Separador de vapor y reactor nuclear de agua en ebullición que incluye el mismo.

Separador de vapor y reactor nuclear de agua en ebullición que incluye el mismo.

Un sistema de separación de vapor que incluye un tubo vertical configurado para recibir una corriente de flujo de dos fases de gas-líquido

, un primer difusor configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido desde el tubo vertical, incluyendo el primer difusor un generador de turbulencias configurado para separar la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido, y un cilindro de separación configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido desde el generador de turbulencias, incluyendo el cilindro de separación un canal estriado que tiene orificios a lo largo de una superficie interior del mismo.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201431931.

Solicitante: GE-HITACHI NUCLEAR ENERGY AMERICAS LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3901 Castle Hayne Road 28401- Wilmington NC North Carolina ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JAMES,MICHAEL, ELLISON,Phillip Glen, MISTREANU,Adrian M, MALONE,Bobby Glenn, BENNION,John S, ALPAY,Bulent.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Disposiciones para la refrigeración en el interior... > G21C15/16 (que comprenden medios de separación del líquido y del vapor)
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Separador de vapor y reactor nuclear de agua en ebullición que incluye el mismo.

Fragmento de la descripción:

Separador de vapor y reactor nuclear de agua en ebullición que incluye el mismo

Antecedentes

Campo

Las realizaciones ejemplares se refieren a un sistema de separación de vapor para un reactor nuclear de agua en ebullición y/o a un reactor nuclear de agua en ebullición que incluye dicho separador.

Descripción de la técnica relacionada

Un reactor nuclear de agua en ebullición genera vapor de agua mediante la utilización de calor generado a partir de un núcleo y hace girar una turbina y un generador de energía mediante vapor. En un reactor nuclear de agua a presión, el agua de refrigeración fluye separadamente en un sistema de refrigeración primario que circula a través del reactor nuclear, y en un sistema de refrigeración secundario que sirve como un generador de vapor. En el sistema de refrigeración primario, se genera agua a alta temperatura mediante el calor generado por el núcleo del reactor nuclear. En el sistema de refrigeración secundario, el agua en el sistema de refrigeración secundario se hierve en un intercambiador de calor en el generador de vapor para convertirse en vapor, que hace girar una turbina o un generador de energía.

Sin importar el tipo de reactor, la humedad debe ser eliminada del vapor que se suministra a la turbina. Para este fin, un reactor típico está provisto de una pluralidad de separadores de vapor, secadores y similares para eliminar el agua de un flujo de dos fases de vapor y el agua generada en el reactor nuclear o en el generador de vapor.

En un separador de vapor convencional, incluso si el agua separada del flujo de dos fases que ha fluido en el separador de vapor se descarga fuera del cilindro a través de la tubería de descarga de agua, la mayor parte del vapor fluye desde la parte superior del cilindro. Por lo tanto, si la velocidad de la corriente de flujo de dos fases (FS) es alta y/o el contenido de humedad de entrada del separador de vapor es alto, se incrementa el número de gotas diminutas que son llevadas por el vapor, lo que puede resultar en un aumento en el

transporte de humedad. El aumento del transporte de humedad aumenta los niveles de radiactividad en la planta y afecta negativamente al rendimiento de salida. Si los niveles de transporte de humedad se vuelven indeseablemente altos, ciertos componentes de la línea de vapor principal y la turbina pueden verse afectados negativamente como resultado de la degradación aumentada de tales mecanismos, tales como el flujo de corrosión acelerada que conduce a mayores costes de mantenimiento.

Sumario

Las realizaciones ejemplares se refieren a un sistema de separación de vapor y/o a un reactor nuclear de agua en ebullición que incluye dicho sistema. En particular, realizaciones ejemplares se dirigen a un sistema de separación de vapor de múltiples zonas y/o a un reactor nuclear de agua en ebullición que incluye dicho sistema.

De acuerdo con un ejemplo de realización, un sistema de separación de vapor incluye un tubo vertical configurado para recibir una corriente de flujo de dos fases de gas-líquido, un primer difusor configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases gas-líquido del tubo vertical, incluyendo el primer difusor un generador de turbulencias configurado para separar la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido, y un cilindro de separación configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido desde el generador de turbulencias, incluyendo el cilindro de separación un canal estriado que tiene orificios a lo largo de una superficie interior del mismo.

De acuerdo con otro ejemplo de realización, un reactor nuclear de agua en ebullición incluye un recipiente de presión del reactor, un núcleo en el recipiente de presión del reactor, y una pluralidad de sistemas de separación de vapor de acuerdo con un ejemplo de realización, estando la pluralidad de sistemas de separación de vapor dispuestos por encima del núcleo en el recipiente de presión del reactor.

Breve descripción de los dibujos

Las diversas características y ventajas de realizaciones ejemplares no limitativas en el presente documento serán más evidentes a partir de la descripción detallada en conjunción con los dibujos adjuntos. Los dibujos adjuntos se proporcionan simplemente para fines ilustrativos y no deben ser interpretados para limitar el alcance de las reivindicaciones. Los dibujos adjuntos no deben ser considerados como dibujados a escala a menos que se

indique de forma explícita. Para fines de claridad, las diversas dimensiones de los dibujos pueden haber sido exageradas.

La figura 1 es una vista en sección transversal de un reactor nuclear de agua en ebullición de acuerdo con un ejemplo de realización.

La figura 2 es una vista en sección transversal longitudinal de uno de los separadores de vapor 1000 de acuerdo con un ejemplo de realización.

La figura 3A es una vista superior de un ejemplo de realización de un generador de turbulencias y de la estructura estabilizadora del separador de vapor de la figura 2, y la figura 3B es una vista en perspectiva de un ejemplo de realización de un generador de turbulencias y de la estructura estabilizadora del separador de vapor de la figura 2.

La figura 4 es una vista en sección transversal ampliada de un ejemplo de realización de un canal estriado del cilindro de separación de la figura 2.

Descripción detallada

Debe entenderse que cuando un elemento se refiere como "encima de", "conectado a", "acoplado a" o "cubriendo" otro elemento, puede estar directamente encima de, conectado a, acoplado a, o cubriendo el otro elemento o elementos que intervienen que pueden estar presentes. En contraste, cuando un elemento se denomina como "directamente sobre", "directamente conectado a", o "directamente acoplado a" otro elemento, no hay elementos intermedios presentes. Los números iguales se refieren a elementos similares en toda la memoria. Tal como se utiliza aquí, el término "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

Debe entenderse que, aunque los términos primero, segundo, tercero, etc., pueden ser utilizados en el presente documento para describir varios elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas, y/o secciones no deben estar limitados por estos términos. Estos términos sólo se utilizan para distinguir un elemento, componente, región, capa o sección de otra región, capa o sección. Por lo tanto, un primer elemento, componente, región, capa o sección que se describe a continuación podría denominarse un segundo elemento, componente, región, capa o sección sin apartarse de las enseñanzas de las realizaciones de ejemplo.

Términos relativos al espacio (por ejemplo, "por debajo", "abajo", "bajo", "arriba", "superior", y similares) pueden utilizarse en este documento para facilitar la descripción para describir un elemento o característica en relación a otro elemento(s) o característica(s) como se ilustra en las figuras. Debe entenderse que los términos relativos al espacio pretenden abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operación además de la orientación representada en las figuras. Por ejemplo, si al dispositivo en las figuras se da la vuelta, los elementos descritos como "abajo" o "por debajo" de otros elementos o características estarían entonces orientados "por encima" de los otros elementos o características. Así, el término "por debajo" puede abarcar tanto una orientación hacia arriba y hacia abajo. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (girado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores relativos al espacio usados en este documento han de interpretarse en consecuencia.

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Reivindicaciones:

1. Un sistema de separación de vapor que comprende:

un tubo vertical configurado para recibir una corriente de flujo de dos fases de gas-líquido;

un primer difusor configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido desde el tubo vertical, incluyendo el primer difusor un generador de turbulencias configurado para separar la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido; y

un cilindro de separación configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases de gas- líquido desde el generador de turbulencias, incluyendo el cilindro de separación un canal estriado que tiene orificios a lo largo de una superficie interior del mismo.

2. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, en el que los orificios del canal estriado están configurados para recoger el líquido de la corriente de flujo de dos fases gas- líquido.

3. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, en el que el canal estriado del cilindro de separación tiene un paso variable.

4. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, en el que el primer difusor incluye una estructura estabilizadora configurada para dirigir el gas de la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido hacia un centro del cilindro de separación.

5. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 4, en el que el generador de turbulencias incluye una pluralidad de deflectores ciclónicos, estando la pluralidad de deflectores ciclónicos ajustada con el canal estriado del cilindro de separación.

6. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 5, en el que la estructura estabilizadora incluye un buje y un estabilizador, y

la pluralidad de deflectores ciclónicos está montada radialmente alrededor del buje.

7. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, en el que la superficie interior del cilindro de separación y una superficie interior del tubo vertical están recubiertas con un agente anti-incrustante.

8. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 7, en el que el agente antiincrustante incluye TiO2.

9. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, en el que el tubo vertical incluye una entrada que tiene una forma acampanada.

10. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, que comprende además:

un segundo difusor conectado al cilindro de separación, estando el segundo difusor configurado para mezclar la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido que sale del cilindro de separación.

11. El sistema de separación de vapor de la reivindicación 1, que comprende además:

un canal de drenaje configurado para recibir la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido desde el cilindro de separación, estando el canal de drenaje configurado para aplicar succión a la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido antes que la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido entre en los orificios del canal de drenaje.

12. Un reactor nuclear de agua en ebullición que comprende: un recipiente de presión del reactor;

un núcleo en el recipiente de presión del reactor; y

una pluralidad de sistemas de separación de vapor de acuerdo con la reivindicación 1, estando la pluralidad de sistemas de separación de vapor dispuestos por encima del núcleo en el recipiente de presión del reactor.

13. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 12, en el que los orificios del canal estriado están configurados para recoger el líquido de la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido.

14. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 12, en el que el canal estriado del cilindro de separación tiene un paso variable.

15. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 12, en el que el primer

difusor incluye una estructura estabilizadora configurada para dirigir el gas de la corriente de flujo de dos fases de gas-líquido hacia un centro del cilindro de separación.

16. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 15, en el que el generador 10 de turbulencias incluye una pluralidad de deflectores ciclónicos, estando la pluralidad de

deflectores ciclónicos ajustada con el canal estriado del cilindro de separación.

17. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 16, en el que 15 la estructura estabilizadora incluye un buje y un estabilizador, y

la pluralidad de deflectores ciclónicos está montada radialmente alrededor del buje.

18. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 12, en el que la superficie 20 interior del cilindro de separación y una superficie interior del tubo vertical están recubiertas

con un agente anti-incrustante.

19. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 18, en el que el agente antiincrustante incluye TiO2.

20. El reactor nuclear de agua en ebullición de la reivindicación 12, en el que el tubo vertical incluye una entrada que tiene una forma acampanada.