Футеровка для агрегатов атомных электрических станций

Керамика на основе кубического циркония была предложена Институтом высоких температур РАН и РНЦ "Курчатовский институт" в середине 90-х гг в качестве наиболее надежного из существующих материалов для футеровки ловушки расплава активной зоны атомного реактора, необходимой на случай тяжелой аварии на станции.

Как показала недавняя авария на атомной станции «Фукусима», для предотвращения распространения радиоактивных продуктов деления в окружающую среду необходима ловушка для кориума - расплава активной зоны ядерного реактора с рабочей температурой до 2800 К. Такая ловушка - последний барьер на пути распространения продуктов деления урана в окружающую среду. На японской электростанции, построенной в 1970-х годах, она отсутствовала, что привело к тяжелым радиационно-экологическим последствиям. Ловушка должна вместить и удержать всю массу расплава реактора, обеспечить снижение температуры и эффективный отвод остаточного энерговыделения продуктов деления урана, и таким образом предотвратить проплавление основания шахты реактора и разрушение основных конструкций контейнмента внутри герметичной оболочки, что и произошло на «Фукусиме» в результате землетрясения.
 
На действующих российских станциях с ВВЭР-1000 ловушка расплава тоже отсутствует. В строящихся АЭС, таких как Балтийская, Ленинградская-2, Нововоронежская-2 предусмотрена пассивная ловушка  расплава активной зоны реактора (ловушки расплава). Устройство представляет собой корпус, расположенный под реактором и наполненный неметаллическими материалами, которые при перемешивании с расплавом активной зоны удерживает жидкие и твердые фрагменты активной зоны и конструкционных материалов реактора. Другая современная разработка – сухая ловушка тигельного типа. Это активная ловушка расплава, распределяющая его вне шахты реактора на большой площади тонким слоем (0,2 – 0,3 м) с последующим заливом водой. Эту технологию практически невозможно использовать для модернизации уже построенных станций.

Внедрение пассивных ловушек на основе диоксида циркония необходимо прежде всего на станциях с ядерными реакторами типа ВВЭР-1000, не имеющими технологических решений для локализации расплава и предотвращения образования взрывоопасного водорода. Ловушка расплава размещается на дне шахты реактора и может быть выполнена в виде емкости со сферическим днищем, включающим теплозащитный слой на основе фианитового бетона (картинка). Повышенные  термомеханические свойства фианитовой керамики позволяют такой футеровке удерживать кориум в течение длительного времени.

Футеровка