Система защиты защитной оболочки реакторной установки водо- водяного типа

Система защиты защитной оболочки реакторной установки водо- водяного типа

Реферат

 

Сущность изобретения: на полу подреакторного помещения установлены корзина, дренаж, а в подреакторном помещении установлены упруго-пластичные воздушные компенсаторы и тугоплавкие элементы с пустотами для прохода охлаждающего теплоносителя. На площадке обслуживания в верхнем этаже подреакторного помещения установлены сухие термостойкие элементы, заполненные легкоплавкими и тугоплавкими наполнителями. На выходе трубопроводов подачи воздуха установлена решетка-ограничитель, а на полу люка-лаза между гермодверями установлены термостойкие тугоплавкие элементы. 20 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике, конкретно к системам защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа и к устройствам для локализации расплавленной или разрушенной активной зоны, вышедшей за пределы корпуса реактора в процессе протекания тяжелой аварии.

1. Известны метод защиты основания защитной оболочки ядерного реактора и устройство для осуществления этого метода [1]. Устройство состоит из: графитовых блоков с полостями для приема кориума, уложенных со смещением друг относительно друга так, чтобы избежать попадания кориума на нижележащие блоки; каналов для отвода пара; горизонтальных трубопроводов для подвода охлаждающего теплоносителя; бассейна-барботера, из которого теплоноситель по трубопроводам поступает в бетонную шахту; сухого колодца, предназначенного для перепуска пара из бетонной шахты в барботер; труб подачи пара из сухого колодца под уровень воды в басссейн-барбортер; активных клапанов в трубопроводах на входе в бетонную шахту, действующих автоматически или управляемых дистанционно; выплавляемых пробок, предназначенных для пассивной защиты трубопроводов и установленных на входах трубопроводов в бетонную шахту.

Недостатки технического решения [1]: 1) до начала, в процессе и сразу после поступления кориума в бетонную шахту, шахта остается сухой, и только после нагрева графитовых блоков в бетонную шахту подается вода через автоматические или дистанционно управляемые клапаны; клапаны, являясь активной системой, не позволяют использовать принцип пассивности и, в случае отказа либо по общей причине, либо в результате локальных гидродинамических воздействий, блокируют поступление воды в бетонную шахту; 2) плавящиеся при высокой температуре пробки, предназначенные для защиты клапанов и трубопроводов подачи воды, могут не сработать в случае прямого контакта с окисленным или металлизированным кориумом, так как при таком контакте возможно совершенно различное как механическое так и химическое состояние материала, при котором возможно заваривание трубопроводов образовавшимися тугоплавкими окислами, забивание диспергированными шлаками в виде мелких гранул, песка, окалины, или разрушение части трубопровода, в случае несимметричного распределения кориума по дну бетонной шахты; 3) если пробка все-таки расплавится под воздействием кориума, то поступающая под гидростатическим давлением в кориум вода способна вызвать паровой взрыв, так как объем рассредоточения кориума в балочной системе достаточно большой; 4) постепенное заполнение кориумом сухого штабеля балок не гарантируется многорядностью системы, так как существует целый ряд гидромеханических режимов обрушения днища корпуса реактора или струйного истечения кориума (вязкость некоторых типичных видов кориума близка к вязкости воды), в результате которых возможен прямой контакт кориума с дном бетонной шахты (балочная система [1] является для таких режимов истечения гидродинамически прозрачной системой, см. эксперименты Р.Ф.Масагутова с сотр. и библиографию [2] ); в этом случае трубопроводы подачи воды будут заварены, заплавлены или зашлакованы кориумом или его компонентами; таким образом, шахта в процессе протекания тяжелой аварии останется сухой; 5) в случае отказа клапанов или выплавных пробок до момента поступления кориума в бетонную шахту произойдет полный залив бетонной шахты водой, последующее падение кориума в воду приведет к паровому взрыву и разрушению защитных барьеров; 6) при частичном заполнении штабеля балок водой до момента поступления кориума в бетонную шахту (заполнение водой возможно не только в результате отказа клапанов или расплавления пробок, но и в результате течи теплоносителя из корпуса реактора; в результате того, что дренаж из бетонной шахты не предусмотрен, уровень воды может находиться на любой отметке, вплоть до полного залива бетонной шахты водой) возможно образование ударной волны парового взрыва внутри штабеля балок в результате поступления туда кориума; 7) в предлагаемом решении отсутствует защита от паровых взрывов при циклическом или многостадийном процессе поступления кориума в бетонную шахту, при которых может возникнуть ситуация, когда на первую порцию упавшего на штабель балок кориума подается вода; вода заполняет штабель балок, и после этого в воду падает вторая порция кориума из активной зоны; в этом случае невозможно избежать парового взрыва со всеми вытекающим последствиями; 8) конструкция бетонной шахты не пропорциональна: диаметр меньше ее высоты, что приводит к существованию направляющей поверхности для развития ударной волны в осевом направлении; 9) совокупность подводящих воду к бетонной шахте длинных горизонтальных каналов не может выполнять функцию кольцевого коллектора, так как гидравлически независимые каналы не могут одинаково демпфировать гидродинамические возмущения в бетонной шахте, эти каналы будут работать в различных режимах, что при сильных возмущениях давления может привести к их полному блокированию (не только механическому, но в том числе и гидродинамическому под воздействием обратных токов теплоносителя из бетонной шахты); 10) взаимодействие теплоносителя с кориумом при высоких температурах последнего может привести к возникновению локальных "качающихся" циркуляций с полной или частичной блокировкой поступающего по горизонтальным каналам в бетонную шахту теплоносителя, предназначенного для охлаждения кориума; возникновение и развитие такого рода режимов связано с отсутствием кольцевого раздающего коллектора, так как горизонтальные изолированные трубопроводы работают независимо с различной нагрузкой, зависящей от пространственного расположения кориума в бетонной шахте, и не могут обеспечить равномерное поступление охлаждающего теплоносителя.

2. Кроме того, известна система защиты для ядерного реактора на атомных станциях [3] , которая содержит конструкцию, расположенную под реактором и погруженную в холодную жидкость, конструкция преграждает движение расплавленного материала кориума из реактора на пол подреакторного помещения таким образом, что расплавленный материал окончательно распределяется на большой площади в элементах конструкции и отдает свое тепло охлаждающей жидкости.

Недостатки технического решения [3]: 1) представленная в [3] конструкция находится в воде и при падении кориума с большой высоты обеспечивает его быстрое торможение в верхнем слое воды и эффективное перемешивание с водой, чем достигается ускоренное развитие и распространение ударной волны парового взрыва, которая в данной конструкции может привести не только к разрушению бетонной шахты, но и значительным повреждениям других защитных барьеров; 2) при струйном истечении или дискретном падении порций кориума возможно зарождение и развитие ударных волн внутри конструкции [3], причем балочная система, по которой выполнена конструкция, не является преградой на пути прохождения ударных волн и не способна защитить бетонную шахту от разрушения, так как для фронта распространения ударной волны такая конструкция является гидродинамически прозрачной и не обладает заметным сопротивлением, способным затормозить развитие и продвижение ударной волны [2]; 3) при использовании в конструкции [3] системы защиты балочной системы с плотной горизонтальной многорядной упаковкой или пакета перфорированных листов возможна ситуация (и она будет тем вероятней, чем плотнее горизонтальные балочные перекрытия, или чем меньше проходное сечение дырчатых листов), когда кориум, пройдя несколько вертикальных слоев балок, рассредоточится и смешается с холодной водой, при этом образовавшаяся ударная волна, не имея возможности обогнуть балочную систему и выйти в бетонную шахту, разрушит конструкцию системы защиты, бетонную шахту и вызовет повреждения или разрушения защитных барьеров; 4) в случае струйного истечения кориума из корпуса реактора в конструкцию системы защиты [3] возникает ситуация, при которой постепенное вытекание кориума приводит к заполнению ограниченной по радиусу области конструкции, так как на периферии эта область охлаждается пароводяной смесью с образованием гарнисажа (гарнисаж - твердая корка, состоящая в основном из окислов, в том числе и тугоплавких, и других твердых соединений, теплофизические свойства которой изменяются по толщине, это изменение обусловлено структурой корки: слоистостью, газовыми пузырями, трещинами, пористостью, плотными и прочными включениями и др.), а в центре - перегретым паром, то поступление кориума из корпуса реактора в конструкцию будет сопровождаться разогревом и увеличением аксиальных размеров этой области, при этом под действием струйного истечения область практически сухого взаимодействия кориума и конструкции системы защиты, достигнув пола бетонной шахты, захватывает строительный бетон и выходит за пределы гермозоны; 5) использование для предотвращения прямого попадания кориума в воду ложного днища, расположенного под днищем корпуса реактора и над уровнем воды в бетонной шахте, не приведет к радикальной защите оборудования от паровых взрывов, так как и в случае отрыва днища, и в случае его разрушения кориум разогреет и проплавит или разрушит сухое ложное днище и обрушится в воду, что приведет к паровому взрыву, со всеми вытекающими последствиями; 6) выполненные каналы в ложном днище для струйного пропускания кориума должны, по мнению авторов, предотвратить падение кориума в воду и воспрепятствовать развитию парового взрыва, однако при отрыве днища корпуса реактора эти каналы перестают выполнять свои функции, так как перекрываются оторвавшимся днищем, а возможное последующее струйное истечение кориума может привести к нежелательному забросу воды на ложное днище (от этого эффекта конструкция не защищена), что ведет к попаданию воды на поверхность расплавляемого кориума, локальному повышению давления и обрушению всей разогретой конструкции вместе с жидким кориумом в воду, вследствие чего происходит прямой контакт кориума с водой, образование и распространение ударной волны парового взрыва с описанными выше последствиями.

3. Известно устройство - реакторная установка [4], состоящее из: гермозоны, реактора, парогенераторов, главных циркуляционных насосов, компенсатора объема, главных циркуляционных трубопроводов, гидроемкостей системы аварийного охлаждения активной зоны, насосов низкого и высокого давления системы безопасности, подпиточных насосов системы нормальной эксплуатации, соединяющих трубопроводов, фермы опорной, расположенной под зоной патрубков корпуса реактора, теплоизоляции цилиндрической части корпуса реактора, металлоконструкции сухой защиты, трубопроводов подачи воздуха, крупногабаритных деталей защиты днища корпуса реактора, подреакторного помещения, разделенного на два этажа площадкой обслуживания, механизма поворота для осмотра корпуса реактора, люка-лаза с наружной и внутренней гермодверями, соединенного с обслуживающим помещением, кабельных проходок для подвода электроэнергии в подреакторное помещение.

Недостатки технического решения [4].

1) защитная оболочка реакторной установки [4] в процессе протекания тяжелой аварии не защищена от разрушения при паровых взрывах, которые могут происходить в бетонной шахте реактора в случаях разрушения корпуса реактора и падения расплава активной зоны в воду, находящуюся в бетонной шахте; бетонная шахта реакторной установки [4] не защищена от затопления теплоносителем в процессе протекания тяжелой аварии, а система дренажа не может обеспечить в авариях с полным обесточиванием или в авариях с большими течами дренирование поступающего в бетонную шахту теплоносителя; 2) защитная установка реакторной установки [4] в процессе протекания тяжелой аварии не защищена ни от разрушения при падении кориума в сухую бетонную шахту, ни от размывания при струйном истечении кориума из корпуса реактора; 3) нет возможности осуществлять контролируемое управляемое охлаждение кориума при выходе его за пределы корпуса реактора, контролировать химический состав, скорость эрозии бетона, предотвратить возникновение повторной критичности при заливе кориума теплоносителем с недостаточным содержанием поглотителя, предотвратить возникновение взрывов водородосодержащих смесей.

4. По совокупности признаков, включая конструктивные особенности, устройство [4] является наиболее близким аналогом и взято за прототип.

1. Целью предлагаемого изобретения является создание системы защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа на действующих блоках АЭС с ВВЭР, обеспечивающей повышение надежности удержания кориума в бетонной шахте реактора в пределах гермозоны в авариях с разрушением активной зоны и выходом кориума за пределы корпуса реактора.

2. Эта задача решается для действующих блоков АЭС с водо-водяными реакторами типа ВВЭР, для которых основными принципами создания системы защитной оболочки являются: 1) принцип дооборудования шахтного объема; 2) принцип максимального использования особенностей конструкции бетонной шахты и обслуживающих систем.

3. Предлагаемая система защиты защитной оболочки выполняет свои функции в условиях: 1) быстрого или медленного поступления воды в бетонную шахту в любой момент протекания аварии, как от систем безопасности, систем нормальной эксплуатации, так и в результате разрушения элементов оборудования реакторной установки; 2) полного или частичного залива бетонной шахты водой; 3) периодического (импульсного) поступления воды в бетонную шахту; 4) воздушного охлаждения (используется как временная мера до подачи теплоносителя в бетонную шахту).

4. Наиболее важные проектные особенности бетонных шахт действующих реакторных установок с ВВЭР и их качественные характеристики: 1) подвод воздуха для охлаждения бетона проводится по каналам, выходящим со стороны боковой поверхности бетонной шахты в верхнее подреакторное помещение; 2) подвод воздуха по отношению к крупногабаритной детали защиты днища корпуса реактора производится снизу; 3) свободный объем шахты под днищем корпуса реактора достаточен для размещения элементов системы защиты защитной оболочки, способной длительно удерживать кориум в режиме водяного или пароводяного охлаждения, а в режиме воздушного или паровоздушного охлаждения замедлить процесс разрушения бетонной шахты до организации подачи охлаждающего теплоносителя; 4) расстояние между крупногабаритной деталью защиты днища корпуса реактора и полом бетонной шахты достаточно для размещения элементов системы защиты защитной оболочки; 5) расстояние между днищем корпуса и крупногабаритной деталью защиты днища корпуса реактора мало и определяется технологией наружного контроля корпуса реактора.

5. Система защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа обеспечивает: 1) естественную водяную, пароводяную и парогазовую циркуляцию охлаждающего теплоносителя в бетонной шахте с кориумом, 2) контролируемый химический состав, 3) контролируемый рост давления при контакте кориума с теплоносителем, 4) ограничение влияния паровых и водородных взрывов на процесс локализации и охлаждения кориума, вследствие чего появляется возможность обеспечить надежную локализацию, удержание и охлаждение кориума в пределах гермозоны.

6. Процесс поступления кориума в бетонную шахту сводится к двум различным механизмам, он начинается: 1) с проплавления или разрушения днища или боковой поверхности корпуса реактора; 2) с разрушения сварного шва и обрыва всего днища корпуса реактора.

Эти два процесса определяют два различных механизма поступления кориума или разрушения твердых обломков активной зоны в бетонную шахту: 1) механизм струйного истечения кориума; 2) механизм обрушения со значительным перекрытием проходного сечения системы защиты защитной оболочки.

Процесс протекания тяжелой аварии сопровождается различными отказами или непроектными периодическими срабатываниями систем безопасности и систем нормальной эксплуатации. В результате отказов или непроектных режимов работы этих систем к моменту выхода кориума в бетонную шахту в ней может содержаться любое (по уровню) количество теплоносителя. Бетонная шахта может быть: 1) полностью залита водой, с заполнением пространства между днищем и крупногабаритными деталями защиты днища корпуса реактора; 2) залита водой до уровня крупногабаритных деталей защиты днища корпуса реактора; 3) неполностью залита водой, уровень которой может находиться между крупногабаритными деталями защиты корпуса реактора и площадкой обслуживания; 4) неполностью залита водой, уровень которой может находиться между площадкой обслуживания и опорной конструкцией; 5) залита водой только под опорной конструкцией в зоне дренажа.

7. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности ядерной энергетической установки в случае разрушения активной зоны и выхода кориума за пределы корпуса реактора.

Технический результат достигается за счет того, что система защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа, содержащая гермозону 1, реактор 2, ферму опорную 3, расположенную под зоной патрубков корпуса реактора, теплоизоляцию 4 цилиндрической части корпуса реактора, металлоконструкцию сухой защиты 5, трубопроводы подачи воздуха 6, крупногабаритные детали защиты 7 днища корпуса реактора, подреакторное помещение 8, разделенное на два этажа площадкой обслуживания 9, механизм поворота 10 для осмотра корпуса реактора, люк-лаз 11 с наружной 12 и внутренней 13 гермодверями, соединенный с обслуживающим помещением 14, кабельные проходки 15 для подвода электроэнергии в подреакторное помещение 8, собрана в следующем порядке, поясненном фиг. 1-6: на полу подреакторного помещения 8 по периметру стен нижнего этажа подреакторного помещения 8, вплотную к площадке обслуживания 9, установлена корзина 16, являющаяся дополнительной опорой площадки обслуживания 9 и защищающая стены нижнего этажа подреакторного помещения 8 от ударных нагрузок и прямого теплового контакта с кориумом, на полу подреакторного помещения 8 установлен дренаж 17 в виде перфорированных труб, перфорированных швеллеров, двутавров, перфорированных коробчатых конструкций, дренаж 17 предназначен для гарантированного подвода охлаждающей воды при различных вариантах развития аварии, с учетом обрушения, смятия, расплавления и диспергирования вышерасположенных элементов системы защиты защитной оболочки, дренаж 17 выполнен с ограничителями 29 в виде сварных, болтовых соединений между элементами дренажа 17 для предотвращения смещений и самоблокирования элементов дренажа 17, что необходимо для сохранения гарантированных проходных сечений для подачи охлаждающего теплоносителя в бетонную шахту снизу под элементы системы защиты оболочки реакторной установки, на установленном дренаже 17 установлена опорная конструкция 18 в виде решетки или перфорированного листа, которая предназначена для удержания элементов системы защиты, защиты пола бетонной шахты от прямого контакта с кориумом, демпфирования гидроударов и механических ударных нагрузок, связанных с падением кориума, с отрывом днища корпуса реактора или внутрикорпусных устройств реактора, опорная конструкция 18 выполнена для разведения водяного и парогазового объема бетонной шахты в процессе протекания тяжелой аварии, на установленную опорную конструкцию 18 вплотную к установленной корзине 16, на нижнем этаже подреакторного помещения 8 установлены упругопластинчатые воздушные компенсаторы 19 в виде сильфона, наборов пружин, рессор, профилированных пластин и конструкций корпусного типа, расположенные по периметру подреакторного помещения 8, закрывающие всю внутреннюю поверхность корзины 16 и скрепленные между собой сваркой, болтами, упругопластинчатые компенсаторы 19 корпусного типа выполнены со сминаемыми под воздействием ударных нагрузок корпусами, с расположенными внутри компенсирующими элементами и предназначены для гашения ударных волн и динамических колебательных нагрузок, и служат для защиты стен бетонной шахты 22 от динамического ударного разрушения, компенсаторы 19 герметичны и при заполнении бетонной шахты водой наполнены воздухом, от всплытия они защищены креплениями между собой и с опорной конструкцией 18, для того чтобы при локальном воздействии ударной волны в работу были включены не только те упругопластинчатые воздушные компенсаторы 19, на которые непосредственно воздействует ударная волна, но и более отдаленные упругопластинчатые воздушные компенсаторы 19, выполнено беззазорное жесткое соединение упругопластинчатых воздушных компенсаторов 19 между собой, на установленную опорную конструкцию 18, вплотную к установленным упругопластинчатым воздушным компенсатором 19 и вплотную к площадке обслуживания 9, на нижнем этаже подреакторного помещения 8, занимая весь оставшийся объем, установлены тугоплавкие элементы 20 с пустотами для прохода охлаждающего теплоносителя, слои тугоплавких элементов 20 выполнены в виде кирпичей с пустотами в виде сквозных вертикальных отверстий 35 и горизонтальных канавок 36, образующих в совокупности каналы для рассередоточения кориума, а также в виде вертикальных глухих отверстий 37, образующих в верхнем положении внутренние локальные газовые компенсаторы паровых и водородных взрывов, а в нижнем положении - накопители для кориума, оси вертикальных каналов на смежных кирпичах смещены друг относительно друга, кирпичи выполнены из диоксидциркониевого гидратационного твердения бетона с введенным в него поглотителем нейтронов, кирпичи имеют Т-образную форму, выполнение кирпичей из тугоплавкого материала Т-образной формы позволяет уложить их "взамок" и затрудняет их выброс локальными паровыми и водородными взрывами, на выходе трубопроводов подачи воздуха 6 в верхний этаж подреактивного помещения 8 установлена по крайней мере одна решетка-ограничитель 21, выполняющая защитные функции, решетка-ограничитель 21 выполнена для прикрытия трубопроводов подачи воздуха 6 и предназначена для обеспечения гарантированного зазора для прохода воздуха или теплоносителя в случае возникновения гидроударов или смещения элементов системы защиты защитной оболочки реакторной установки, на площадке обслуживания 9 в верхнем этаже подреакторного помещения 8 ниже выходов трубопроводов подачи воздуха 6, с учетом профиля механизма поворота 10 для осмотра корпуса реактора вплотную к стенам бетонной шахты 22 установлены упругопластинчатые воздушные компенсаторы 19, расположенные по периметру верхнего этажа подреакторного помещения 8, закрывающие всю боковую поверхность стен и скрепленные между собой сваркой, болтами.

на установленные упругопластинчатые воздушные компенсаторы 19, находящиеся ниже выхода трубопроводов подачи воздуха 6, установлены упругопластинчатые воздушные компенсаторы 19 в виде секторов, расположенные до крупногабаритных деталей защиты 7 днища корпуса реактора между выходами трубопроводов подачи воздуха 6, секторная установка необходима для обеспечения циркуляции воздуха в нормальных условиях эксплуатации и в авариях с функционирующим воздушным охлаждением бетонной шахты, проходы между секторами выполнены в виде каналов для сброса паровоздушной смеси при водяном или пароводяном охлаждении кориума в бетонной шахте, на площадке обслуживания 9 в верхнем этаже подреакторного помещения 8 установлены сухие термостойкие элементы 23, состоящие из по крайней мере одной герметичной по воде гибкопластинчатой оболочки и пористого, гранулированного наполнителя, заполняющие оставшийся объем подреакторного помещения 8 до крупногабаритных деталей защиты 7 днища корпуса реактора с повторением их профиля с минимальным зазором до крупногабаритных деталей 7 защиты 150 мм и вплотную к упругопластинчатым воздушным компенсаторам 19, сухие термостойкие элементы 23 предназначены для: поглощения кориума, снижение его температуры начала плавления (температура solidus), введения в кориум поглотителей нейтронов для предотвращения повторной критичности при заливе кориума водой, изменения фазового состава кориума, обеспечения растрескивания кориума при охлаждении с образованием диспергированной структуры для последующего охлаждения в режиме пористого тела либо в режиме крупнодисперсной структуры, установка сухих термостойких элементов 23 вплотную друг к другу выполнена для обеспечения режима практически сухого взаимодействия между кориумом и материалами элементов системы защиты на первой стадии выхода кориума в бетонную шахту, герметичные по воде гибкопластинчатые оболочки 24 предназначены для плотной укладки элементов между собой без зазоров, с сохранением наполнителя 25 сухим до момента взаимодействия с кориумом, и предохранения от поступления большого количества теплоносителя в бетонную шахту до момента разрушения днища корпуса реактора, кроме того, гибкопластинчатые оболочки 24 сухих термостойких элементов 23 предназначены для гашения гидроударов и ударных волн в осевом направлении и гашения вертикальных ударных нагрузок, действующих на пол бетонной шахты, пористый, гранулированный или сыпучий наполнитель 25 установлен для дополнительного механического демпфирования при воздействии на него ударной волны и для теплового демпфирования - как энергетический поглотитель за счет своей развитой поверхности контакта при прямом взаимодействии с кориумом, сухой наполнитель 25 повышенной сыпучести предназначен для защиты от прямого проникновения кориума по щелям и неплотностям между оболочками элементов, сыпучий наполнитель 25 при поступлении в него воды (пористый гидроаккумулятор) предназначен для связывания воды за счет пористости, последующее взаимодействие такой системы с кориумом предназначено для торможения или блокировки процесса образования и распространения ударных волн, сухие термостойкие элементы 23 установлены с минимальным зазором до крупногабаритных деталей защиты 7 в 150 мм для того, чтобы уменьшить объем теплоносителя, который может заполнить это свободное пространство; ограничение объема теплоносителя между крупногабаритными деталями защиты 7 и сухими термостойкими элементами 23 необходимо для уменьшения как вероятности возникновения паровых взрывов, так и энергии ударных волн в случае их возникновения, на полу люка-лаза 11 между гермодверями вплотную к стенам и потолку люка-лаза 11 и с конструктивным зазором к гермодверям установлены термостойкие тугоплавкие элементы 26 в виде прямоугольных или профилированных элементов, заполнение люка-лаза 11 термостойкими тугоплавкими элементами 26 выполняются для: повышения термической стойкости к проплавлению люка-лаза 11 при "сухом" варианте развития тяжелой аварии, повышения динамической устойчивости люка-лаза 11 при воздействии на него ударных нагрузок; в кабельные проходки 15 для подвода электроэнергии в подреакторное помещение 8 установлены патрубки 27 в виде кованых, гнутых, расточных колен, ограниченных по длине радиуса гиба, со свободными концами длиной не менее 200 мм, выходящими со стороны наружной поверхности стенки бетонной шахты 22, причем один патрубок 27, предназначенный для отвода теплоносителя из бетонной шахты, выполнен в виде колена, длинный конец которого опущен до уровня пола бетонной шахты, на гнутых концах патрубков 27, расположенных в пределах гермозоны 1, выполнена перфорация, защищающая патрубок 27 от засорения, заваривания или запирания; на длинном конце патрубка 27, опущенного до уровня пола бетонной шахты, выполнена перфорация, причем зона перфорации не более 100 мм, в условиях проектной аварии патрубок 27 предназначен для откачки воды в систему дренажа 17 (для забора воды с пола бетонной шахты), а в условиях протекания тяжелой аварии использован для подачи охлаждающего теплоносителя на пол бетонной шахты под элементы системы защиты, нормальное положение патрубка 27 - соединение с трубопроводом пассивного залива бетонной шахты, и только по команде оператора этот патрубок 27 может быть активно переключен для работы в откачивающей системе, в случае потери электропитания происходит пассивное отключение откачивающей системы и восстановление режима ожидания пассивного залива бетонной шахты, на концах патрубков 27, расположенных в пределах гермозоны 1, установлена насадка 30, выполняющая защитную функцию; на насадке выполнена перфорация, которая обеспечивает равномерную раздачу (душирование) охлаждающего теплоносителя, гашение гидродинамических колебаний, предохранение от засорения или блокирования концов патрубков 27, на свободных концах установленных патрубков 27 с наружной стороны стены бетонной шахты 22 выполнены фланцы 28 для подсоединения и герметизации трубопроводов подвода теплоносителя и отвода теплоносителя из бетонной шахты 22.

1. При разрушении днища корпуса реактора кориум поступает в пространство между днищем и крупногабаритными деталями защиты 7 днища корпуса реактора. В процессе протекания тяжелой аварии в этом пространстве может находиться теплоноситель, который представляет потенциальную угрозу целостности защитной оболочки при возникновении условий для прямого взаимодействия с кориумом. Однако до момента проплавления или до момента разрушения днища корпуса реактора теплоноситель в узком щелевом пространстве между днищем и крупногабаритными деталями защиты 7 находится либо в гомогенном насыщенном состоянии, либо в гетерогенном двухфазном состоянии (это состояние отличается тем, что теплоноситель имеет границу раздела между фазами), причем слой жидкости в такой системе находится при температуре близкой к температуре насыщения, а перегретый корпус реактора с наружной стороны окружает паровой насыщенный или перегретый слой, что существенно снижает как вероятность образования ударной волн, так и силу парового взрыва в случае его возникновения. Оценки, опирающиеся на экспериментальные исследования [2], показывают, что в стоячем гомогенном или гетерогенном двухфазном теплоносителе узкого щелевого пространства, непосредственно примыкающего к днищу корпуса реактора, возможно локальное повышение давления при разрушении днища, вызванное выходом кориума в теплоноситель щелевого пространства. Это локальное давление приводит к распространению ударной волны в объеме бетонной шахты и внутри корпуса реактора. Окончательное установившееся давление за ударной волной в связанной системе двух объемов - бетонной шахты и корпуса реактора, составляет около 0,3 МПа. Последующее истечение пароводяной или паровоздушной смеси из бетонной шахты происходит по кольцевым соосным щелевым каналам: вдоль боковой поверхности корпуса реактора, вдоль теплоизоляции 4 цилиндрической части корпуса реактора и вдоль металлоконструкции сухой защиты, через ферму опорную 3, расположенную под зоной патрубков 27 корпуса реактора 2, в помещения боксов парогенераторов и далее в объем гермозоны 1.

2. В случае отрыва днища корпуса реактора 2 теплоноситель из пространства между днищем корпуса и крупногабаритными деталями защиты 7 будет выдавлен в щелевые цилиндрические каналы, расположенные вокруг корпуса реактора 2, и парового взрыва не произойдет.

При возникновении ударных нагрузок в пространстве между днищем и крупногабаритными деталями защиты 7 днища корпуса реактора возможно разрушение крупногабаритных деталей защиты 7, тогда поглощение энергии одной или серии ударных волн будет происходить на сухих термостойких элементах 23 системы защиты защитной оболочки, объем воздушного пространства которых позволяет эффективно поглощать энергию ударных волн при однократном или многократном их воздействии на эти элементы. Разрушение крупногабаритных деталей защиты 7 открывает еще один канал для выхода пароводяной или парогазовой смеси из бетонной шахты - трубопроводы подачи воздуха 6. Защищенные решетками-ограничителями 21 от забивания при гидроударах или смещениях элементов системы защиты эти трубопроводы, объединенные в два кольцевых коллектора, позволяют быстро сбросить избыточное давление в бетонной шахте.

3. Поступление кориума из корпуса реактора 2 на крупногабаритные детали защиты 7 приводит к их разрушению или проплавлению и выходу кориума в объем бетонной шахты. Если в объеме бетонной шахты находится теплоноситель, то происходит взаимодействие между теплоносителем и кориумом. Теплоноситель находится только в узком щелевом пространстве вокруг стен бетонной шахты 22. Между оболочками сухих термостойких элементов 23 его содержится очень мало, так как элементы плотно уложены друг к другу. В этих условиях низкого значительного повышения давления не происходит, так как малый объем и пространственно-рассредоточенное расположение теплоносителя между различными оболочками сухих термостойких элементов 23 тормозит развитие процессов парообразования, процессов перемешивания теплоносителя с кориумом. Сухие термостойкие элементы 23 гасят распространение ударных волн и блокируют диспергирование (разбрызгивание) при струйном истечении кориума в бетонную шахту. Блокирование и торможение процессов взаимодействия кориума с теплоносителем на сухих термостойких элементах 23 достигается применением (в случае использования элемента по пунктам 9, 10 и 11): 1) гибкого упругого каркаса 31; 2) внутренней водонепроницаемой эластичной оболочки 32; 3) наружной прочной на разрыв термостойкой эластичной оболочки; 4) сухой плотной тугоплавкой или пористой легкоплавкой гранулированной засыпки.

Каждый сухой термостойкий элемент 23 представляет собой каркас, обтянутый двумя слоями разнородных материалов. Первый внутренний слой, обтягивающий каркас 31 - толстая многослойная пленка, в задачу которой входит обеспечение герметичности по воде внутреннего объема элемента. Второй наружный слой, обтягивающий каркас 31 - прочная на разрыв термостойкая стеклоткань, способная выдержать температуру до 400^oC, задача которой - обеспечение герметичности и прочности на разрыв первого внутреннего слоя при укладке элементов друг на друга, при вибрациях и при небольших смещениях. В то же время этот наружный прочный слой выполняется из достаточно мягкой ткани для плотной укладки элементов друг к другу и к конструкциям, находящимся в бетонной шахте, с целью уменьшения площади проходного сечения для воды. Заполнение элемента производится сухим пористым термостойким наполнителем 25 в виде гранулированной засыпки, что обеспечивает: 1) поглощение ударных нагрузок при импульсном воздействии на элемент; 2) образование пористого тела при разрушении двухслойной оболочки за счет сыпучести; 3)аккумулирование в порах поступающего в шахту теплоносителя, что позволяет осуществлять эффективное парогазовое или пароводяное охлаждение кориума, гасить гидроудары, приводящие к паровым взрывам; 4) регулирование химического состава кориума, что дает возможность использовать эффективные шлакообразующие добавки, снижающие температуру кориума и позволяет обеспечить прогнозируемый состав кориума с помощью введения в наполнитель 25 окислителя.

4. Герметичность по воде сухих термостойких элементов 23 обеспечивает сухой контакт кориума с наполнителем 25 каждого элемента. Этот контакт не приводит к быстрому повышению давления в бетонной шахте, а последующий контакт кориума с водой не приводит к бурному или ударному парообразованию, так как заполнение бетонной шахты водой производится достаточно медленно до тех пор, пока сухие термостойкие элементы 23 закрывают дренажный коллектор на полу бетонной шахты. Требование на огра