Barra de control.

Barra de control (4) para un reactor (1) nuclear de agua en ebullición, en la que el reactor

(1) comprende una pluralidad de conjuntos de combustible (3), unas cajas (6) de canales alargadas que forman unas envueltas externas de cada conjunto de combustible (3) y que encierran unas barras de combustible (7), y una pluralidad de barras de control (4) que están configuradas para poder insertarse en unas posiciones de barra de control respectivas entre los conjuntos de combustible (3), en la que la barra de control (4) presenta un eje (8) central longitudinal y unas hojas (4a) de barra de control, presentando cada hoja (4a) de barra de control un primer y un segundo lado y siendo sustancialmente paralela al eje (8) central longitudinal, y en la que cada hoja (4a) de barra de control comprende un material (9) absorbente que se extiende a lo largo del eje (8) central longitudinal desde un primer extremo absorbente (11) hasta un segundo extremo absorbente (12), definiendo la distancia entre el primer extremo absorbente (11) y el segundo extremo absorbente (12) una longitud activa (L) de la hoja de barra de control (4), estando provistas las hojas (4a) de barra de control de unos medios (13) de separación sobre los primer y segundo lados de las hojas (4a) de barra de control, extendiéndose los medios (13) de separación una distancia de por lo menos un tercio de la longitud activa (L) de la hoja (4a) de barra de control,

caracterizada por que los medios (13) de separación están configurados para garantizar una distancia mínima entre la hoja (4a) de barra de control y la caja (6) de canales con el fin de mitigar la corrosión por efecto sombra, y para permitir que la barra de control (4) se deslice fácilmente a lo largo de la caja (6) de canales,

por que los medios de separación sobresalen 0,5-2 mm de los lados de las hojas (4a) de barra de control, por que los medios (13) de separación comprenden unos salientes distribuidos sobre los lados de las hojas (4a) de barra de control, y

por que los salientes (15) presentan una forma curvada, facilitando la forma curvada el deslizamiento de la barra de control (4) a lo largo de la caja (6) de canales.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/055240.

Solicitante: WESTINGHOUSE ELECTRIC SWEDEN AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 721 63 Västerås SUECIA.

Inventor/es: HELMERSSON, STURE, HALLSTADIUS, LARS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Control de la reacción nuclear > G21C7/113 (Elementos de control constituidos por elementos planos; Elementos de control de sección cruciforme)

PDF original: ES-2511652_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Barra de control.

Descripción de la invención y técnica anterior La presente invención se refiere a una barra de control para un reactor nuclear de agua en ebullición según el preámbulo de la reivindicación 1, véase el documento US-4.929.412.

Los conjuntos de combustible y las barras de control descritos anteriormente se colocan en el núcleo del reactor nuclear de agua en ebullición, BWR. Las cajas de canales de los conjuntos de combustible en el BWR consisten habitualmente en un material resistente a la corrosión con una baja capacidad de absorción de neutrones, tal como una aleación a base de circonio.

El entorno en el núcleo de un BWR es exigente para los componentes colocados en su interior. Por ejemplo, el entorno es altamente oxidativo. Una de las consecuencias de este entorno exigente dentro del núcleo de un BWR es que la caja de canales de los conjuntos de combustible puede deformarse. Por ejemplo la caja de canales puede combarse o arquearse. El arqueo de la caja de canales es debido a la elongación de un lado de la caja de canales en relación al lado opuesto de la caja de canales. Es conocido que el arqueo de la caja de canales se origina por diferentes motivos, por ejemplo la relajación de tensión residual de fabricación inicial bajo irradiación, el crecimiento de la irradiación diferencial y la hidratación como consecuencia de la corrosión por efecto sombra.

El problema de la corrosión por efecto sombra sobre componentes que comprenden aleaciones a base de circonio en el núcleo de un BWR es conocido desde hace tiempo. La corrosión por efecto sombra es un incremento de la corrosión local y puede aparecer en un componente de aleación a base de circonio cuando el componente se encuentra en contacto directo con otro metal. Haciendo referencia a lo anterior, la corrosión por efecto sombra en el lado externo de una caja de canales puede producirse cuando se inserta una hoja de barra de control al lado de la caja de canales, es decir cuando la caja de canales que consiste en una aleación a base de circonio se encuentra en contacto directo con una hoja de barra de control que habitualmente presenta una superficie externa de acero inoxidable.

El grado de corrosión por efecto sombra depende de la distancia entre los dos componentes. El contacto directo aporta la mayor corrosión por efecto sombra y a una distancia de aproximadamente 5 mm desaparece de manera efectiva. La mayoría del efecto ya ha desaparecido a una distancia de 2 mm.

Generalmente se cree que la corrosión por efecto sombra de manera temprana en la vida de un conjunto de combustible, es decir la corrosión por efecto sombra en el conjunto de combustible debida a una barra de control insertada al lado del conjunto de combustible durante los primeros varios meses de funcionamiento, provoca el problema del incremento del arqueo de canal de las cajas de canales en un BWR. La corrosión por efecto sombra puede resultar en un aumento del crecimiento inducido por hidrógeno absorbido del lado externo de la caja de canales más cerca de la barra de control. El aumento del crecimiento inducido por hidrógeno absorbido puede llevar al arqueo de la caja de canales hacia la barra de control de manera tardía en la vida del conjunto de combustible. El arqueo de la caja de canales hacia la barra de control puede por ejemplo ralentizar o detener la inserción de la barra de control en una situación de emergencia, o puede llevar a la interferencia caja de canales-barra de control que por ejemplo puede provocar que se eleven los conjuntos de combustible debido a la fricción cuando se insertan las barras de control en el núcleo.

Las barras de control se someten a prueba periódicamente para controlar las interferencias y el funcionamiento apropiado. En caso de que se observe o se sospeche de cierta interferencia se acortan los intervalos entre pruebas. En caso de interferencia grave la barra de control se deja en la posición segura, es decir completamente insertada y desarmada. En cualquier caso, como resultado último de la corrosión por efecto sombra, se interrumpe el funcionamiento previsto.

Los estudios han mostrado que la corrosión por efecto sombra depende considerablemente de la distancia entre el componente de aleación a base de circonio y el componente que comprende otro metal. Por tanto, la aparición de la corrosión por efecto sombra es más significativa en el caso de una gran hoja de barra de control y una pequeña distancia entre la hoja de barra de control y la caja de canales.

La solicitud de patente europea EP 0 986 069 describe un dispositivo y un procedimiento para impedir la corrosión por efecto sombra. El dispositivo comprende unos medios dispuestos para aislar eléctricamente al menos una parte de un segundo componente con respecto a un primer componente con el fin de evitar la corrosión por efecto sombra en el primer componente.

A partir de la patente US nº 4.929.412 y el documento EP 0511873 A1 se conocen barras de control con medios de separación que facilitan la inserción de las hojas.

Sumario de la invención Un objetivo de la presente invención es mitigar la corrosión por efecto sombra en la caja de canales de un conjunto de combustible de un BWR nuclear, reduciendo de ese modo el riesgo de aumento del arqueo de la caja de canales por corrosión por efecto sombra.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una barra de control con la que se mitigue la corrosión por efecto sombra en la caja de canales.

Al menos uno de estos objetivos se consigue con una barra de control según las reivindicaciones adjuntas.

Con las características de las reivindicaciones dependientes se consiguen unas ventajas adicionales de la invención.

Según un primer aspecto de la invención se proporciona una barra de control para un reactor nuclear de agua en ebullición. El reactor comprende una pluralidad de conjuntos de combustible, cajas de canales alargadas que forman envueltas externas de cada conjunto de combustible y encierran barras de combustible, y una pluralidad de barras de control que están configuradas para poder insertarse en unas posiciones de barra de control respectivas entre los conjuntos de combustible. La barra de control presenta un eje central longitudinal y hojas de barra de control, presentando cada hoja de barra de control un primer y un segundo lado y siendo sustancialmente paralela al eje central longitudinal. Cada hoja de barra de control comprende un material absorbente que se extiende a lo largo del eje central longitudinal desde un primer extremo absorbente hasta un segundo extremo absorbente, definiendo la distancia entre el primer extremo absorbente y el segundo extremo absorbente una longitud activa de la hoja de barra de control. Las hojas de barra de control están provistas de unos medios de separación en los primer y segundo lados de las hojas de barra de control, extendiéndose los medios de separación una distancia de al menos un tercio de la longitud activa de la hoja de barra de control. Los medios de separación están configurados para garantizar una distancia mínima entre la hoja de barra de control y la caja de canales, y para permitir que la barra de control se deslice fácilmente a lo largo de la caja de canales.

La distancia mínima garantizada por los medios de separación mitiga la corrosión por efecto sombra en la caja de canales. Como los medios de separación sobresalen de las hojas de barra de control, los medios de separación pueden encontrarse próximos a las cajas de canales. Por tanto, la corrosión por efecto sombra puede incrementarse en las áreas de la caja de canales que se encuentran más próximas a los medios de separación. Estas áreas son sólo una pequeña parte de la caja de canales. Sin embargo, sigue siendo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Barra de control (4) para un reactor (1) nuclear de agua en ebullición, en la que el reactor (1) comprende una pluralidad de conjuntos de combustible (3) , unas cajas (6) de canales alargadas que forman unas envueltas externas 5 de cada conjunto de combustible (3) y que encierran unas barras de combustible (7) , y una pluralidad de barras de control (4) que están configuradas para poder insertarse en unas posiciones de barra de control respectivas entre los conjuntos de combustible (3) , en la que la barra de control (4) presenta un eje (8) central longitudinal y unas hojas (4a) de barra de control, presentando cada hoja (4a) de barra de control un primer y un segundo lado y siendo sustancialmente paralela al eje (8) central longitudinal, y en la que cada hoja (4a) de barra de control comprende un 10 material (9) absorbente que se extiende a lo largo del eje (8) central longitudinal desde un primer extremo absorbente (11) hasta un segundo extremo absorbente (12) , definiendo la distancia entre el primer extremo absorbente (11) y el segundo extremo absorbente (12) una longitud activa (L) de la hoja de barra de control (4) , estando provistas las hojas (4a) de barra de control de unos medios (13) de separación sobre los primer y segundo lados de las hojas (4a) de barra de control, extendiéndose los medios (13) de separación una distancia de por lo menos un tercio de la longitud activa (L) de la hoja (4a) de barra de control, caracterizada por que los medios (13) de separación están configurados para garantizar una distancia mínima entre la hoja (4a) de barra de control y la caja (6) de canales con el fin de mitigar la corrosión por efecto sombra, y para permitir que la barra de control (4) se deslice fácilmente a lo largo de la caja (6) de canales, por que los medios de separación sobresalen 0, 5-2 mm de los lados de las hojas (4a) de barra de control, por que los medios (13) de separación comprenden unos salientes distribuidos sobre los lados de las hojas (4a) de barra de control, y por que los salientes (15) presentan una forma curvada, facilitando la forma curvada el deslizamiento de la barra de control (4) a lo largo de la caja (6) de canales.

2. Barra de control (4) según la reivindicación 1, en la que por lo menos un saliente (14, 15) está previsto sobre la parte superior de la hoja (4a) de barra de control y por lo menos un saliente (14, 15) está previsto sobre la parte inferior de la hoja (4a) de barra de control.

3. Barra de control (4) según la reivindicación 1 o 2, en la que cada saliente comprende un reborde alargado (14) .

4. Barra de control (4) según la reivindicación 3, en la que los rebordes (14) están previstos a lo largo de las líneas que se extienden en paralelo al eje (8) central longitudinal y distribuidos a lo largo de la anchura de los primer y segundo lados, radialmente hacia fuera del eje (8) central longitudinal.

5. Barra de control (4) según la reivindicación 4, en la que la barra de control (4) está dispuesta para insertarse en la posición de barra de control con el primer extremo absorbente (11) primero y en la que los rebordes (14) se extienden desde el primer extremo absorbente (11) sobre los primer y segundo lados de las hojas (4a) de barra de control.

6. Barra de control (4) según la reivindicación 5, en la que los rebordes (14) se extienden a lo largo de toda la 45 longitud activa (L) sobre los primer y segundo lados de las hojas (4a) de barra de control.

7. Barra de control (4) según la reivindicación 1 o 2, en la que cada saliente (14, 15) comprende un saliente similar a un punto (15) .

8. Barra de control (4) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la barra de control (4) comprende cuatro hojas (4a) de barra de control, estando dispuestas las hojas (4a) de barra de control para formar una barra de control (4) que presenta una sección transversal cruciforme.

9. Barra de control (4) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios (13) de separación 55 son una parte homogénea de las hojas (4a) de barra de control.

10. Barra de control (4) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la barra de control (4) está realizada principalmente en un primer material que es diferente del material (9) absorbente.

11. Barra de control (4) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de separación sobresalen 0, 8-1, 2 mm de los lados de las hojas (4a) de barra de control.

12. Barra de control (4) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de separación se moldean por presión en, o se sueldan sobre, las hojas (4a) de barra de control. 65