Reflector de vasija de reactor con flujo integrado.

Un modulo (5, 25) de energia que comprende:

un nucleo (6) de reactor;

y

un reflector (60, 70, 80, 90) que rodea parcialmente al niicleo (6) de reactor para mejorar la eficiencia neutrOnica del modulo (5, 25) de energia, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una pluralidad de entradas (62, 72, 82) orientadas hacia el nude° (6) de reactor y situadas adyacentes al núcleo (6) de reactor a elevaciones diferentes, y en el que la pluralidad de entradas (62, 72, 82) estan configuradas para recibir refrigerante (28, 100) que ha pasado a traves de al menos una parte del nude() (6) de reactor antes de entrar en la pluralidad de entradas (62, 72, 82),

caracterizado porque un primer espaciado entre las entradas (62, 72, 82) en una primera elevacion es mayor que un segundo espaciado entre las entradas (62, 72, 82) en una segunda elevacion.

Reflector de vasija de reactor con flujo integrado.

Campo técnico

La presente invención está relacionada con el campo de la generación de energia nuclear, incluyendo los sistemas diseñados para enfriar un núcleo de reactor.

Antecedentes

En reactores nucleares diseñados con sistemas pasivos de funcionamiento, se emplean las leyes de la física para garantizar que se mantiene el funcionamiento seguro del reactor nuclear durante la operación normal o incluso en una situación de emergencia sin la intervención ni la supervisión del operario, al menos durante cierto periodo de tiempo predefinido. Un reactor nuclear 5 incluye un núcleo 6 de reactor rodeado por una vasija 2 de reactor. El agua 10 de la vasija 2 del reactor rodea el núcleo 6 del reactor. El núcleo 6 del reactor está situado, además, en una envuelta 122 que rodea el núcleo 6 del reactor en torno a sus lados. Cuando el núcleo 6 del reactor calienta el agua 10 como consecuencia de eventos de fisión, el agua 10 es dirigida desde la envuelta 122 y saliendo de la tubería ascendente 124. Esto da como resultado que más agua 10 sea introducida en el núcleo 6 del reactor y calentada por él, lo que introduce aún más agua 10 en la envuelta 122. El agua 10 que emerge de la tubería ascendente 124 es enfriada y dirigida hacia el anillo 123, y luego vuelve al fondo de la vasija 2 del reactor a través de la circulación natural. En la vasija 2 del reactor se produce vapor 11 a presión cuando el agua 10 se calienta.

Un intercambiador 135 de calor hace circular agua de alimentación y vapor en un sistema secundario 130 de refrigeración para generar electricidad con una turbina 132 y un generador 134. El agua de alimentación pasa a través del cambiador 135 de calor y se convierte en vapor supercalentado. El sistema secundario 130 de refrigeración incluye un condensador 136 y una bomba 138 de agua de alimentación. El vapor y el agua de alimentación del sistema secundario 130 de refrigeración están aislados del agua 10 de la vasija 2 del reactor, de tal modo que no se les permite mezclarse ni entrar en contacto mutuo.

La vasija 2 del reactor está rodeada por una vasija 4 de contención. La vasija 4 de contención está diseñada para que no se permita que el agua o el vapor de la vasija 2 del reactor escapen al entorno circundante. Se proporciona una válvula 8 de vapor para evacuar el vapor 11 procedente de la vasija 2 del reactor al interior de una mitad superior 14 de la vasija 4 de contención. Se proporciona una válvula 18 sumergida de purga para liberar el agua 10 en la piscina 12 de supresión, que contiene agua subenfriada.

El agua 10 circula a través de la vasija 2 del reactor como consecuencia de diferencias de temperatura y presión que se desarrollan como consecuencia de la generación de calor por el funcionamiento del reactor y por el intercambio de calor con el sistema secundario 130 de refrigeración. En consecuencia, la eficiencia de la circulación depende de las propiedades térmicas locales relativas del agua 10 en el módulo 5 del reactor, asi como de su diseño físico y su geometría. Se proporcionan reflectores del núcleo del reactor para mejorar el rendimiento del núcleo del reactor y de los eventos de fisión asociados. Como consecuencia de la estrecha proximidad del reflector al núcleo del reactor, el reflector tiende a calentarse. Se usa refrigerante primario para enfriar el reflector, y la circulación de refrigerante por el núcleo del reactor se reduce como consecuencia del suministro del agua 10 necesaria para refrigerar el reflector del núcleo del reactor. Por lo tanto, los reactores nucleares convencionales deben valerse de un mayor volumen de refrigerante, bombas u otros componentes de sistemas redundantes para garantizar un rendimiento suficiente.

La presente invención aborda estos y otros problemas.

La memoria de la patente GB N° 1,036,935 da a conocer un reactor nuclear con una vasija de reactor que tiene una pared fija en el fondo y una cubierta movible en la parte de arriba. Tanto la pared del fondo como la cubierta de arriba comprenden pequeñas aperturas a través de las cuales el gas de refrigeración puede entrar en el reactor, pasar a través de un relleno del reactor, y salir por la parte de arriba. La cubierta movible de la parte de arriba evita que el relleno del reactor sea levantado y que además actúe como un reflector neutrónico.

El documento de patente US-A-4 701 299 da a conocer un reactor nuclear de agua a presión con un núcleo de reactor y una contención. Un revestimiento modular está dispuesto en el espacio anular entre la superficie exterior del núcleo y la superficie interior de la contención. El revestimiento modular consiste en capas sucesivas de diferentes tipos de elementos modulares. Las piezas de embalaje están dispuestas entre los elementos modulares y la superficie interior de la contención para crear un espacio para la circulación del agua refrigerante del reactor.

El documento de patente JP 2003 114292 A da a conocer un reflector neutrónico para un reactor nuclear. El reflector neutrónico comprende una pluralidad de bloques anulares, donde cada bloque anular tiene una parte oculta en un lado y una parte saliente en el lado opuesto. Cuando los bloques anulares están aliados uno encima del otro, la parte saliente de un bloque anular superior se posiciona en la parte oculta del bloque anular adyacente inferior. Esta estructura de acoplamiento evita los escapes de agua.

Sumario de la invención

La invención se define por las reivindicaciones independientes, tomando buena cuenta de cada elemento que es equivalente a un elemento especificado en las reivindicaciones. Las reivindicaciones dependientes conciernen a elementos opcionales de algunas realizaciones de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 ilustra un sistema de energía nuclear.

La FIG. 2 ilustra un conjunto modular de energía que comprende una vasija de contención internamente seca.

La FIG. 3 ilustra una vista lateral en corte transversal parcial de una realización de un conjunto modular de energía que comprende un núcleo del reactor rodeado por un reflector neutrónico.

La FIG. 4 ilustra una vista parcial de un conjunto modular de energía que comprende un núcleo de reactor y un reflector convencional.

La FIG. 5 ilustra una vista parcial de un conjunto modular ejemplar de energía que comprende un núcleo de reactor y un reflector neutrónico novedoso.

La FIG. 6 ilustra una vista en corte parcial de un reflector neutrónico ejemplar que comprende canales horizontales y verticales de flujo de refrigerante.

La FIG. 7 ilustra una vista en corte parcial de un reflector neutrónico ejemplar que comprende canales diagonales o inclinados de flujo de refrigerante.

La FIG. 8 ilustra una vista en corte parcial de un reflector neutrónico ejemplar que comprende canales diagonales y verticales de flujo de refrigerante.

La FIG. 9 ilustra una vista en perspectiva desde arriba de un reflector neutrónico ejemplar que comprende varias capas estratificadas.

La FIG. 10 ilustra una vista en planta en corte transversal de un conjunto modular de energía que incluye un núcleo de reactor y un reflector neutrónico.

La FIG. 11 ilustra un procedimiento novedoso de hacer circular refrigerante a través de una carcasa de reactor usando un reflector neutrónico configurado para recibir un flujo de refrigerante procedente de un núcleo de reactor.

La invención se volverá más inmediatamente evidente a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferente de la invención, que procede con referencia a los dibujos adjuntos.

Descripción de realizaciones ejemplares

Diversas realizaciones dadas a conocer u objeto de alusión en el presente documento pueden operarse en coherencia o en unión con características encontradas en la solicitud de patente estadounidense, en tramitación como la presente, con número de serie 11/941.024 que se incorpora a la presente como referencia en su totalidad.

La FIG. 2 ilustra un conjunto modular 25 de energía que comprende una vasija 54 de contención internamente seca. La vasija 54 de contención tiene forma cilindrica y tiene extremos superior e inferior elipsoidales, abovedados o hemisféricos. Todo el conjunto modular 25 de energía puede estar sumergido en una piscina de agua 16 que sirve de disipador efectivo del calor. La vasija 54 de contención puede estar soldada o sellada de otra forma al entorno, de tal modo que líquidos o gas no escapen del conjunto modular 25 de energía ni entren en el mismo. La vasija 54 de contención puede estar soportada en cualquier superficie externa.

En una realización, la vasija... [Seguir leyendo]

1. Un módulo (5, 25) de energía que comprende: un núcleo (6) de reactor; y

un reflector (60, 70, 80, 90) que rodea parcialmente al núcleo (6) de reactor para mejorar la eficiencia neutrónica del módulo (5, 25) de energía, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una pluralidad de entradas (62, 72, 82) orientadas hacia el núcleo (6) de reactor y situadas adyacentes al núcleo (6) de reactor a elevaciones diferentes, y en el que la pluralidad de entradas (62, 72, 82) están configuradas para recibir refrigerante (28, 100) que ha pasado a través de al menos una parte del núcleo (6) de reactor antes de entrar en la pluralidad de entradas (62, 72, 82),

caracterizado porque un primer espaciado entre las entradas (62, 72, 82) en una primera elevación es mayor que un segundo espaciado entre las entradas (62, 72,82) en una segunda elevación.

2. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 1, en el que la primera elevación está en o cerca de un extremo superior del núcleo (6) de reactor.

3. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 2, en el que la segunda elevación está en o cerca de un centro del núcleo (6) de reactor.

4. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 3, en el que el segundo espaciado es menor que un tercer espaciado entre las entradas (62, 72, 82) a una tercera elevación en o cerca de un extremo inferior del núcleo (6) de reactor.

5. El módulo (5, 25) de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una pluralidad de placas (92, 94, 96) estratificadas entre sí, y en el que un espesor de una primera placa asociada con un extremo superior del reflector (60, 70, 80, 90) es mayor que un espesor de una segunda placa asociada a una parte central del reflector (60, 70, 80, 90).

6. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 5, en el que una distancia entre las entradas (62, 72, 82) varía según los diferentes espesores de la pluralidad de placas (92,94, 96).

7. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 6, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una o más salidas (64, 74, 84) situadas en un extremo superior (65, 75, 85, 95) del reflector (60, 70, 80, 90), y en el que las una o más entradas (62, 72, 82) están conectadas a una o más salidas (64, 74, 84) mediante uno o más canales (69, 79, 89, 99) que pasan a través del reflector (60, 70, 80, 90), y en el que uno de los uno o más canales (69, 79, 89, 99) está formado, al menos en parte, entre placas (92, 94, 96) adyacentes.

8. El módulo (5, 25) de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una o más salidas (64, 74, 84) situadas en un extremo superior (65, 75, 85, 95) del reflector (60, 70, 80, 90), y en el que las una o más entradas (62, 72, 82) están conectadas a las una o más salidas (64, 74, 84) mediante uno o más canales (69, 79, 89, 99) que pasan a través del reflector (60, 70, 80, 90).

9. Un módulo (5, 25) de energía que comprende: un núcleo (6) de reactor; y

un reflector (60, 70, 80, 90) que rodea parcialmente al núcleo (6) de reactor para mejorar la eficiencia neutrónica del módulo (5, 25) de energía, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una pluralidad de entradas (62, 72, 82) orientadas hacia el núcleo (6) de reactor y situadas adyacentes al núcleo (6) de reactor a elevaciones diferentes, y en el que la pluralidad de entradas (62, 72, 82) están configuradas para recibir refrigerante (28, 100) que ha pasado a través de al menos una parte del núcleo (6) de reactor antes de entrar en la pluralidad de entradas (62, 72, 82),

en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una o más salidas (64, 74, 84) situadas en un extremo superior (65, 75, 85, 95) del reflector (60, 70, 80, 90), y en el que las una o más entradas (62, 72, 82) están conectadas a la una o más salidas (64, 74, 84) mediante uno o más canales (69, 79, 89, 99) que pasan a través del reflector (60, 70, 80, 90), y

caracterizado porque un tamaño del canal del uno o más canales (69, 79, 89, 99) varia para permitir que más o menos refrigerante (28, 100) pase a través de cualquiera de las entradas (62, 72, 82), en el que el tamaño del canal cerca de un centro del núcleo (6) del reactor es mayor que el tamaño del canal en cualquier extremo del núcleo (6) del reactor.

10. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 7 o la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que una primera parte (68) del uno o más canales (69, 79, 89, 99) está conectada a la pluralidad de entradas (62, 72, 82) y está orientado en una dirección aproximadamente horizontal.

11. El módulo (5, 25) de energía según la reivindicación 10, en el que una segunda parte (67) del uno o más canales (69, 79, 89, 99) está conectado a las una o más salidas (64, 74, 84) y está orientado en una dirección aproximadamente vertical.

12. El módulo (5, 25) de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) comprende una pared lateral (63, 73, 83, 93) orientada hacia el núcleo (6) del reactor, y en el que las una o más entradas (62, 72, 82) están situadas en la pared lateral (63, 73, 83, 93).

13. El módulo (5, 25) de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, que además comprende una carcasa (22) de reactor que rodea el núcleo (6) del reactor en sus lados para dirigir el refrigerante (28, 100) a través del núcleo (6) del reactor, en el que el reflector (60, 70, 80, 90) está situado entre la carcasa (22) del reactor y el núcleo (6) del reactor.

14. El módulo (5, 25) de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que una primera entrada (62, 72, 82) situada en una elevación Inferior está configurada para recibir refrigerante (28, 100) que pasa a través de una porción inferior del núcleo (6) del reactor, y en el que una segunda entrada (62, 72, 82) situada en una elevación superior está configurada para recibir refrigerante (28, 100) que pasa a través de una parte superior del núcleo (6) del reactor.

15. Un procedimiento que comprende:

hacer circular un refrigerante (28, 100) en una carcasa (22) de un reactor;

particionar el refrigerante (28,100) en una primera porción y una segunda porción, en el que la primera porción pasa en su totalidad a través del núcleo (6) del reactor situado en la carcasa (22) del reactor, y en el que la segunda porción pasa parcialmente a través del núcleo (6) del reactor antes de entrar en una pluralidad de entradas (62, 72, 82) de un reflector (60, 70, 80, 90) neutrónico; y

direccionar la segunda porción del refrigerante (28,100) a través del reflector (60, 70,80, 90) neutrónico,

en el que la pluralidad de entradas (62, 72, 82) están orientadas hacia el núcleo (6) del reactor y están situadas adyacentes al núcleo (6) del reactor a diferentes elevaciones, y

caracterizado porque un primer espaciado entre las entradas (62, 72, 82) en una primera elevación es mayor que un segundo espaciado entre las entradas (62, 72, 82) en una segunda elevación.