压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统

本发明属于核动力领域，其中属于确保原子能发电站(核电站)安全的机器，能在发生导致堆芯熔化、反应堆容器的破坏、熔化物释放到核电站密封安全壳空间的严重事故时所使用。

组成最大辐射性危险的是的是伴随堆芯物料熔化的事故，是在主动和被动安全系统失效(装备成分破坏)与正常操作系统失效的不同结合的情况下会发生的，或者是在核电站完全断电且在核电站设计图指定的时间阶段内以确保堆芯应急冷却而不可能供电时会发生的事故。

在这种事故的情况下，堆芯中融化的物料——堆芯熔化物，通过熔化堆内结构，流出到外边，并且由于其中剩余的发热量，会破损最后一个不让辐射性产物释放到外部环境的障碍——核电站的密封安全壳的完整性。

为避免此类现象，必须定域由反应堆课题流出来的堆芯熔化物，直到堆芯熔化物所有成分的结晶为止确保其连续冷却。该功能由核反应堆堆芯熔化物冷却和定域系统执行，这一系统预防核电站的密闭安全壳收到破损，从而在核反应堆严重事故的情况下防护人口和环境免受辐射作用。

已所知的压水核反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统【1】，包括在反应堆容器底板之下安装且装有可冷却的外壳的堆芯熔化物捕集器，该外壳由内外壁组成，在内外壁之间有填补料以及用于冲淡熔化物的，在上述多层容器中容下的填充物。

此类系统的缺陷是以熔化物捕集器结构特性为原因的可靠性低，此情况下，在反应堆容器中的超压以及堆芯熔化物流出点与其在熔化物捕集器中接受点之间的位差两种因素作用下，堆芯熔化物对捕集器容器的基础，对其圆锥形和环形部分起到热机械作用，从而导致在优先区域内发生高热量集中，结果导致捕集器壳体底部的果过热，其在热机械作用下会被破损。

已所知的压水核反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统【2】，包括在反应堆容器底板之下安装且装有可冷却的外壳的堆芯熔化物捕集器，该外壳由内外壁组成，在内外壁之间有填补料，在内外层之间布置受力加劲肋，以及用于冲淡熔化物的，在上述多层容器中容下的填充物。

此类系统的缺陷是以熔化物捕集器结构特性为原因的可靠性低，此情况下，在反应堆容器中的超压以及堆芯熔化物流出点与其在熔化物捕集器中接受点之间的位差两种因素作用下，堆芯熔化物对捕集器容器的基础，对其圆锥形和环形部分起到热机械作用，从而导致在优先区域内发生高热量集中，结果导致捕集器壳体底部的果过热，其在热机械作用下会被破损。

已所知的压水核反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统【3】，包括在反应堆容器底板之下安装且装有可冷却的外壳的堆芯熔化物捕集器，该外壳由内外组成，在内外壁之间有填补料以及用于冲淡熔化物的，在上述多层容器中容下的填充物。

此类系统的缺陷是以熔化物捕集器结构特性为原因的可靠性低，此情况下，在反应堆容器中的超压以及堆芯熔化物流出点与其在熔化物捕集器中接受点之间的位差两种因素作用下，堆芯熔化物对捕集器容器的基础，对其圆锥形和环形部分起到热机械作用，从而导致在优先区域内发生高热量集中，结果导致捕集器壳体底部的果过热，其在热机械作用下会被破损。

所申请发明的技术结果处于压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统可靠性的提高。

所申请发明所针对解决的任务是，提高从熔化物排除热量的效率以及提高结构的可靠性。

所推出的任务解决通过，在包括由内外壳组成且在其间填装填补料、放在捕集器内壳里面用于熔化物冲淡的填充物而组成的，在反应堆容器地板之下安装的熔化物捕集器的压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统中，按照发明，在熔化物捕集器内壳之内额外部署由中心圆筒、受力加劲肋、在受力加劲肋之间布设斜片、确保缓冲器在熔化物捕集器壳体上固定缓冲器的固定件组成的缓冲器。

此外，位于压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统中缓冲器斜片厚度h

此外，在压水反应堆堆芯熔化物冷却和定域系统中，熔化物捕集器壳体在下部内测设有站在壳体地板且与其连接的内部径向支撑。

此外，在压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统中，壳体内部径向支撑通过固定件连接到缓冲器，同时每个径向支撑和固定件均具有圆形或椭圆形的开口。

所申请发明的再一个特征是在熔化物捕集器内部安装的缓冲器，由中心圆筒、连接到中心圆筒的受力加劲肋、位于受力加劲肋的斜片、确保缓冲器在熔化物壳体上固定缓冲器的固定件组成，该缓冲器确保捕集器壳体地板免受堆芯熔化物流股与例如反应堆容器地板破块那样飞散物品造成的破损，并且通过在填充物上均匀分布熔化物力学能量，确保位于壳体下部的一部分填充物免受堆芯熔化物过热流股起到的直接作用。

所申请发明的再一个特征是，缓冲器斜片厚度h

所申请发明的再一个特征是，熔化物捕集器在下部内存设有站在壳体地板且与其连接的内部径向支撑，从而确保捕集器壳体温度热膨胀并在地板受到非轴线对称的热负载的情况下免除壳体地板破损的风险，不像采用环状、扇形、弦型支撑，其在壳体地板热膨胀的情况下，导致额外的径向和方位机械负载，结果造成地板的非设计变形、导致形成裂缝以及结构完整性的破坏。

所申请发明的再一个特征是，壳体的内部径向支撑通过固定件连接到缓冲器，同时每个径向支撑和缓冲器具有圆形和椭圆形开孔，在开孔之间有保证间隔，该间隔确保固定件圆形或椭圆形构件在起到抗剪和抗压作用以外，还起到抗弯作用。例如，作为圆形构建可以采用螺螺桩、销、转轴或管件，其还能通过挤压吸收能量。

在图1上所示的是按照所申请发明制成的压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统，包括在捕集器中安装的缓冲器和填充物。

所申请的发明工作如下。

在图一按照所申请的发明所示的是包括由内外(4、5)壳组成且在其间填装填充料(6)、放在熔化物(3)捕集器(2)内壳(4)内部且用于冲淡熔化物(3)的填充物(7)而组成的，在反应堆容器地板之下安装的熔化物(3)捕集器(2)的压水反应堆堆芯熔化物定域和冷却系统，同时在熔化物(3)捕集器(2)内壳(4)之内额外部署由中心圆筒(9)、连接到中心圆筒体(9)的受力加劲肋(10)、在受力加劲肋(10)之间布设的斜片(11)、确保缓冲器(8)在熔化物(3)捕集器(2)壳体上固定缓冲器(8)的固定件(12)组成的缓冲器(8)。

在反应堆容器破坏时，堆芯熔化物(3)在静水压力和超压作用下，开始释放到熔化物(3)捕集器(2)内壳(4)，接触到填充物(7)。

填充物(7)确保堆芯熔化物(3)在捕集器范围内的均匀分布，适用于堆芯熔化物更加氧化以及予以减少立体放热并使释放能量的堆芯熔化物和熔化物(3)捕集器(2)外部面积的更加换热面积，并且促进让堆芯熔化物燃料含量组分在钢铁层之上漂浮起来创造条件。填充料(7)可以用含有氧化铁、氧化铝的钢铁和氧化物成分作成，设有用于不仅在圆筒部分，而且在底部圆锥形体积内分布分布堆芯熔化物。

钢铁质和氧化物组件组合成圆柱形料盒。一般的情况下，填充物(7)至少包括在捕集器地板上安装的第一个料盒(13)、在第一个料盒(13)之上安装的第二个料盒(14)、以及在第二个料盒之上安装的第三个料盒(15)。第三个料盒(15)，同样的，可以由几个上下堆垛安装的料盒组成。

在受力加劲肋(10)之间位于的缓冲器(8)斜片(11)，在受力加劲肋(10)之间的每个分段中安装1个到5个。斜片(11)多于5个的数量不给予附加的分布效果，由于为了保证确保过热熔化物(3)流股偏转向填充物(7)必要的倾斜角度(11)，斜片(11)的厚度应该减小。

内壳(4)径向支撑的(16)数量，在从3个到10个的范围内指定。内壳(4)径向支撑(16)少于3个的数量不确保冲击力学能量吸收的有效作用，因为在这种情况下冲击作用区域没有分布到壳体的地板，反而在其局部区域上集中，从而能导致其破坏。内壳(4)径向支撑(16)多于10个的数量不给予再分布效果的增大，要求受力加劲肋(10)厚度的减小，因为这个对其对反应堆容器地板破块掉落引起的冲击力学能量吸收和分布的能力，以及在熔化物流出反应堆容器的情况下负面影响到其吸收熔化物(3)流股能量的能力起到负面影响。

在堆芯熔化物(3)从反应堆容器释放到填充物(7)的早期阶段上，缓冲器(8)对第一个料盒(13)确保保护，让其避免由堆芯熔化物(3)流股与飞散物品(反应堆容器地板破块、容器内机械破块、之上所部署热保护的破块)的毁灭，以及为第二个料盒(14)和在第二个料盒之上直接安装的第三个料盒(15)确保保护，让其避免由飞散物品的毁灭。

除了机械保护免受飞散物品之外，缓冲器(8)确保流体力学保护，让第一个料盒(13)免受堆芯熔化物(3)过热流股的直接作用。堆芯熔化物在从反应堆容器流出过程中被毁灭和被熔化时的缓冲器在第一个、第二个和第三个料盒(13、14、15)之间再分部熔化物的力学能量。在突发主要包括液态过热钢铁的大量熔化物(3)的进入时，借助缓冲器的平面流体力学性偏转熔化的金属时，发生能量的分布。缓冲器(8)平面的一种定向和偏斜角度的一种选择，是为了发生熔化物(3)流股的偏转向第二个和第三个料盒(14、15)的垂直平面。

例如在30秒内突然进入60吨的大量过热钢铁时，缓冲器(8)的持久性约为10秒，但这一段时间足以限制熔化过热钢铁冲击性进入第一个料盒(13)，直到在上面形成安全的熔化物(3)液位，并将熔化物(3)的一部分力学能量偏转到第二个和第三个料盒(14、15)，从其中流出时，熔化物(3)增大其在第一个料盒之上的水平，为其确保保护免受熔化物流股(3)和飞散物品力学能量的直接作用。

在过热钢铁突然流入的情况下，熔化物流股(3)轴线对称或非轴线对称掉落时，发生填充物(7)的部分填充。这个情况下，缓冲器(8)起到流体动力缓冲器的作用，确保从粗孔填充料(7)组件几乎水平出来的熔化物(3)流股和缓冲器(8)斜片(11)所径向偏转的垂直流股相互定向碰撞。

在熔化物捕集器结构中缓冲器的采用，允许借助由缓冲器平面流体偏转熔化的金属，通过能量的再分部提高熔化物定域系统的可靠性。

信息来源

1.俄罗斯联邦专利№2576516、国际专利分类G21C 9/016，优先权日期为2014年12月16日；

2.俄罗斯联邦专利№2576517、国际专利分类G21C9/016，优先权日期为2014年12月16日；

3.俄罗斯联邦专利№2575878、国际专利分类G21C 9/016，优先权日期为2014年12月16日(首版)。