PISCINA DE COMBUSTIBLE NUCLEAR CONSUMIDO.

Piscina de combustible nuclear consumido.

La presente invención se refiere a una piscina de combustible nuclear consumido

(12) que tiene un volumen de agua en el cual pueden sumergirse conjuntos de combustible nuclear consumido (14), que incluye un sensor del nivel de agua (16), que comprende: una pluralidad de termopares calentados (34) respectivamente colocados a diferentes alturas dentro de la piscina (12), teniendo cada termopar calentado una primera salida eléctrica representativa de la temperatura a la altura de colocación correspondiente; un calentador (54, 56, 58) para calentar los termopares calentados (34); medios (18, 20) para transmitir las primeras salidas eléctricas a una posición remota blindada para su monitorización; y un comparador (22, 24, 26, 28, 30, 32) para comparar las salidas eléctricas de termopares adyacentes.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2012/057162.

Solicitante: WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1000 Westinghouse Drive 0000 16066 Cranberry Township PA Pennsylvania ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MORRIS,Richard.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Vigilancia; Ensayos > G21C17/022 (para la vigilancia de refrigerantes o de moderadores líquidos)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DEL VOLUMEN, FLUJO VOLUMETRICO, FLUJO MASICO... > Indicación o medida del nivel de líquidos o materiales... > G01F23/24 (mediante la medida de variaciones de la resistencia de resistores debidas al contacto con un fluido conductor)
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PISCINA DE COMBUSTIBLE NUCLEAR CONSUMIDO.

Fragmento de la descripción:

DE LA INVENCIÓN

Estos y otros objetivos se logran con una piscina de combustible nuclear consumido que tiene un volumen de agua en el que pueden sumergirse los conjuntos de combustible nuclear consumido, y que incluye un sensor del nivel de agua que tiene una pluralidad de termopares calentados que están situados respectivamente a diferentes alturas dentro de la piscina. Cada termopar calentado tiene una primera salida eléctrica que representa la temperatura a la altura de colocación correspondiente. Se suministra un calentador para calentar cada uno de los termopares calentados, y se proporcionan medios para transportar las primeras salidas eléctricas a una posición remota blindada para su control. Un comparador compara las salidas eléctricas de termopares adyacentes para identificar la altura del nivel de agua de la piscina.

En una realización, la piscina de combustible nuclear consumido incluye al menos un termopar no calentado situado a una altura dentro de la piscina por debajo de un nivel de agua normal de la piscina. El termopar no calentado tiene una segunda salida eléctrica que representa la temperatura a la altura de colocación del termopar no calentado.

Preferentemente, la altura a la que se coloca el termopar no calentado es igual o inferior a una altura más baja de la pluralidad de termopares calentados o debajo de esta y, preferentemente, se encuentra cerca de una altura más alta de un conjunto de combustible cuando el conjunto de combustible se almacena en la piscina. El al menos un termopar no calentado puede incluir una pluralidad de termopares, respectivamente situados a diferentes alturas dentro de la piscina, y las alturas de al menos algunos de los termopares no calentados corresponden a las alturas de los termopares calentados.

En otra realización adicional, los termopares calentados a diferentes alturas están separados circunferencialmente alrededor de la piscina. De forma alterna, al menos algunos de los termopares calentados situados en la misma posición circunferencial comparten un calentador común y pueden colocarse dentro de una funda común. Además, el sensor puede incluir un tubo separador que encierra los termopares calentados y un calentador o un termopar no calentado, o ambos, en la misma posición circunferencial alrededor de la piscina con el interior del tubo separador en comunicación fluida con el agua en la piscina. Asimismo, la invención contempla, en general, un sensor del nivel de líquido que tenga las características anteriores.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Puede lograrse una mayor comprensión de la invención a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas cuando se lee conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática de un edificio de combustible consumido que aloja una piscina de combustible consumido con dos trenes de conjuntos de sensores de nivel de la piscina dispuestos dentro de la piscina, de acuerdo con una realización de esta invención.

La figura 2A es una vista esquemática en sección transversal de una realización de los conjuntos de sensores ilustrados en la figura 1.

La figura 2B es una vista esquemática en sección transversal de otra realización de los conjuntos de sensores ilustrados en la figura 1.

La figura 3 es una vista esquemática del conjunto de sensores ilustrado en la

figura 2.

La figura 4 es una vista esquemática de otra realización de esta invención.

La figura 5 es una vista esquemática de bloques de una realización adicional de esta invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Las preocupaciones acerca de las posibles consecuencias de que un apagón de una central provoque una pérdida de la refrigeración de la piscina de combustible consumido durante un período prolongado se vieron reforzadas después de que un tsunami dejó inoperativa la central nuclear de Fukushima Daiichi en Japón. Esta invención presenta un medio para proporcionar vías adicionales para determinar el estado de la piscina de combustible consumido, de modo que puedan planificarse y tomarse medidas correctivas antes de que las circunstancias se vuelvan críticas.

La sonda de nivel de agua de la piscina de combustible consumido de esta invención puede implementarse en una serie de realizaciones diferentes, pero cada una se basa en el principio de desplegar sensores de unión de termopares en una pluralidad de alturas específicas a lo largo de la piscina de combustible consumido y de monitorizar la diferencia entre las salidas eléctricas de sensores adyacentes para determinar si el nivel de agua se encuentra entre las posiciones de los sensores. Un calentador de bajo grado se asocia con al menos algunos de los sensores, y el agua de refrigeración dentro de la piscina de combustible consumido proporciona un disipador de calor lo suficientemente grande para que la comparación de las salidas entre los termopares sumergidos adyacentes no muestre una diferencia sustancial en la temperatura. Cuando un sensor no está sumergido en el elemento de refrigeración, el aire circundante actúa como aislante y el termopar calentado rodeado por el aire reflejará esto, y habrá una lectura de temperatura sustancialmente mayor en comparación con el termopar sumergido adyacente a su posición. En otra realización, puede colocarse un termopar no calentado a cada altura monitorizada como referencia, y compararse la salida del termopar calentado con la salida del termopar no calentado. Los resultados serán sustancialmente los mismos siempre que el termopar calentado esté sumergido. La combinación de dos termopares y al menos un calentador con hilos conductores eléctricos asociados con cada uno puede alojarse en un tubo de metal resistente a la corrosión, tal como acero inoxidable serie 3, revestido por un aislamiento inorgánico. Un extremo del tubo de los sensores puede sellarse con una tapa ciega soldada, mientras que el otro extremo tiene una terminación de conector eléctrico. De forma

alternativa, los termopares individuales pueden alojarse en forma separada en respectivos manguitos con varios sensores de termopares individuales empaquetados juntos en un tubo exterior resistente a la corrosión que también contiene los elementos calentadores. Asimismo, especialmente para la construcción de una nueva central, los sensores pueden colocarse individualmente alrededor de la piscina de combustible consumido, lo que proporcionaría flexibilidad operativa a la central después de la instalación inicial.

La figura 1 consiste en una ilustración esquemática de un edificio de combustible consumido 1, que incorpora una realización de esta invención implementada en una piscina de combustible consumido 12 colocada dentro de los límites del edificio de combustible consumido 38. Se muestra una serie de conjuntos de combustible nuclear 14 sumergidos en el fondo de la piscina de combustible consumido 12, con el agua de la piscina extendiéndose una distancia suficiente hasta su superficie superior 4 para blindar los conjuntos de combustible consumido 14 desde una plataforma operativa 46 por encima de la piscina de combustible consumido. En esta realización, dos sondas del nivel 16 de agua de la piscina de combustible consumido están suspendidas de abrazaderas en voladizo 48 y se extienden hacia el interior de la piscina 12 hasta una altura que está preferentemente en o justo por encima del nivel superior de los conjuntos de combustible 14. Cada sonda 16 está conectada a un tren de datos 18 y 2 separado correspondient4e para proporcionar salidas redundantes como medida adicional de seguridad. Cada sonda del nivel de agua 16 incluye una serie de sensores de termopares calentados 34 a alturas específicas a lo largo de la sonda con la altura más baja ocupada por una sonda...

 


Reivindicaciones:

1. Piscina de combustible nuclear consumido (12) que tiene un volumen de agua en el cual pueden sumergirse conjuntos de combustible nuclear consumido (14), que incluye un sensor del nivel de agua (16), que comprende:

una pluralidad de termopares calentados (34) respectivamente situados a diferentes alturas dentro de la piscina (12), teniendo cada termopar calentado (34) una primera salida eléctrica representativa de la temperatura a la altura de colocación correspondiente;

un calentador (54, 56, 58) para calentar los termopares calentados (34);

medios (18, 2) para transmitir las primeras salidas eléctricas a una posición remota 1 blindada para su monitorización; y

un comparador (22, 24, 26, 28, 3, 32) para comparar las salidas eléctricas de termopares adyacentes.

2. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 1, que incluye, al menos un termopar no calentado (36) situado a una altura dentro de la piscina, a

una altura por debajo de un nivel de agua normal (4) de la piscina, teniendo el termopar no calentado (36) una segunda salida eléctrica representativa de la temperatura a la altura de colocación del termopar no calentado.

3. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 2, en la que la altura a la que está situado el termopar no calentado (36) es igual o inferior a una

altura más baja de la pluralidad de termopares calentados (34).

4. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 3, en la que la altura a la que está situado el termopar no calentado (36) está próxima a una altura superior de un conjunto de combustible (14) cuando el conjunto de combustible está almacenado en la piscina.

5. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 2, en la

que, al menos, un termopar no calentado (36) incluye una pluralidad de termopares respectivamente situados a diferentes alturas dentro de la piscina.

6. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 2, en la

que las alturas de al menos algunos de los termopares no calentados (36) corresponden a las alturas de los termopares calentados (34).

7. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 1, en la que los termopares calentados (34) a diferentes alturas están separados circunferencialmente alrededor de la piscina.

8. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 1, en la que al menos algunos de los termopares calentados (34) situados en sustancialmente una misma posición circunferencial comparten un calentador común (54, 56, 58).

9. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 8, en la que el calentador tiene un hilo de filamento (54, 56, 58) que se extiende a lo largo de los al menos algunos de los termopares calentados (34) que comparten el calentador común, en el que el hilo de filamento tiene una mayor resistencia eléctrica sobre las porciones que se extienden a lo largo de los al menos algunos de los termopares calentados que a lo largo de las porciones de hilo de filamento que se extienden entre los al menos algunos de los termopares calentados.

1. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 9, en la que los al menos algunos de los termopares calentados (34) situados en sustancialmente la misma posición circunferencial que comparten el calentador común (54, 56, 58) están situados a alturas sustancialmente adyacentes, incluyendo un segundo grupo de los termopares calentados situados en sustancialmente la misma posición circunferencial y en un segundo conjunto de alturas sustancialmente adyacentes, que comparten un segundo calentador común (54, 56, 58), en el que el calentador común y el segundo calentador común están controlados de forma individual.

11. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 1, en la que los termopares calentados (34) en una misma posición circunferencial están encerrados dentro de una funda común (64).

12. Piscina de combustible nuclear consumido (12) de la reivindicación 1, que incluye un tubo separador (76) que encierra los termopares calentados (34) y el termopar no calentado (36) en una misma posición circunferencial alrededor de la piscina con un interior del tubo separador en comunicación fluida con el agua de la piscina.

13. Sensor de nivel de líquido (16) para controlar un nivel de un líquido (4) dentro de una piscina (12), comprendiendo el sensor de nivel de líquido (16):

una pluralidad de termopares calentados (34) respectivamente situados a diferentes alturas dentro de la piscina (12), teniendo cada termopar calentado (34) una primera salida eléctrica 5 representativa de la temperatura a la altura de colocación correspondiente;

un calentador (54, 56, 58) para calentar los termopares calentados (34).

medios (18, 2) para transmitir las primeras salidas eléctricas a una posición remota blindada para su monitorización; y

un comparador (22, 24, 26, 28, 3, 32) para comparar las salidas eléctricas de termopares 1 adyacentes.

14. Sensor de nivel de líquido (16) de la reivindicación 13, que incluye al menos un termopar no calentado (36) situado a una altura dentro de la piscina (12) a una altura por debajo de un nivel de agua normal (4) de la piscina, teniendo el termopar no calentado (36) una segunda salida eléctrica que representa la temperatura a la altura de colocación del

termopar no calentado.

15. Sensor del nivel de líquido (16) de la reivindicación 14, en el que la altura a la que está situado el termopar no calentado (36) es igual o inferior a la altura más baja de la pluralidad de los termopares calentados (34).