Un elemento (10) de combustible de reactor nuclear que comprende:

un haz de combustible que incluye una matriz de barras (11, 12) de combustible montada en una placa (13, 100, 130, 150) de sujeción superior y alojada dentro de un canal (20), caracterizado porque una barrera (102, 136, 152) de detención de desechos se dispone en una ranura en un armazón de la placa de sujeción superior y por encima de las barras de combustible, en la que la barrera de detención de desechos tiene una superficie al menos coincidente en extensión con un área al menos parcialmente abierta de la placa de sujeción superior.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un elemento de combustible nuclear que incluye un haz de combustible y una placa de sujeción para dar soporte al elemento de combustible y, en particular, se refiere a una barrera de detención de desechos que está acoplada de forma que puede retirarse a o integrada permanentemente con una placa de sujeción superior (UTP) del elemento de combustible.

En un elemento de combustible nuclear, un moderador/refrigerante líquido fluye al interior del elemento a través de la parte inferior y sale como una mezcla de agua y vapor desde la parte superior. El núcleo de un reactor nuclear de agua en ebullición (BWR) incluye una pluralidad de elementos de combustible dispuestos en una relación vertical uno al lado de otro, conteniendo cada uno un haz de barras de combustible. Los elementos de combustible incluyen un haz de combustible y un alojamiento formado por un canal de metal hueco. El haz de combustible incluye una agrupación de barras de combustible paralelas, barras de agua y una o más placas de sujeción, separadores, y láminas muelle, que dan soporte a las barras en el haz. Generalmente, un haz de combustible incluye una placa de sujeción superior cerca de la parte superior del haz y una placa de sujeción inferior en la parte inferior del haz.

Los desechos pueden caer a través de una placa de sujeción superior convencional y acabar alojados dentro del haz de combustible en el que los desechos pueden provocar un desgaste por rozamiento de barra de combustible durante condiciones de operación de BWR normales. El desgaste por rozamiento es potencialmente perjudicial para las barras de combustible, dando como resultado lo que se conoce normalmente en el sector, como un “elemento de combustible con fugas”.

Los esfuerzos convencionales para tratar los desechos que caen al interior de un elemento de combustible normalmente se concentran en evitar los desechos dentro del propio refrigerante y de los conductos de flujo de refrigerante, antes de que el flujo de refrigerante entre al interior de los elementos de combustible dentro del núcleo. Los esfuerzos convencionales normalmente implican controles administrativos relacionados con el tratamiento de los conductos de flujo de refrigerante y el manejo de elementos de combustible de modo que los desechos no se introduzcan en los conductos de los elementos de combustible. Estos controles se diseñan para mitigar las fuentes de desechos de modo que los desechos no caen al interior de los elementos de combustible. No obstante, existe un riesgo de caída de desechos al interior de un elemento de combustible, especialmente mientras se detiene el flujo de refrigerante y el núcleo del reactor está abierto, o cuando se realiza un trabajo de servicio en el núcleo. Existe una necesidad percibida desde hace mucho tiempo de procedimientos y dispositivos especiales para asegurar que los desechos no caigan al interior de los elementos de combustible desde arriba, especialmente durante las operaciones de reaprovisionamiento de combustible, las inspecciones de combustible y cuando el refrigerante está en un patrón de flujo de refrigerante inverso.

Breve descripción de la invención

La presente invención proporciona un elemento de combustible de reactor nuclear que comprende: un haz de combustible que incluye una agrupación de barras de combustible montada en una placa de sujeción superior y alojada dentro de un canal, caracterizado porque una barrera de detención de desechos se dispone en una ranura en un armazón de la placa de sujeción superior y por encima de las barras de combustible, en la que la barrera de detención de desechos tiene una superficie al menos coincidente en extensión con un área al menos parcialmente abierta de la placa de sujeción superior.

Además, la presente invención proporciona un procedimiento para evitar la caída de desechos al interior de un elemento de combustible de reactor nuclear que incluye un haz de barras de combustible montado por debajo de una placa de sujeción superior y alojado en un canal, comprendiendo el procedimiento: insertar una barrera de detención de desechos en una ranura en un armazón de la placa de sujeción superior; mantener la barrera en la placa de sujeción superior y por encima de las barras de combustible, mientras que el elemento de combustible está en un núcleo de reactor nuclear en funcionamiento; hacer fluir un refrigerante a través del haz y la barrera de detención de desechos durante el funcionamiento del núcleo de reactor nuclear, y capturar o desviar los desechos que caen en el elemento de combustible con la barrera de detención de desechos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral parcialmente abierta de un elemento de combustible convencional, con una parte del canal, de las barras de combustible y de las barras de agua retiradas por corte.

La figura 2 es una vista en perspectiva de la parte superior y de las caras laterales de una primera realización de una placa de sujeción superior que tiene una barrera de detención de desechos interna que puede ser una unidad que puede retirarse o estar acoplada como una estructura integrada permanente dentro de la placa de sujeción superior para evitar la caída de desechos al interior del elemento de combustible.

La figura 3 es una vista lateral que muestra la primera realización de la placa de sujeción superior y de la barrera de detención de desechos mostradas en una sección transversal tomada a lo largo de la línea 3–3 de la figura 2.

La figura 4 es una vista en perspectiva de la parte superior y de las caras laterales de una segunda realización de una placa de sujeción superior que tiene una barrera de detención de desechos interna que puede retirarse, en la que la barrera de detención de desechos que puede ser una unidad que puede retirarse o estar acoplada como una estructura integrada permanente dentro de la placa de sujeción superior, y la barrera se muestra extendiéndose parcialmente fuera de la placa de sujeción superior.

La figura 5 es una vista en perspectiva de la parte superior y de las caras laterales de la segunda realización de una placa de sujeción superior que tiene una barrera de detención de desechos interna que puede retirarse, en la que la barrera está insertada completamente en la placa de sujeción superior.

La figura 6 es una vista lateral que muestra la segunda realización de la placa de sujeción superior y de la barrera de detención de desechos.

La figura 7 es una vista de arriba hacia abajo de la segunda realización de la placa de sujeción superior, sin una barrera de detención de desechos.

La figura 8 es una vista de arriba hacia abajo de la barrera de detención de desechos de la segunda realización de la placa de sujeción superior.

La figura 9 es una vista en perspectiva de la parte superior y de las caras laterales de una tercera realización de una placa de sujeción superior que tiene una barrera de detención de desechos que puede ser una unidad que puede retirarse o estar acoplada como una estructura integrada permanente dentro de la placa de sujeción superior, en el que la barrera se muestra fuera de la placa de sujeción superior. La flecha muestra la dirección de inserción de la barrera en el interior de la placa.

La figura 10 es una vista en perspectiva de la parte superior y de las caras laterales de la tercera realización de una placa de sujeción superior que tiene una barrera de detención de desechos interna que puede retirarse, en la que la barrera se muestra adecuadamente alineada y asentada en la cavidad de la placa de sujeción superior.

La figura 11 es una vista lateral que muestra la tercera realización de la placa de sujeción superior y de la barrera de detención de desechos está completamente asentada en y acoplada a la placa de sujeción superior.

La figura 12 es una vista de abajo hacia arriba de la barrera de detención de desechos de la tercera realización de la placa de sujeción superior con la barrera de detención de desechos completamente asentada y adecuadamente alineada para la inserción de los enchufes macho de extremo superior de la barra de combustible que ayudan a mantener la barrera de detención de desechos dentro de la placa de sujeción superior durante las operaciones de núcleo.

La figura 13 es una vista de abajo hacia arriba de la barrera de detención de desechos de la tercera realización de la placa de sujeción superior con una barrera de detención... [Seguir leyendo]

1. Un elemento (10) de combustible de reactor nuclear que comprende:

un haz de combustible que incluye una matriz de barras (11, 12) de combustible montada en una placa (13, 100, 130, 150) de sujeción superior y alojada dentro de un canal (20), caracterizado porque una barrera (102, 136, 152) de detención de desechos se dispone en una ranura en un armazón de la placa de sujeción superior y por encima de las barras de combustible, en la que la barrera de detención de desechos tiene una superficie al menos coincidente en extensión con un área al menos parcialmente abierta de la placa de sujeción superior.

2. El elemento de combustible de reactor nuclear tal como en la reivindicación 1, en el que la barrera (102, 136, 152) de detención de desechos es un soporte (106) estructural para un pasador de al menos una de las barras de combustible.

3. El elemento de combustible de reactor nuclear según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el área al menos parcialmente abierta es un área abierta limitada por un armazón (104, 132, 160) de la placa de sujeción superior, en el que el armazón tiene un perímetro exterior contiguo al canal.

4. El elemento de combustible de reactor nuclear según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el área al menos parcialmente abierta es un área abierta y está limitada por un armazón (104, 132, 160) generalmente rectangular de la placa de sujeción superior.

5. El elemento de combustible de reactor nuclear según la reivindicación 4, en el que el armazón (104, 132, 160) de la placa de sujeción superior incluye al menos una nervadura (138) hueca para acoger un extremo superior de una barra (24) de sujeción del haz de combustible.

6. El elemento de combustible de reactor nuclear según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el área parcialmente abierta incluye una matriz de soportes (140, 141) de pasador y de nervaduras (142, 144) que interconectan los soportes de pasador entre sí y a un armazón (132) de la placa de sujeción superior, en el que el área al menos parcialmente abierta está limitada por el armazón.

7. El elemento de combustible de reactor nuclear según la reivindicación 6, en el que la matriz de soportes (140, 141) de pasador y de nervaduras (142, 144) incluye una matriz superior y una matriz inferior, en el que la barrera

(136) de desechos está entre la matriz superior y la inferior.

8. Un procedimiento para evitar la caída de desechos al interior de un elemento de combustible de reactor nuclear que incluye un haz de barras de combustible montado por debajo de una placa de sujeción superior y alojado en un canal, comprendiendo el procedimiento:

insertar una barrera de detención de desechos en una ranura en un armazón de la placa de sujeción superior; mantener la barrera en la placa de sujeción superior y por encima de las barras de combustible, mientras que el elemento de combustible está en un núcleo de reactor nuclear en funcionamiento; hacer fluir un refrigerante a través del haz y la barrera de detención de desechos durante el funcionamiento del núcleo de reactor nuclear, y capturar o desviar los desechos que caen en el elemento de combustible con la barrera de detención de desechos.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que los desechos se capturan o se desvían mientras que el flujo de refrigerante está estancado o invirtiéndose.

10. El procedimiento según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que la barrera de detención de desechos es un material poroso que tiene conductos a través de los que no pasa la luz alineada con un eje del elemento de combustible y la captura o el desvío de los desechos incluye capturar los desechos en las esquinas y las curvas de los conductos.

11. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que además comprende dar soporte a una barra de sujeción en una abertura de la barrera de detención de desechos.