Conjunto de combustible nuclear con barra de combustible que utiliza un elemento separador interno.

Un conjunto de combustible que comprende:

una pluralidad de conjuntos de barras de combustible

(100), comprendiendo cada conjunto de barras de combustible (100) una pluralidad de segmentos de barra de combustible (110) conectados directamente unos a los otros, o por subconjuntos de adaptación (300), en los puntos de conexión a lo largo de la longitud axial del conjunto de barras de combustible (100), en el que los puntos de conexión están dispuestos axialmente en los lugares en los que el conjunto de barras de combustible (20) entra en contacto con los separadores, en el que al menos un segmento de barra de combustible (110) incluye

un alojamiento (150) que define el segmento de barra de combustible (110) a lo largo de un eje longitudinal del conjunto de barra de combustible (100);

uno o más elementos de combustible nuclear (160) dentro del alojamiento (150); y

una pluralidad de elementos separadores internos (180) posicionados coaxialmente dentro del alojamiento (150) con el uno o más elementos de combustible (160),

que se caracteriza porque

los elementos separadores internos (180) tienen una frecuencia incrementada y un intervalo menor en una primera posición longitudinal del alojamiento (150) que en una segunda posición longitudinal del alojamiento (150), estando situada la segunda posición longitudinal aguas arriba de la primera posición longitudinal en un flujo de líquido refrigerante en un núcleo nuclear operativo que contiene el conjunto de barras de combustible (100).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08169769.

Solicitante: GE-HITACHI NUCLEAR ENERGY AMERICAS LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3901 CASTLE HAYNE ROAD WILMINGTON, NC 28401 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SMITH, DAVID GREY, RUSSELL,II WILLIAM EARL, MONETTA,CHRISTOPHER J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Elementos combustibles para reactor o sus conjuntos;... > G21C3/18 (Separadores interiores u otro material no activo en el interior de la vaina, p. ej. para compensar la expansión de las barras combustibles o para compensar una reactividad excesiva (intercapas G21C 3/20))

PDF original: ES-2533013_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Conjunto de combustible nuclear con barra de combustible que utiliza un elemento separador interno Antecedentes Campo Las realizaciones ejemplares se refieren, en general, a estructuras de combustible utilizadas en las centrales de energía nuclear y procedimientos para el uso de estructuras de combustible.

Descripción de la técnica relacionada En general, las plantas de energía de energía nuclear incluyen un núcleo de reactor que tiene combustible dispuesto en su interior para producir energía por fisión nuclear. Los elementos de combustible pueden tener una variedad de configuraciones y / o características, en base a las condiciones de operación de la planta de energía nuclear específica. Por ejemplar, el tamaño, la colocación con respecto al núcleo, la colocación con relación a otro combustible, el enriquecimiento, el tipo de combustible elemental, y la forma del combustible afectan todos ellos a los parámetros de funcionamiento de la planta. Un diseño común en las plantas de energía nuclear de Estados Unidos es el disponer el combustible en una pluralidad de barras de combustible revestidas sujetas unas a las otras como conjuntos de combustibles situados dentro del núcleo del reactor.

Como se muestra en la figura 1, un haz de combustible convencional 10 de un reactor nuclear, tal como un BWR, puede incluir un canal exterior 12 que rodea a una placa de anclaje superior 14 y a una placa de anclaje inferior 16. Una pluralidad de barras de combustible de longitud completa 18 y / o barras de combustible de longitud parcial 19 pueden estar dispuestas en una matriz dentro del haz de combustible 10 y pasar a través de una pluralidad de separadores (también conocidos como rejillas separadoras) 20 separadas verticalmente unas de las otras y que mantienen a las barras 18, 19 en la matriz dada de las mismas.

Las barras de combustible 18 y 19 son en general continuas desde su base a su terminal, lo cual, en el caso de la barra de combustible de longitud completa 18, es desde la placa de anclaje inferior 16 a la placa de anclaje superior 14. De esta manera, los elementos de revestimiento y de combustible dentro de la barra también son en general continuos a lo largo de la longitud de las barras de combustible 18 o 19.

Como se muestra en la figura 2, los elementos de combustible 21 pueden estar conformados en forma de pastillas y se disponen dentro de las barras de combustible 18 o 19. Estas pastillas de combustible 21 pueden estar "apiladas" dentro de la barra de combustible continuamente para proporcionar combustible a lo largo de la longitud de la barra de combustible 18 o 19. El apilamiento de las pastillas de combustible 21 puede permitir la expansión u otra deformación de las pastillas de combustible 21 durante el ciclo de funcionamiento del núcleo del reactor. Además, una separación 22 entre las pastillas 21 y la pared interior 23 de la barra de combustible 18 o 19 aloja productos de fisión gaseosos producidos de las pastillas de combustible 21 durante el funcionamiento del reactor. La separación 22 puede ser un vacío o estar llena con un gas no reactivo a baja presión, tal como el helio. Otras separaciones adicionales (no mostradas) y / o resortes 24 en los extremos de la barra de combustible pueden estar presentes para permitir una acumulación de productos de fisión adicional y la deformación de las pastillas.

El documento WO97/49092 describe un conjunto de combustible con una sección transversal sustancialmente cuadrada para un reactor de agua ligera. El reactor de agua ligera comprende una pluralidad de barras de combustible que se extienden entre placas de anclaje superior e inferior, comprendiendo cada barra de combustible un tubo de revestimiento con unos extremos primero y segundo que rodean a una columna que tiene material fisionable. Al menos una barra de combustible está provista de una separación axial en el material fisionable, de tal manera que el material fisionable está dispuesto en ambos lados de la misma en la barra de combustible.

Sumario La presente invención reside en un conjunto de combustible como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos Las realizaciones ejemplares se harán más evidentes al describir en detalle realizaciones ejemplares de la misma con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los elementos similares están representados por números de referencia similares, que se dan a modo de ilustración solamente y que por lo tanto no limitan las realizaciones ejemplares en la presente memoria descriptiva.

la figura 1 es una ilustración de un conjunto de combustible de la técnica relacionada que tiene barras continuas.

la figura 2 es una ilustración detallada de una barra de combustible de la técnica relacionada de la figura 1, que muestra los elementos combustibles y los espaciamientos asociados en la misma.

la figura 3A es una ilustración de segmentos de barra de combustible de una realización ejemplar del separador.

la figura 3B es una vista detallada del separador y de barras segmentadas de una realización ejemplar de la figura 3A.

la figura 4 es una vista recortada de un segmento de barra de combustible de una realización ejemplar.

la figura 5 es una vista recortada de otro segmento de barra de combustible de una realización ejemplar.

la figura 6 es una ilustración de un elemento de separación de combustible ejemplar.

las figuras 7A, 7B, 7C, y 7D ilustran varios elementos separadores de combustible ejemplares.

la figura 8 es un diagrama de flujo que muestra los pasos de un procedimiento ejemplar del uso de segmentos de barra de combustible.

Descripción detallada Realizaciones ilustrativas detalladas de realizaciones ejemplares se describen en la presente memoria descriptiva. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos descritos en la presente memoria descriptiva son meramente representativos con el propósito de describir realizaciones ejemplares. Las realizaciones ejemplares pueden realizarse, sin embargo, en muchas formas alternativas y no se deben interpretar como limitadas sólo a las realizaciones ejemplares establecidas en la presente memoria descriptiva.

Se entenderá que, aunque los términos primero, segundo, etc. , pueden ser utilizados en la presente memoria descriptiva para describir diversos elementos, estos elementos no deberían estar limitados por estos términos. Estos términos sólo se utilizan para distinguir un elemento de otro. Por ejemplar, un primer elemento podría ser denominado como segundo elemento, y, de manera similar, un segundo elemento podría ser denominado como primer elemento, sin apartarse del alcance de las realizaciones ejemplares. Tal como se utiliza en la presente memoria descriptiva, el término "y / o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

Se entenderá que cuando un elemento es denominado como que está "conectado", "acoplado", "apareado", "unido"

o "fijado" a otro elemento, puede estar directamente conectado o acoplado al otro elemento o pueden haber presentes elementos de intervención. En contraste, cuando un elemento es denominado como que está "directamente conectado" o " directamente acoplado " a otro elemento, no hay elementos de intervención presentes. Otros términos utilizados para describir la relación entre los elementos deben ser interpretados de manera similar (por ejemplar, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.) .

La terminología utilizada en la presente memoria descriptiva es con el propósito de describir realizaciones particulares solamente y no se pretende que sean limitativa de realizaciones ejemplares. Como se utiliza en la presente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un conjunto de combustible que comprende:

una pluralidad de conjuntos de barras de combustible (100) , comprendiendo cada conjunto de barras de combustible (100) una pluralidad de segmentos de barra de combustible (110) conectados directamente unos a los otros, o por subconjuntos de adaptación (300) , en los puntos de conexión a lo largo de la longitud axial del conjunto de barras de combustible (100) , en el que los puntos de conexión están dispuestos axialmente en los lugares en los que el conjunto de barras de combustible (20) entra en contacto con los separadores, en el que al menos un segmento de barra de combustible (110) incluye un alojamiento (150) que define el segmento de barra de combustible (110) a lo largo de un eje 10 longitudinal del conjunto de barra de combustible (100) ;

uno o más elementos de combustible nuclear (160) dentro del alojamiento (150) ; y una pluralidad de elementos separadores internos (180) posicionados coaxialmente dentro del alojamiento (150) con el uno o más elementos de combustible (160) , que se caracteriza porque los elementos separadores internos (180) tienen una frecuencia incrementada y un intervalo menor en una primera posición longitudinal del alojamiento (150) que en una segunda posición longitudinal del alojamiento (150) , estando situada la segunda posición longitudinal aguas arriba de la primera posición longitudinal en un flujo de líquido refrigerante en un núcleo nuclear operativo que contiene el conjunto de barras de combustible (100) .

2. Un conjunto de combustible como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que los elementos separadores internos (180) ocupan posiciones dentro del alojamiento (150) de tal manera que el segmento de barra (110) posee una propiedad térmica, mecánica o neutrónica deseada durante el funcionamiento del núcleo nuclear que contiene el conjunto de barras de combustible (100) .

3. Un conjunto de combustible como se ha reivindicado en la reivindicación 1 o 2, en el que los elementos separa

dores internos (180) son anulares, de manera que el elemento de separación interno (180) puede acomodar la acumulación de productos de fisión dentro del espacio anular.

4. Un conjunto de combustible como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos separadores internos (180) son sólidos y cilíndricos.

5. Un conjunto de combustible como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el

que al menos una porción de la pluralidad de elementos separadores internos (180) están situados consecutivamente en, y adyacentes a la posición en la que el separador (20) entra en contacto con el conjunto de barras de combustible (100) .

6. Un conjunto de combustible como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, un elemento resistivo (185) posicionado en un extremo del alojamiento (150) y axialmente con los elementos de combustible nuclear (160) y los elementos separadores internos (180) con el fin de proporcionar una fuerza de compresión sobre los elementos de combustible nuclear (160) y los elementos separadores internos (180) .

7. Un conjunto de combustible como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de combustible nuclear (160) no tienen el mismo enriquecimiento.