Материал: Морозов Скхемные решения и принтсипы работы пассивныкх систем 2015 (1)

нием зоны при высоком давлении. Под крышкой находится напольная решетка, поддерживаемая стальными колоннами. Между решеткой и крышкой размещен мат из оксида циркония, выполняющий роль отражающего слоя для защиты стальных колонн от тепловых нагрузок в течение 40 с после аварии.

Объем ловушки под защитной крышкой (около 100 м3) достаточен для того, чтобы полностью принять всю расплавленную АЗ. Полный охлаждаемый объем – до верха вертикальных сегментов охлаждающих труб, составляет 400 % от общего объема активной зоны. Таким образом, отсутствует возможность контакта расплава с облицовкой защитной оболочки.

3.2.1.4 Реактор EU-ABWR (Япония)

Усовершенствованные кипящие реакторы (ABWR) относятся к реакторам третьего поколения. Разработаны японскими компаниями Toshiba и Hitachi в сотрудничестве с американской фирмой General Electric. Находятся в коммерческой эксплуатации с 1996 г. Всего построено четыре энергоблока в Японии [201]. Реакторная установка, разработанная для европейских потребителей, носит название EU-ABWR. Реактор имеет тепловую мощность 4300 МВт и электрическую (брутто) 1600 МВт [202].

Для реактора EU-ABWR, в соответствии с требованиями регулирующих органов, необходимо наличие ловушки расплава как средства преодоления тяжелых аварий. Стратегия управления тяжелыми авариями предусматривает в качестве первого шага снижение давления в первом контуре до начала разрушения корпуса реактора [200]. Далее предусмотрено охлаждение расплава АЗ в ловушке, расположенной под корпусом реактора, путем подачи охлаждающей воды из бассейна снижения давления. Образующийся в ловушке пар конденсируется с помощью пассивной системы снижения давления в ЗО, а конденсат под действием силы тяжести возвращается обратно в ловушку. Ловушка расплава совместно с системой снижения давления в защитной оболочке формируют внутри контейнмента теплообменный контур, что позволяет сохранить целостность защитной оболочки. Работа данных систем показана на рис. 3.12 [203].

Ловушка расплава АЗ размещена на дне сухого бокса. Она состоит из круглого бассейна, под которым находятся расположенные осесимметрично наклонные охлаждающие каналы, кольцевых

147

подъемного и опускного участков и центральной водяной камеры. На поверхности бассейна находятся тугоплавкий металлокерамический защитный слой, предназначенный для защиты металлической поверхности бассейна от влияния высоких температур и воздействия струи расплава. Конструкция ловушки реактора EUABWR показана на рис. 3.13 [203].

Рис. 3.12. Совместная работа пассивных систем при тяжелой аварии в реакторе EU-ABWR: 1 – защитная оболочка, 2 – бак системы охлаждения ЗО, 3 – теплообменник системы охлаждения ЗО, 4 – линия подачи пара, 5 – линия слива конденсата, 6 – линия отвода неконденсирующихся газов, 7 – вентиляционная шахта, 8 – туннель для доступа, 9 – вентиляционные трубы, 10 – бассейн снижения давления, 11 – дно приямка, 12 – ловушка

расплава АЗ, 13 – плавкий клапан, 14 – линия пассивного залива, 15 – разрывная мембрана

148

1

2

Рис. 3.13. Конструкция ловушки расплава реактора EU-ABWR: 1 – подача воды из системы охлаждения защитной оболочки, 2 – плавкий клапан, 3 – водяная камера, 4 – охлаждающий канал, 5 – кольцевая опускная камера, 6 – кольцевой подъемный участок, 7 – тугоплавкий слой, 8 – кор-

ка расплава, 9 – жидкий кориум, 10 – круглый бассейн, 11 – бетонное основание шахты, 12 – вентиляционная труба

Сверху ловушки находится металлический пол приямка, гарантирующий отсутствие воды внутри бассейна. При выходе кориума из корпуса реактора он сначала прожигает пол приямка (это займет несколько минут), а затем уже начинает поступать в ловушку.

На начальной стадии аварии охлаждающая вода поступает в ловушку из бассейна снижения давления через специальные линии залива. Каждая линия залива оборудована плавкими клапанами, которые открываются только после начала поступления расплава в

149

шахту, сопровождающегося значительным повышением температуры. После этого вода подается в кольцевой опускной участок ловушки, проходит по наклонным каналам и через кольцевой подъемный участок поступает сверху на поверхность бассейна расплава. В результате работы системы над ловушкой образуется слой воды высотой несколько метров. После образования пара и его конденсации в ловушку начинает поступать конденсат из системы понижения давления в контейнменте, замыкая цикл охлаждения кориума.

3.2.2 Отечественные проекты реакторов

В 1999 г. Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Атомэнергопроект» предложил концепцию устройства локализации расплава тигельного типа, размещаемого в подреакторном пространстве бетонной шахты и предназначенного для приема и захолаживания расплава АЗ, поступающего в УЛР в случае тяжелой аварии после проплавления корпуса реактора ВВЭР-1000 [204].

Оборудование УЛР представляет собой совокупность взаимосвязанных конструкционных элементов, каждый из которых используется в процессе удержания и охлаждения расплавленных радиоактивных материалов при локализации тяжелой аварии и отвечает за выполнение определенных функций на каждом этапе внекорпусной стадии аварии [156]. В качестве зоны локализации расплава используется подреакторное пространство бетонной шахты, в котором размещается главный конструктивный узел УJIP – стальной корпус, аналог используемого холодного тигля для плавки кориума. Его стенка, обращенная к расплаву, охлаждается с внешней стороны водой и образует сосуд, в котором формируется ванна расплава, поступающего из корпуса реактора. В исходном состоянии пространство локализации внутри корпуса УЛР частично заполнено жертвенным материалом (67 % Fe2О3 и 30 % А12О3), а сверху изолировано тонким стальным листом, образующим площадку обслуживания и препятствующим поступлению воды в его внутренний объем до выхода расплава кориума из корпуса реактора для предотвращения паровых взрывов. Для удержания днища корпуса реактора в случае его отрыва, а также для защиты корпуса УЛР от падения крупных фрагментов и струи расплава в верхней части устройства предусмотрена

150