнюю часть сборки. Этому варианту не придается особое значение, с одной стороны, из-за трудностей изготовления, и, с другой стороны, из-за того, что технические ограничения для создания переноса кориума в нижние структуры были определены как сильные.There are two alternative designs for FAIDUS assemblies. The standard solution, which has been the subject of extensive studies (calculations and experiments), proposes a small corium flow channel located in the corner of a hexagonal tube. The molten fuel is discharged through it towards the upper part of the assembly due to the driving force of the first early power step initiated in the assemblies (internal pressure). The upper parts of the JSFR core contain catcher trays to receive the ejected fissile material. The second design has a corium discharge channel located in the center of the fuel element bundle. The molten fuel is to be discharged through it by gravity through the lower part of the assembly. This design is not given much importance, on the one hand, due to manufacturing difficulties, and on the other hand, due to the fact that the technical limitations for creating a corium transport to the lower structures have been determined to be strong.
Следует отметить, что количества топлива, выброшенного через FAIDUS, недостаточно, чтобы избежать других последующих возвратов к критичности в остальной части активной зоны. И второй сценарий разгрузки топлива необходим через пустые конструкции абсорбирующих регулирующих стержней (для направляющей трубы регулирующего стержня (CRGT)), оставшихся в верхнем положении. Более того, возникают вопросы о правильном прохождении расплавленного топлива системы создания вакуума, препятствующей прохождению в основании CRGT. Наконец, даже если концепция FAIDUS имеет преимущество, связанное с тем, что слегка нарушает нейтронные характеристики активной зоны, интеграция канала для отвода кориума в тепловыделяющую сборку, снабжаемую потоком натрия под давлением, представляет риск затруднения надлежащего протекания потока кориума в том случае, если первичные насосы не останавливаются.It should be noted that the amount of fuel ejected via FAIDUS is not sufficient to avoid other subsequent criticality returns in the rest of the core. And a second fuel unloading scenario is required via the empty structures of the absorbent control rods (for the control rod guide tube (CRGT)) remaining in the upper position. Moreover, questions arise about the proper passage of the molten fuel through the vacuum generation system, which prevents it from passing through the base of the CRGT. Finally, even if the FAIDUS concept has the advantage of slightly disturbing the neutronic characteristics of the core, the integration of the corium bleed channel into the fuel assembly supplied by the pressurized sodium flow poses the risk of impeding the proper corium flow if the primary pumps are not stopped.
В заключение, стратегия отвода кориума с помощью верхней части тепловыделяющих сборок FAIDUS зависит от нейтронных и теплогидравлических характеристик активной зоны JSFR. Эту стратегию нельзя применить непосредственно к другой активной зоне FNR-Na.In conclusion, the corium removal strategy using the upper part of the FAIDUS fuel assemblies depends on the neutronic and thermal-hydraulic characteristics of the JSFR core. This strategy cannot be directly applied to another FNR-Na core.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Одна задача изобретения состоит в том, чтобы по меньшей мере частично удовлетворить упомянутые выше потребности и устранить недостатки, связанные с вариантами осуществления уровня техники.One object of the invention is to at least partially satisfy the above-mentioned needs and to eliminate the disadvantages associated with the embodiments of the prior art.
Более конкретно, изобретение направлено на улучшение поведения активной зоны реактора FNR-Na в случае аварии с полным расплавлением активной зоны. В частности, оно направлено на уменьшение последствий аварии с расплавлением активной зоны при сохранении целостности второго барьера (резервуара реактора) и герметизации третьего барьера безопасности (здания реактора и опорной плиты) из-за механических воздействий, вызванных во время аварии (например, выделение энергии, вызванное расширением паров расплавленных и затем испарившихся материалов), а также из-за тепловых эффектов, вызванных во время аварии (например, эрозии конструкций кориумом). В общем, изобретение направлено на соблюдение пределов радиоактивных выбросов, опасных для населения, и возвращение в безопасное состояние после аварии.More specifically, the invention is aimed at improving the behavior of the FNR-Na reactor core in the event of an accident with a complete meltdown of the core. In particular, it is aimed at reducing the consequences of an accident with a meltdown of the core while maintaining the integrity of the second barrier (the reactor vessel) and the sealing of the third safety barrier (the reactor building and the support plate) due to mechanical effects caused during the accident (e.g., energy release caused by the expansion of vapors of melted and then evaporated materials), as well as due to thermal effects caused during the accident (e.g., erosion of structures by corium). In general, the invention is aimed at maintaining the limits of radioactive emissions dangerous to the population and returning to a safe state after an accident.
Таким образом, задача настоящего изобретения, согласно одному из его аспектов, состоит в том, чтобы выполнить интегральный ядерный реактор на быстрых нейтронах, охлаждаемый жидкометаллическим теплоносителем, включающий в себя:Thus, the objective of the present invention, according to one of its aspects, is to implement an integral fast neutron nuclear reactor cooled by a liquid metal coolant, comprising:
- основной резервуар, подвешенный к защитной плите и включающий в себя объем теплоносителя и активную зону реактора, причем активная зона включает в себя множество тепловыделяющих сборок, установленных в нижнюю опорную плиту активной зоны ядерного реактора, поддерживаемую опорным поясом,- a main reservoir suspended from a protective plate and including a volume of coolant and an active zone of the reactor, wherein the active zone includes a plurality of fuel assemblies installed in a lower support plate of the active zone of a nuclear reactor supported by a support belt,
- первичный контур, интегрированный в основной резервуар и включающий в себя по меньшей мере один первичный насос, по меньшей мере один промежуточный теплообменник для отвода мощности, производимой активной зоной во время нормальной работы, и по меньшей мере один теплообменник для отвода остаточной мощности,- a primary circuit integrated into the main tank and comprising at least one primary pump, at least one intermediate heat exchanger for removing the power produced by the core during normal operation, and at least one heat exchanger for removing residual power,
- внутреннюю конструкцию, называемую реданом, разделяющую объем теплоносителя на по меньшей мере две зоны, образующие горячий коллектор на выходе активной зоны и холодный коллектор на выходе из упомянутого по меньшей мере одного промежуточного теплообменника,- an internal structure called a redan, dividing the volume of the coolant into at least two zones, forming a hot collector at the outlet of the active zone and a cold collector at the outlet of the mentioned at least one intermediate heat exchanger,
отличающийся тем, что активная зона реактора дополнительно включает в себя защитное устройство, предназначенное для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны, причем упомянутое защитное устройство состоит из по меньшей мере одного элементарного защитного устройства, расположенного рядом с по меньшей мере одной тепловыделяющей сборкой активной зоны, для переноса расплавленного топлива в холодный коллектор на в нижней части основного резервуара,characterized in that the reactor core additionally includes a protective device designed to minimize the consequences of accidents with core meltdown, wherein said protective device consists of at least one elementary protective device located near at least one fuel assembly of the core, for transferring melted fuel to a cold collector at the bottom of the main reservoir,
где упомянутое по меньшей мере одно элементарное защитное устройство содержит передающую трубу, полую и съемную, установленную в нижнюю опорную плиту активной зоны через первое отверстие в нижней опорной плите активной зоны, и полую сквозную трубу, проточно сообщающуюся с передающей трубой,wherein said at least one elementary protective device comprises a transfer tube, hollow and removable, installed in the lower support plate of the active zone through a first opening in the lower support plate of the active zone, and a hollow through tube in fluid communication with the transfer tube,
сквозная труба проходит через нижнюю опорную плиту активной зоны от первого отверстия ко второму отверстию, расположенному между нижней опорной плитой активной зоны и опорным поясом, и через опорный пояс от второго отверстия к третьему отверстию опорного пояса, открывающемуся в холодный коллектор в нижней части основного резервуара,the through pipe passes through the lower support plate of the core from the first opening to the second opening located between the lower support plate of the core and the support belt, and through the support belt from the second opening to the third opening of the support belt opening into the cold collector at the bottom of the main tank,
передающая труба содержит одно или более инжекционных сопел, находящихся внутри трубы и расположенных по меньшей мере частично на участке трубы, установленной в нижнюю опорную плиту активной зоны, при этом ориентированными к горячему коллектору, причем инжекционные сопла предназначены для подачи в них теплоносителя из нижней опорной плиты активной зоны,the transfer tube comprises one or more injection nozzles located inside the tube and located at least partially on a section of the tube installed in the lower support plate of the active zone, while oriented towards the hot collector, wherein the injection nozzles are intended for feeding coolant into them from the lower support plate of the active zone,
передающая труба включает в себя по меньшей мере одну зону уменьшенной толщины на своей внешней стенке, расположенную в зоне деления по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки, для увеличения скорости продырявливания внешней стенки в случае аварии с расплавлением активной зоны и обеспечения протекания расплавленного топлива от упомянутой по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки в передающую трубу,the transfer tube includes at least one zone of reduced thickness on its outer wall, located in the fission zone of at least one fuel assembly, to increase the rate of perforation of the outer wall in the event of an accident with melting of the core and to ensure the flow of molten fuel from the said at least one fuel assembly into the transfer tube,
и реактор дополнительно включает в себя устройство для извлечения расплавленного топлива, расположенное в холодном коллекторе в нижней части основного резервуара и расположенное в совмещении с третьим отверстием.and the reactor further includes a device for extracting molten fuel, located in the cold collector at the bottom of the main tank and located in alignment with the third opening.
Ядерный реактор на быстрых нейтронах согласно настоящему изобретению может дополнительно включать в себя один или более из следующих признаков, взятых по отдельности или в соответствии с любыми технически возможными комбинациями.The fast neutron nuclear reactor according to the present invention may further include one or more of the following features, taken individually or in any technically possible combinations.
Передающая труба может иметь внешние признаки традиционных тепловыделяющих сборок.The transfer tube may have the external features of traditional fuel assemblies.
Подача теплоносителя через инжекционные сопла на нижнюю опорную плиту предпочтительно осуществляется таким же образом, как и для традиционных тепловыделяющих сборок. Более того, установка передающей трубы в нижней опорной плите активной зоны предпочтительно выполняется вместо и в месте расположения традиционной тепловыделяющей сборки. Как и последняя, она легко снимается для удаления и замены.The coolant is preferably supplied through the injection nozzles to the lower support plate in the same manner as for conventional fuel assemblies. Moreover, the installation of the transfer tube in the lower support plate of the core is preferably carried out instead of and at the location of the conventional fuel assembly. Like the latter, it is easily removed for removal and replacement.
Передающая труба может преимущественно включать в себя головку, обеспечивающую возможность ее поддержания, основание, установленное на нижней опорной плите активной зоны, и полое тело с шестиугольным поперечным сечением между головкой и основанием.The transfer tube may advantageously include a head providing the ability to support it, a base mounted on the lower support plate of the active zone, and a hollow body with a hexagonal cross-section between the head and the base.
Основание может иметь поперечное сечение меньше, чем поперечное сечение полого тела. Верхняя часть основания может иметь форму воронки для облегчения прохождения расплавленного топлива. Нижняя часть основания может быть открытой для обеспечения потока расплавленного топлива к сквозной трубе.The base may have a cross-section smaller than the cross-section of the hollow body. The upper part of the base may be funnel-shaped to facilitate the passage of molten fuel. The lower part of the base may be open to allow the flow of molten fuel to the through pipe.
Более того, головка может включать в себя центральный канал, имеющий поперечное сечение меньше, чем поперечное сечение полого тела чтобы снизить риски выброса расплавленного топлива по направлению к горячему коллектору, и уменьшения поперечного сечения на границе с полым телом для облегчения отвода газов во время погружения в теплоноситель.Moreover, the head may include a central channel having a cross-section smaller than the cross-section of the hollow body in order to reduce the risks of ejection of molten fuel towards the hot collector, and a reduction in the cross-section at the boundary with the hollow body to facilitate the removal of gases during immersion in the coolant.
Кроме того, упомянутая по меньшей мере одна зона, имеющая уменьшенную толщину, может быть получена путем фрезерования внешней стенки передающей трубы.In addition, said at least one zone having a reduced thickness can be obtained by milling the outer wall of the transmission pipe.
Упомянутая по меньшей мере одна зона, имеющая уменьшенную толщину, может быть расположена на полом теле передающей трубы, и может находиться не в углах шестиугольного поперечного сечения полого тела для сохранения механической жесткости передающей трубы.The mentioned at least one zone having a reduced thickness may be located on the hollow body of the transmission pipe, and may not be located at the corners of the hexagonal cross-section of the hollow body in order to maintain the mechanical rigidity of the transmission pipe.
Кроме того, инжекционные сопла могут быть расположены в основании передающей трубы.In addition, injection nozzles can be located at the base of the transfer pipe.
Передающая труба может включать в себя по меньшей мере одно инжекционное сопло, имеющее кольцевую форму, в частности, единственное инжекционное сопло, имеющее кольцевую форму.The transfer pipe may include at least one injection nozzle having an annular shape, in particular a single injection nozzle having an annular shape.
В качестве альтернативы, передающая труба может включать в себя множество инжекционных сопел, равномерно распределенных в передающей трубе, в частности, три инжекционных сопла, образующих вершины равностороннего треугольника.Alternatively, the transfer tube may include a plurality of injection nozzles uniformly distributed within the transfer tube, in particular three injection nozzles forming the vertices of an equilateral triangle.
Кроме того, активная зона может включать в себя защитное устройство, состоящее из множества элементарных защитных устройств, предназначенных для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны, причем часть элементарных защитных устройств расположена по периферии активной зоны, содержащей тепловыделяющие сборки, а другая часть элементарных защитных устройств расположена в центральной части активной зоны, содержащей тепловыделяющие сборки.In addition, the active zone may include a protective device consisting of a plurality of elementary protective devices intended to minimize the consequences of accidents with meltdown of the active zone, wherein some of the elementary protective devices are located along the periphery of the active zone containing fuel assemblies, and another part of the elementary protective devices are located in the central part of the active zone containing fuel assemblies.
Каждое элементарное предохранительное устройство может быть прикреплено к тепловыделяющей сборке взаимно-однозначно.Each elementary safety device can be attached to a fuel assembly in a one-to-one manner.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Изобретение можно лучше понять, прочитав следующее далее подробное описание неограничивающих вариантов его осуществления и изучив схематичные и неполные фигуры, сопроводительных чертежей, на которых:The invention may be better understood by reading the following detailed description of non-limiting embodiments thereof and by studying the schematic and partial figures of the accompanying drawings, in which:
- фиг.1 иллюстрирует в осевом разрезе принцип конструкции «петлевого» ядерного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем;- Fig. 1 illustrates in axial section the design principle of a fast-neutron nuclear reactor with sodium coolant;
- фиг.2 иллюстрирует в осевом разрезе принцип конструкции «интегрального» ядерного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем;- Fig. 2 illustrates in axial section the design principle of an “integral” fast-neutron nuclear reactor with sodium coolant;
- фиг.3 иллюстрирует в осевом разрезе принцип отвода топлива, в частности, кориума, с помощью передающих труб в случае аварии с полным расплавлением активной зоны ядерного реактора на быстрых нейтронах;- Fig. 3 illustrates in axial section the principle of fuel removal, in particular corium, using transfer pipes in the event of an accident with a complete meltdown of the active zone of a fast neutron nuclear reactor;
- фиг.4 иллюстрирует в осевом разрезе принцип откачки топлива, в частности, кориума, через элементарное защитное устройство реактора согласно изобретению в случае аварии с полным расплавлением активной зоны реактора;- Fig. 4 illustrates in axial section the principle of pumping out fuel, in particular corium, through an elementary reactor protection device according to the invention in the event of an accident with a complete meltdown of the reactor core;
- фиг.5 иллюстрирует в частичном виде в перспективе деталь реализации полого тела передающей трубы элементарного защитного устройства реактора согласно изобретению;- Fig. 5 illustrates in partial perspective a detail of the implementation of the hollow body of the transfer tube of the elementary protective device of the reactor according to the invention;
- фиг.5A - сечение по линии AA (фиг.5);- Fig. 5A - section along line AA (Fig. 5);
- фиг.5B – сечение по линии BB (фиг5);- Fig. 5B – section along line BB (Fig. 5);
- фиг.6 иллюстрирует в осевом сечении вариант осуществления элементарного защитного устройства реактора согласно изобретению;- Fig. 6 illustrates in axial section an embodiment of an elementary reactor protection device according to the invention;
- фиг.6A – сечение по линии AA (фиг6);- Fig. 6A – section along line AA (Fig. 6);
- фиг.6B – сечение по линии BB (фиг6);- Fig. 6B – section along line BB (Fig. 6);
фиг.7 также иллюстрирует в осевом сечении другой вариант осуществления элементарного защитного устройства реактора согласно изобретению,Fig. 7 also illustrates in axial section another embodiment of the elementary reactor protection device according to the invention,
фиг.7A – сечение по линии AA на фиг7;Fig. 7A is a section along line AA in Fig. 7;
фиг.7B – сечение по линии BB на фиг7; иFig. 7B – section along line BB in Fig. 7; And
фиг.8 иллюстрирует на виде сверху пример конструкции активной зоны реактора согласно изобретению.Fig. 8 illustrates, in a top view, an example of the design of the reactor core according to the invention.
На всех этих чертежах идентичные ссылки могут обозначать идентичный или аналогичный элемент.In all these drawings, identical references may designate the same or similar element.
Более того, различные детали, показанные на чертежах, необязательно имеют один и тот же масштаб для того, чтобы сделать чертежи более удобочитаемыми.Moreover, the various parts shown in the drawings are not necessarily to the same scale in order to make the drawings more readable.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Фиг.1-3 уже были описаны выше со ссылкой на уровень техники и в общем контексте настоящего изобретения.Figs. 1-3 have already been described above with reference to the prior art and in the general context of the present invention.
Далее, со ссылкой на фиг.4-8, будут описаны особенности и конструктивные решения изобретения, которые позволяют минимизировать последствия гипотетической аварии с полным расплавлением активной зоны ядерного реактора на быстрых нейтронах, в частности, с натриевым охлаждением (FNR-Na), посредством переноса кориума в ловушку 41 нижней части 13 резервуара через набор передающих труб 40.Next, with reference to Figs. 4-8, the features and design solutions of the invention will be described, which make it possible to minimize the consequences of a hypothetical accident with a complete meltdown of the active zone of a fast neutron nuclear reactor, in particular, with sodium cooling (FNR-Na), by transferring corium into the trap 41 of the lower part 13 of the tank through a set of transfer pipes 40.
Следует отметить, что элементы, специфичные для ядерного реактора на быстрых нейтронах R, уже описанные выше со ссылкой на фиг.1-3, необязательно будут описаны снова. Таким образом, одинаковые ссылки обозначают одни и те же элементы. Более того, в примерах, описанных ниже, жидкометаллическим теплоносителем реактора R является натрий, хотя этот выбор никоим образом не является ограничивающим.It should be noted that the elements specific to the fast neutron nuclear reactor R, already described above with reference to Figs. 1-3, will not necessarily be described again. Thus, the same references designate the same elements. Moreover, in the examples described below, the liquid metal coolant of the reactor R is sodium, although this choice is in no way limiting.
Более того, следует отметить, что авторы изобретения работали над решением для охлаждения активной зоны за счет естественной конвекции с прямым гидравлическим путем, спускающимся от горячего коллектора к холодному коллектору, представленным во французской патентной заявке FR 3 053 827 A1. Однако настоящее изобретение относится к совершенно другой технической задаче, связанной с логикой минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны посредством гидравлического запирания пустой передающей трубы.Moreover, it should be noted that the inventors have worked on a solution for cooling the core by natural convection with a direct hydraulic path descending from the hot collector to the cold collector, presented in the French patent application FR 3 053 827 A1. However, the present invention relates to a completely different technical problem related to the logic of minimizing the consequences of accidents with core meltdown by hydraulically locking the empty transfer tube.
Процедуру обеспечения безопасности, включающую в себя быстрое удаление расплавленного топлива из активной зоны во избежание резких скачков мощности во время аварии с расплавлением активной зоны, разделяет международное сообщество, в частности, Япония. Однако технические средства, выбранные для ее осуществления, зависят от нейтронно-физических и теплогидравлических характеристик активной зоны и ее поведения во время аварийных сценариев. Таким образом, принцип настоящего изобретения, разработанный, в частности, в отношении активной зоны реактора ASTRID, отличается от решений уровня техники и, в частности, от принципов, принятых Японией в концепции тепловыделяющей сборки FAIDUS, представленной выше.The safety procedure, which includes the rapid removal of melted fuel from the core to avoid sudden power surges during a core meltdown accident, is shared by the international community, in particular by Japan. However, the technical means chosen for its implementation depend on the neutron-physical and thermal-hydraulic characteristics of the core and its behavior during accident scenarios. Thus, the principle of the present invention, developed in particular with respect to the ASTRID reactor core, differs from the solutions of the state of the art and, in particular, from the principles adopted by Japan in the FAIDUS fuel assembly concept presented above.
Действительно, одна из особенностей реактора ASTRID заключается в новаторской конструкции его гетерогенной активной зоны CFV (активной зоны с низким эффектом реактивности в случае слива натрия). Таким образом, скачок мощности, вызванный сливом натрия из сборки в аварийной ситуации, маловероятен. В таком сценарии задача подхода с минимизацией последствий аварий в реакторе ASTRID состоит в том, чтобы избежать значительного уплотнения распределения топлива по разрушающейся активной зоне и, таким образом, предотвратить мгновенную критичность, которая является слишком высокой. Для этого в активной зоне CFV должны быть предусмотрены дополнительные защитные устройства для достаточно быстрой выгрузки из активной зоны через проточные каналы расплавленного топлива, а именно кориума. На практике проточные каналы могут быть либо интегрированы в существующие сборки (тепловыделяющие элементы, регулирующие стержни и т.д.), либо образованы в полностью отдельных сборках, примыкающих к тепловыделяющим сборкам. Настоящее изобретение основано на второй возможности, а именно на использовании специальных передающих труб 40, чтобы не влиять на работу других узлов и максимально увеличить поперечное сечение каналов для удаления кориума.Indeed, one of the special features of the ASTRID reactor is the innovative design of its heterogeneous CFV core (low reactivity core in case of sodium leakage). Thus, a power surge caused by a sodium leakage from an assembly in an emergency is unlikely. In such a scenario, the challenge for the ASTRID mitigation approach is to avoid a significant compaction of the fuel distribution in the decaying core and thus prevent an immediate criticality that is too high. To this end, additional protective devices must be provided in the CFV core to ensure that the molten fuel, namely the corium, is removed from the core through flow channels sufficiently quickly. In practice, the flow channels can either be integrated into existing assemblies (fuel elements, control rods, etc.) or formed in completely separate assemblies adjacent to the fuel assemblies. The present invention is based on the second possibility, namely the use of special transfer pipes 40 so as not to affect the operation of other units and to maximize the cross-section of the channels for removing corium.
Более того, особенность этих объектов состоит в том, чтобы способствовать осевому переносу под действием силы тяжести жидкого топлива через нижние конструкции реактора (нижнюю опорную плиту и опорный пояс). Таким образом, часть или все расплавленное топливо в активной зоне может быть собрано только с помощью этих устройств в нижней части резервуара в ловушке 41 кориума, предназначенной для этой цели.Moreover, the peculiarity of these objects is to facilitate the axial transfer under the action of gravity of the liquid fuel through the lower structures of the reactor (the lower support plate and the support belt). Thus, part or all of the molten fuel in the core can be collected only by means of these devices in the lower part of the tank in the corium catcher 41 intended for this purpose.
Таким образом, изобретение основано на использовании гидравлической блокировочной системы в передающих трубах, не имеющей недостатков по сравнению с предыдущими решениями (плавкая стенка, байпас между горячим и холодным коллекторами, риск газовыделения, перенос кориума под первичным потоком и т.д.) и, с другой стороны, на оптимизации конструкции труб и их установки в активной зоне с учетом задачи минимизации последствий аварий.Thus, the invention is based on the use of a hydraulic blocking system in the transfer pipes, which does not have the disadvantages compared to previous solutions (fuse wall, bypass between hot and cold collectors, risk of gas release, transfer of corium under the primary flow, etc.) and, on the other hand, on the optimization of the design of the pipes and their installation in the active zone, taking into account the task of minimizing the consequences of accidents.
На фиг.4 проиллюстрирован в осевом сечении принцип отвода топлива, в данном случае в виде кориума, через защитное устройство, состоящее из по меньшей мере одного элементарного защитного устройства 45 реактора R согласно изобретению в случае аварии с полным расплавлением активной зоны 11 реактора.Fig. 4 illustrates in axial section the principle of removing fuel, in this case in the form of corium, through a protective device consisting of at least one elementary protective device 45 of the reactor R according to the invention in the event of an accident with a complete meltdown of the active zone 11 of the reactor.
Согласно изобретению активная зона 11 реактора R включает в себя защитное устройство, состоящее из по меньшей мере одного элементарного защитного устройства 45, предназначенного для минимизации последствий возможной аварии с расплавлением активной зоны.According to the invention, the active zone 11 of the reactor R includes a protective device consisting of at least one elementary protective device 45, designed to minimize the consequences of a possible accident with meltdown of the active zone.
Это элементарное защитное устройство 45 примыкает к тепловыделяющей сборке 43 активной зоны 11 и позволяет переносить расплавленный кориум в холодный коллектор 14 в нижней части основного резервуара 13.This elementary protective device 45 is adjacent to the fuel assembly 43 of the active zone 11 and allows the transfer of molten corium to the cold collector 14 in the lower part of the main reservoir 13.
Элементарное защитное устройство 45 включает в себя передающую трубу 40, напоминающую съемную полую конструкцию сборочного типа, которая размещается или устанавливается в нижней опорной плите 30 активной зоны через первое отверстие 50 на нижней опорной плите 30 активной зоны.The elementary protective device 45 includes a transfer tube 40, resembling a removable hollow structure of an assembly type, which is placed or installed in the lower support plate 30 of the active zone through the first opening 50 on the lower support plate 30 of the active zone.
Оно также включает в себя при продолжении передающей трубы 40 полую сквозную трубу 42, проточно сообщающуюся с передающей трубой 40. Эта сквозная труба 42 проходит через нижнюю опорную плиту 30 активной зоны от первого отверстия 50 ко второму отверстию 54, расположенному между нижней опорной плитой 30 активной зоны и опорным поясом 31, и через опорный пояс 31 от второго отверстия 54 к третьему отверстию 56 опорного пояса 31, чтобы открываться в холодный коллектор 14 при низком давлении, приблизительно 0 бар, по вертикали в соответствии с устройством 41 в виде улавливающей тарелки для извлечения расплавленного кориума, расположенного в холодном коллекторе 14 в нижней части основного резервуара 13.It also includes, in continuation of the transfer pipe 40, a hollow through pipe 42, in fluid communication with the transfer pipe 40. This through pipe 42 passes through the lower support plate 30 of the active zone from the first opening 50 to the second opening 54, located between the lower support plate 30 of the active zone and the support belt 31, and through the support belt 31 from the second opening 54 to the third opening 56 of the support belt 31, in order to open into the cold collector 14 at a low pressure, approximately 0 bar, vertically in accordance with the device 41 in the form of a catching plate for extracting molten corium, located in the cold collector 14 in the lower part of the main tank 13.
Функция нижней опорной плиты 30 активной зоны заключается в снабжении сборок холодным натрием под высоким давлением или приблизительно 3 бара. Для этого трубы защитной оболочки и основания сборок имеют радиальные отверстия, обращенные друг к другу. Кроме того, функция опорного пояса 31 состоит в том, чтобы поддерживать активную зону 11 и нижнюю опорную плиту 30 активной зоны.The function of the lower support plate 30 of the active zone is to supply the assemblies with cold sodium under high pressure or approximately 3 bar. For this purpose, the tubes of the protective shell and the base of the assemblies have radial openings facing each other. In addition, the function of the support belt 31 is to support the active zone 11 and the lower support plate 30 of the active zone.
Передающая труба 40 представляет собой узел, предназначенный для отвода кориума. Его внешняя архитектура предпочтительно идентична архитектуре других узлов в активной зоне 11 и имеет такие же средства сопряжения.The transfer tube 40 is a unit designed for the removal of corium. Its external architecture is preferably identical to the architecture of the other units in the active zone 11 and has the same coupling means.
Передающая труба 40 включает в себя головку 60 в верхней части, выполненную с возможностью ее поддержания, основание 62, позволяющее поддерживать трубу в нижней опорной плите 30 активной зоны, и полое тело 61 с шестиугольным поперечным сечением между головкой 60 и основанием 62.The transfer tube 40 includes a head 60 in the upper part, designed with the possibility of supporting it, a base 62, allowing the tube to be supported in the lower support plate 30 of the active zone, and a hollow body 61 with a hexagonal cross-section between the head 60 and the base 62.
Основание 62 незначительно отличается от такового других узлов активной зоны 11. Оно имеет поперечное сечение меньше, чем поперечное сечение полого тела 61. Кроме того, верхняя часть 62a основания 62 может иметь форму воронки для облегчения прохождения кориума внутрь основания 62, имеющего меньшее поперечное сечение. Более того, нижняя часть 62b основания 62 открыта, чтобы позволить потоку кориума течь к сквозной трубе 42 и, таким образом, к улавливающей тарелке 41 через нижнюю опорную плиту 30 активной зоны и опорный пояс 31. Это основание 62 дополнительно содержит инжекционные сопла 53, которые описаны ниже.The base 62 differs slightly from that of the other units of the active zone 11. It has a cross-section smaller than the cross-section of the hollow body 61. In addition, the upper part 62a of the base 62 can have the shape of a funnel to facilitate the passage of corium into the base 62, which has a smaller cross-section. Moreover, the lower part 62b of the base 62 is open to allow the flow of corium to flow to the through pipe 42 and, thus, to the catcher plate 41 through the lower support plate 30 of the active zone and the support belt 31. This base 62 additionally contains injection nozzles 53, which are described below.
Более того, головка 60 включает в себя центральный канал 60a, имеющий внутреннее поперечное сечение меньше, чем поперечное сечение полого тела 61, чтобы снизить риски удаления кориума через верхнюю часть в начале последовательности развития аварии с расплавлением активной зоны. Кроме того, нижняя часть головки 60 включает в себя сужения 60b поперечного сечения для облегчения отвода газа во время погружения сборки в натрий. Прочная конструкция стальной головки 60 также действует как нейтронный защитный экран, ограничивая осевые утечки нейтронов.Moreover, the head 60 includes a central channel 60a having an internal cross-section smaller than the cross-section of the hollow body 61 in order to reduce the risks of corium removal through the upper part at the beginning of the sequence of the development of an accident with a core meltdown. In addition, the lower part of the head 60 includes cross-sectional narrowings 60b to facilitate gas removal during the immersion of the assembly in sodium. The robust design of the steel head 60 also acts as a neutron shield, limiting axial neutron leaks.
Полое тело 61 не содержит внутренней конструкции и во время нормальной работы заполнено натрием. Во время аварии с расплавлением активной зоны это полое тело 61 продырявливается путем расплавления и образует, прежде всего, канал для потока кориума под действием силы тяжести к основанию 62.The hollow body 61 does not contain any internal structure and is filled with sodium during normal operation. During a core meltdown accident, this hollow body 61 is perforated by meltdown and forms, first of all, a channel for the flow of corium under the action of gravity to the base 62.
Что касается изложенного выше требования относительно возможности быстрой выгрузки кориума из зоны нейтронного потока и учитывая, что невозможно воздействовать на кинетику потока кориума внутри передающей трубы 40, в начале сценария аварии может быть получен выигрыш по времени за счет ускорения продырявливания полого тела 61 кориумом, выходящим из соседних тепловыделяющих сборок 43. Более быстрое повышение температуры полого тела 61 достигается за счет уменьшения его тепловой инерции путем уменьшения его толщины.With regard to the above requirement regarding the possibility of rapid unloading of corium from the neutron flux zone and taking into account that it is impossible to influence the kinetics of the corium flow inside the transfer tube 40, at the beginning of the accident scenario a gain in time can be obtained by accelerating the perforation of the hollow body 61 by corium coming out of the adjacent fuel assemblies 43. A faster increase in the temperature of the hollow body 61 is achieved by reducing its thermal inertia by reducing its thickness.
Таким образом, как показано на фиг.5, 5A и 5B, передающая труба 40 включает в себя по меньшей мере одну зону 65 уменьшенной толщины на своей внешней стенке 66, расположенную напротив зоны ZF деления по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки 43, для увеличения скорости продырявливания внешней стенки 66 в случае аварии с расплавлением активной зоны и обеспечения протекания потока кориума из по меньшей мере одной упомянутой тепловыделяющей сборки 43 в передающую трубу 40.Thus, as shown in Fig. 5, 5A and 5B, the transfer tube 40 includes at least one zone 65 of reduced thickness on its outer wall 66, located opposite the fission zone ZF of at least one fuel assembly 43, to increase the rate of perforation of the outer wall 66 in the event of an accident with a meltdown of the core and to ensure the flow of corium from at least one mentioned fuel assembly 43 into the transfer tube 40.
Действительно, это конструктивное решение применимо только к зоне передающей трубы 40, наиболее подверженной контакту с кориумом, то есть к полому телу 61, обращенному к зоне ZF деления. Разумеется, осевое расположение на полом теле 61 зоны (зон) уменьшенной толщины 65 может быть оптимизировано с помощью подходящих расчетов.Indeed, this design solution is applicable only to the area of the transfer tube 40 that is most exposed to contact with the corium, i.e. to the hollow body 61 facing the division zone ZF. Of course, the axial arrangement on the hollow body 61 of the zone(s) of reduced thickness 65 can be optimized by means of suitable calculations.
С производственной точки зрения одна или более зон уменьшенной толщины 65 могут быть получены путем фрезерования внешней стенки 66 передающей трубы 40, в частности, путем фрезерования ее внешних поверхностей. Преимущество этого решения состоит в том, что вначале используется полностью стандартная труба, при этом операция фрезерования не представляет каких-либо технических трудностей. Фрезерование выполняется только на поверхностях, и не под углами шестиугольного поперечного сечения полого тела 61 таким образом, чтобы сохранить хорошую механическую жесткость и, таким образом, выполнить упомянутую выше функцию противодействия механическим нагрузкам во время этапов жизненного цикла.From a production point of view, one or more zones of reduced thickness 65 can be obtained by milling the outer wall 66 of the transfer tube 40, in particular by milling its outer surfaces. The advantage of this solution is that a completely standard tube is used at the beginning, whereby the milling operation does not present any technical difficulties. The milling is carried out only on the surfaces, and not at the angles of the hexagonal cross-section of the hollow body 61, so as to maintain good mechanical rigidity and thus fulfill the above-mentioned function of counteracting mechanical loads during the life cycle stages.
Решение, связанное с фрезерованием, является более предпочтительным, чем то, которое включает в себя, например, изготовление и последующее соединение путем сварки участка трубы, имеющей уменьшенную толщину, с другими участками трубы, имеющими стандартную толщину. Действительно, изготовление таких труб и выполнение их сварных швов сопряжено с многочисленными трудностями.The milling solution is preferable to the one that involves, for example, manufacturing and then joining by welding a section of pipe of reduced thickness to other sections of pipe of standard thickness. Indeed, manufacturing such pipes and performing their welds is associated with numerous difficulties.
Более того, согласно настоящему изобретению и со ссылкой на фиг.6-7B передающая труба 40 содержит одно или более инжекционных сопел 53, находящихся внутри основания 62 и расположенных по меньшей мере частично в полом теле 62 трубы 40, установленной в нижней опорной плите 30 активной зоны, при этом ориентированных к горячему коллектору 12, причем инжекционные сопла 53 предназначены для подачи в них теплоносителя из нижней опорной плиты 30 активной зоны.Moreover, according to the present invention and with reference to Figs. 6-7B, the transfer tube 40 comprises one or more injection nozzles 53 located inside the base 62 and located at least partially in the hollow body 62 of the tube 40 installed in the lower support plate 30 of the core, while oriented towards the hot collector 12, wherein the injection nozzles 53 are intended to supply coolant to them from the lower support plate 30 of the core.
В данном документе натрий под «высоким давлением» подается в эти сопла 53 с нижней опорной плиты 30 активной зоны, аналогично тепловыделяющим сборкам 43. Размер этих сопел 53 по диаметру и числу определяется таким образом, что противодавление, создаваемое этим впрыском, как можно точнее компенсировало потерю напора промежуточных теплообменников во время работы, который отражает разность давлений между коллекторами 12, 14. Таким образом, скорость потока, поступающего в горячий коллектор 12 в верхней части передающей трубы 40 почти равна нулю и нейтрализуется в случае остановки первичных насосов, при этом пониженная разность давлений между коллекторами 12, 14 равна нулю. Однако скорость потока, выходящего из нижней части этой передающей трубы 40, соответствует скорости потока в инжекционных соплах 53. Этот выходящий поток отклоняется в холодный коллектор 14 через сквозные трубы 42, нижнюю опорную плиту 30 активной зоны и опорный пояс 31.In this document, sodium under "high pressure" is supplied to these nozzles 53 from the lower support plate 30 of the core, similar to the fuel assemblies 43. The size of these nozzles 53 in diameter and number is determined in such a way that the back pressure created by this injection compensates as accurately as possible for the loss of pressure of the intermediate heat exchangers during operation, which reflects the pressure difference between the collectors 12, 14. Thus, the flow rate entering the hot collector 12 in the upper part of the transfer pipe 40 is almost zero and is neutralized in the event of a stop of the primary pumps, while the reduced pressure difference between the collectors 12, 14 is zero. However, the velocity of the flow exiting the lower part of this transfer pipe 40 corresponds to the velocity of the flow in the injection nozzles 53. This exiting flow is deflected into the cold collector 14 through the through pipes 42, the lower support plate 30 of the active zone and the support belt 31.
Противодавление, создаваемое нагнетанием натрия, подаваемого первичными насосами, блокирует поток натрия, спускающийся в шестиугольной передающей трубе 40 на всех скоростях перекачки. Таким образом, при нормальной работе реактора R, то есть, когда нет ни гидравлического байпаса между коллекторами 12, 14, ни верхнего закрытия трубы (нет выделения газа), выполняется сформулированное выше требование обеспечения герметичности между горячим коллектором 12 и холодным коллектором 14.The back pressure created by the injection of sodium supplied by the primary pumps blocks the flow of sodium descending in the hexagonal transfer pipe 40 at all pumping speeds. Thus, during normal operation of the reactor R, i.e., when there is neither a hydraulic bypass between the collectors 12, 14, nor an upper closure of the pipe (no gas release), the above-formulated requirement for ensuring tightness between the hot collector 12 and the cold collector 14 is fulfilled.
Аналогичным образом, в случае последовательности развития аварии с расплавлением активной зоны, и если первичные насосы все еще работают, полученная гидравлическая блокировка не создает возрастающей скорости потока теплоносителя, способной противодействовать переносу кориума к улавливающей тарелке 41. Это способствует соблюдению перечисленного выше требования о возможности быстрой выгрузки кориума из зоны нейтронного потока. Тот факт, что передающая труба 40 остается открытой и не закрывается у своего основания стенкой плавкого типа, также способствует выполнению этого требования за счет отсутствия блокировки или замедления потока кориума к улавливающей тарелке 41. Возможен также случай с кольцевым инжектором 53, описанным ниже со ссылкой на фиг.7-7B, который сводит к минимуму препятствия для протекания потока кориума внутри основания 62.Similarly, in the case of a core meltdown accident sequence, and if the primary pumps are still running, the resulting hydraulic blockage does not create an increasing coolant flow rate capable of counteracting the transfer of corium to the catcher plate 41. This helps to meet the above-mentioned requirement for the ability to quickly unload corium from the neutron flux zone. The fact that the transfer tube 40 remains open and is not closed at its base by a fusible wall also helps to meet this requirement due to the absence of blocking or slowing down the corium flow to the catcher plate 41. It is also possible to have an annular injector 53, described below with reference to Figs. 7-7B, which minimizes the obstruction of the corium flow inside the base 62.
Таким образом, на фиг.6, 6A и 6B показан конкретный вариант осуществления передающей трубы 40, имеющей три инжекционных сопла 53 и содержащей круглое внутреннее поперечное сечение для основания 62 и шестиугольную внешнюю форму для полого тела 61, как для стандартных тепловыделяющих сборок. Эти три сопла 53 образуют вершины равностороннего треугольника.Thus, in Fig. 6, 6A and 6B, a specific embodiment of the transfer tube 40 is shown, having three injection nozzles 53 and comprising a circular internal cross-section for the base 62 and a hexagonal external shape for the hollow body 61, as for standard fuel assemblies. These three nozzles 53 form the vertices of an equilateral triangle.
Более того, на фиг.7, 7A и 7B показан другой вариант осуществления, который отличается от вариантов осуществления, показанных на фиг.6, 6A и 6B тем, что три сопла 53, расположенные в поперечном сечении в вершинах равностороннего треугольника, заменены на одиночное инжекционное сопло 53, имеющее кольцевую форму и находящееся в непосредственном контакте с внутренней стенкой основания 62. Эта кольцевая форма инжекционного сопла 53 показана, в частности, на фиг.7A.Moreover, Fig. 7, 7A and 7B show another embodiment which differs from the embodiments shown in Fig. 6, 6A and 6B in that the three nozzles 53 located in cross-section at the vertices of an equilateral triangle are replaced by a single injection nozzle 53 having an annular shape and being in direct contact with the inner wall of the base 62. This annular shape of the injection nozzle 53 is shown, in particular, in Fig. 7A.
Кроме того, на фиг.8 показан на виде сверху пример конструкции активной зоны 11 реактора R согласно изобретению.In addition, Fig. 8 shows, in a top view, an example of the design of the active zone 11 of the reactor R according to the invention.
Таким образом, активная зона 11 включает в себя защитное устройство, состоящее из множества элементарных защитных устройств 45, предназначенных для минимизации последствий аварий с расплавлением активной зоны. Часть элементарных защитных устройств 45 расположена по периферии активной зоны 11, содержащей тепловыделяющие сборки 43, и другая часть элементарных защитных устройств 45 расположена в центральной части активной зоны 11, содержащей тепловыделяющие сборки 43.Thus, the active zone 11 includes a protective device consisting of a plurality of elementary protective devices 45 intended to minimize the consequences of accidents with melting of the active zone. Part of the elementary protective devices 45 is located along the periphery of the active zone 11 containing fuel assemblies 43, and another part of the elementary protective devices 45 is located in the central part of the active zone 11 containing fuel assemblies 43.
Таким образом, большая часть передающих труб 40 расположена по периферии активной зоны для того, чтобы ограничить продвижение расплавленной ванны в радиальном направлении. Некоторые передающие трубы 40 также расположены в центральной части активной зоны для того, чтобы вывести часть кориума как можно раньше. Установка центральных труб 40 должна соответствовать нейтронным исследованиям, направленным на определение числа и расстояния между поглощающими стержнями, а также для управления и остановки реактора R.Thus, most of the transfer tubes 40 are located on the periphery of the core in order to limit the radial advance of the molten bath. Some transfer tubes 40 are also located in the central part of the core in order to remove part of the corium as early as possible. The installation of the central tubes 40 must correspond to neutron studies aimed at determining the number and distance between the absorber rods, as well as for the control and shutdown of the reactor R.
Выбор числа и расстояния между передающими трубами 40 внутри и по периферии активной зоны основывается на результатах расчетов сценариев аварий с расплавлением активной зоны с помощью кода, имитирующего продвижение кориума внутри активной зоны 11. Отыскивается лучший компромисс между ограниченным числом труб 40, чтобы не ухудшать нейтронные характеристики, позволяя при этом отвести удовлетворительный объем кориума за короткое время.The choice of the number and spacing of the transfer tubes 40 inside and around the core is based on the results of calculations of core meltdown accident scenarios using a code simulating the movement of corium inside the core 11. The best compromise is sought between the limited number of tubes 40 so as not to degrade the neutron performance while allowing a satisfactory volume of corium to be removed in a short time.
То же самое верно для оптимального определения числа центральных труб 40 (по возможности ранняя выгрузка в зависимости от нейтронных характеристик) и числа труб 40 по периферии активной зоны 11 (ограниченное число в зависимости от пространственного расположения кориума, подлежащего выгрузке).The same is true for the optimal determination of the number of central tubes 40 (earliest possible unloading depending on neutron characteristics) and the number of tubes 40 around the periphery of the core 11 (limited number depending on the spatial arrangement of the corium to be unloaded).
Следует также отметить, что установка труб 40 для переноса кориума вместо тепловыделяющих сборок 43 в активной зоне 11 приводит к снижению мощности последней. Чтобы не ухудшать нейтронные характеристики активной зоны 11, можно компенсировать потерю мощности за счет увеличения числа тепловыделяющих сборок 43 и, следовательно, диаметра активной зоны 11. Этот вариант нежелателен, так как он приведет к прямому увеличению затрат, связанных с увеличением размеров резервуара 13 и здания реактора, которые связаны с увеличением затрат на изготовление, установку и демонтаж тепловыделяющих сборок 43.It should also be noted that the installation of pipes 40 for transferring corium instead of fuel assemblies 43 in the active zone 11 leads to a decrease in the power of the latter. In order not to worsen the neutron characteristics of the active zone 11, it is possible to compensate for the loss of power by increasing the number of fuel assemblies 43 and, consequently, the diameter of the active zone 11. This option is undesirable, since it will lead to a direct increase in costs associated with an increase in the dimensions of the reservoir 13 and the reactor building, which are associated with an increase in the costs of manufacturing, installing and dismantling fuel assemblies 43.
Таким образом, альтернативно можно увеличить мощность, не увеличивая число тепловыделяющих сборок 43, а, скорее, увеличивая концентрацию плутония (Pu) или другого делящегося материала в используемом оксидном топливе (U, Pu)O2. Однако это необходимо делать осторожно, чтобы соблюсти предел максимальной концентрации Pu, установленный обратной связью по излучению и производственными мощностями. Требуются нейтронные исследования, чтобы в конечном итоге убедиться, что соблюдается критерий максимальной линейной мощности в тепловыделяющих элементах.Thus, an alternative way to increase the power is not to increase the number of fuel assemblies 43, but rather to increase the concentration of plutonium (Pu) or other fissile material in the oxide fuel (U, Pu)O 2 used. However, this must be done carefully to meet the maximum Pu concentration limit set by radiation feedback and production capacity. Neutron studies are required to ultimately ensure that the maximum linear power criterion in the fuel elements is met.
Разумеется, изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники могут внести в него различные модификации.Of course, the invention is not limited to the above-described embodiments. Specialists in the field of technology can make various modifications to it.
В частности, жидкометаллический теплоноситель может быть другим, чем натрий, таким, например, как свинец или свинец-висмут, помимо прочего.In particular, the liquid metal coolant may be other than sodium, such as lead or lead-bismuth, among others.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2008401 | 2020-08-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021123261A RU2021123261A (en) | 2023-02-06 |
RU2833667C2 true RU2833667C2 (en) | 2025-01-28 |
Family
ID=
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4442065A (en) * | 1980-12-01 | 1984-04-10 | R & D Associates | Retrofittable nuclear reactor core catcher |
GB2236210A (en) * | 1989-08-30 | 1991-03-27 | Rolls Royce & Ass | Core catchers for nuclear reactors |
DE19524882A1 (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-18 | Commissariat Energie Atomique | Device for capture of molten core following a nuclear reactor melt-down |
RU2169953C2 (en) * | 1999-08-12 | 2001-06-27 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Nuclear-reactor core melt trap |
RU2206929C1 (en) * | 2001-10-17 | 2003-06-20 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Nuclear reactor molten core catcher |
RU100327U1 (en) * | 2010-06-17 | 2010-12-10 | Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП") | MELT LOCALIZATION DEVICE |
US20120201342A1 (en) * | 2009-10-16 | 2012-08-09 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Nuclear fuel assembly and nuclear reactor comprising at least one such assembly |
RU2608826C2 (en) * | 2015-06-01 | 2017-01-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Device for passive protection of nuclear reactor |
KR101752215B1 (en) * | 2016-09-28 | 2017-06-29 | 포항공과대학교 산학협력단 | Melted core catcher for fragmentation. |
RU2696612C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-08-05 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Melt localization device |
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4442065A (en) * | 1980-12-01 | 1984-04-10 | R & D Associates | Retrofittable nuclear reactor core catcher |
GB2236210A (en) * | 1989-08-30 | 1991-03-27 | Rolls Royce & Ass | Core catchers for nuclear reactors |
DE19524882A1 (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-18 | Commissariat Energie Atomique | Device for capture of molten core following a nuclear reactor melt-down |
RU2169953C2 (en) * | 1999-08-12 | 2001-06-27 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Nuclear-reactor core melt trap |
RU2206929C1 (en) * | 2001-10-17 | 2003-06-20 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Nuclear reactor molten core catcher |
US20120201342A1 (en) * | 2009-10-16 | 2012-08-09 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Nuclear fuel assembly and nuclear reactor comprising at least one such assembly |
RU100327U1 (en) * | 2010-06-17 | 2010-12-10 | Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП") | MELT LOCALIZATION DEVICE |
RU2608826C2 (en) * | 2015-06-01 | 2017-01-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Device for passive protection of nuclear reactor |
KR101752215B1 (en) * | 2016-09-28 | 2017-06-29 | 포항공과대학교 산학협력단 | Melted core catcher for fragmentation. |
RU2696612C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-08-05 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Melt localization device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cinotti et al. | Lead-cooled system design and challenges in the frame of Generation IV International Forum | |
Carelli et al. | The design and safety features of the IRIS reactor | |
Triplett et al. | PRISM: a competitive small modular sodium-cooled reactor | |
Silin et al. | The light water integral reactor with natural circulation of the coolant at supercritical pressure B-500 SKDI | |
Adamov et al. | The next generation of fast reactors | |
US20160019988A1 (en) | Containment for a water cooled and moderated Nuclear Reactor | |
Schulenberg et al. | Super-critical water-cooled reactors | |
US10147506B2 (en) | Conformal core cooling and containment structure | |
KR100813939B1 (en) | Passive emergency core cooling system with integrated nuclear reactor with safety protective container | |
Stosic et al. | Boiling water reactor with innovative safety concept: The Generation III+ SWR-1000 | |
KR101250479B1 (en) | Apparatus for safety improvement of passive type emergency core cooling system with a safeguard vessel and Method for heat transfer-function improvement using thereof | |
US8559585B2 (en) | Cold shutdown assembly for sodium cooled reactor | |
RU2833667C2 (en) | Integrated fast neutron nuclear reactor which includes protective device designed to minimize consequences of accidents with core melting | |
Delmastro et al. | CAREM: An advanced integrated PWR | |
Pope et al. | Experimental Breeder Reactor II | |
Gaudet et al. | Conceptual plant layout of the Canadian generation IV supercritical water-cooled reactor | |
Uspuras et al. | Specific features of the RBMK-1500 reactor and BDBA management | |
Mansani et al. | The designs of an experimental ADS facility (XT-ADS) and of a European Industrial Transmutation Demonstrator (EFIT) | |
CN114078604A (en) | Integral fast neutron reactor including safety equipment for mitigating core meltdown events | |
Misak | History, specific design features, and evolution of VVER reactors | |
Mikityuk et al. | RBEC-M lead-bismuth cooled fast reactor: optimization of conceptual decisions | |
Zubkov et al. | Comparative Safety Assessment of Supercritical Water-Cooled Nuclear Reactors (VVÉR SKDI) | |
JP2718855B2 (en) | Nuclear fuel channel and its own safe water cooled tube reactor | |
Marguet | Pressurized Water Reactors of the Twenty-First Century | |
Polidoro et al. | Preliminary analysis of in-vessel corium confinement and cooling in a large sodium fast reactor |