Устройство локализации расплава

Устройство локализации расплава (ловушка расплавов) предназначено для надежного удержания и предотвращения выхода расплава активной зоны ядерного реактора в окружающую среду в случае аварийной ситуации.

Необходимость Устройства локализации расплава (УЛР)

Высокоэнергетические расплавленный материал, содержащий тяжелые оксиды и продукты деления, способен:

• претерпевать различные фазовые превращения из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий;
• вступать во взаимодействие с материалами ограждающих конструкций.

Это может привести к проблемам ядерной безопасности, водородобезопасности, разрушению корпусных ограждений, паровых взрывов и др.
При этом может быть нарушена целостность основных барьеров удержания радионуклидов в пределах защитной оболочки АЭС.
В случае нештатной ситуации, связанной с нарушением отвода тепла от активной зоны ядерного реактора (кориума):

• начинается перегрев тепловыделяющих сборок (ТВС), связанный с распадом радионуклидов;
• оболочки ТВС начинают нагреваться и взаимодействовать с водяным паром, заполняющем пространство реактора;
• образуется водород, ТВС разрушаются;
• их обломки собираются в нижней части корпуса реактора и образуют расплав, который стратифицируется по плотности с выделением более тяжелой урансодержащей оксидной части кориума в нижней части и расположенным над ней слоем расплава стали.

Характеристики УЛР на примере для ВВЭР:

• система пассивной безопасности;
• герметичная оболочка ядерных реакторов;
• конструкция:
• стальная емкость в виде конуса;
• шахта реактора - специальная термостойкая бетонная керамика, предотвращающая плавление материала активной зоны через ловушку;
• высота - 6,14 м, диаметр - 5,83 м;
• вес - 144 т,
  
• сооружается непосредственно на дне шахты реактора, под ним;
  
• технология:
• заполняется специальными материалами - наполнителями из оксидов железа и алюминия, в тч. тугоплавкими соединениями тяжелых элементов, поглощающих тепловые нейтроны: с оксидами гафния, тантала, европия, и даже гадолиния,
  
• наполнитель растворяется в расплаве топлива, снижая объемное энерговыделение и увеличивая поверхность теплообмена,
• вода по специальным трубопроводам в корпусе ловушки заливает полученную массу,
• взаимодействуя с этими материалами, ядерное топливо:
• сначала теряет часть накопленного тепла,
• затем благодаря химическим реакциям происходит мгновенная остановка цепной реакции и охлаждение ЯТ;
• обладает высокими показателями безопасности:
• повышенная сейсмостойкость,
• гидродинамическая и ударная прочность.

УЛР для АЭС с ВВЭР - высокотехнологичный инженерный проект РФ в ядерной энергетике.