Sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada para reactores de agua en ebullición (BWRs), y procedimiento para el mismo.

Sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada para reactores de agua en ebullición

(BWRs), y procedimiento para el mismo.

Un sistema y un procedimiento de inyección de hidrógeno en sistemas de soporte del reactor de reactores de agua en ebullición (BWR) en operación durante el arranque y/o parada para mitigar la fisuración de corrosión de tensión intergranular (IGSCC). El sistema puede proporcionar hidrógeno a presiones variables (incluyendo presiones relativamente altas) que coinciden con el cambio de presiones de trabajo de los sistemas de soporte del reactor cuando el reactor realiza un ciclo a través de los modos de arranque y parada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2013/073801.

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: WHITTAKER,John, GONZAGA,Angelo, SHU,Paul, TRAN,Luong.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Disposiciones para el tratamiento, para la manipulación,... > G21C19/40 (Disposiciones para prevenir la aparición de condiciones críticas, p. ej. durante el almacenamiento)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Disposiciones para el tratamiento, para la manipulación,... > G21C19/303 (especialmente adaptados para gases (descontaminación de gases G21F 9/02))
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Sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada para reactores de agua en ebullición (BWRs), y procedimiento para el mismo.

Fragmento de la descripción:

Sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada para reactores de agua en ebullición (BWRs) , y procedimiento para el mismo Antecedentes de la invención Campo de la invención

Las realizaciones de ejemplo se refieren, en general, a reactores nucleares de agua en ebullición (BWRs) y, más particularmente, a un sistema y a un procedimiento para la inyección de hidrógeno en sistemas de soporte de reactores durante los periodos de arranque y de parada del reactor. El sistema es capaz de proporcionar hidrógeno a presiones variables (incluyendo altas presiones de aproximadamente 7, 6 MPa) para que coincida con las cambiantes presiones de trabajo de los sistemas de soporte a lo largo de los modos de arranque y parada.

Técnica relacionada Convencionalmente, los sistemas 1 de química de agua e hidrógeno (HWC) (véase la figura 1) inyectan hidrógeno en sistemas de agua de alimentación en la succión de las bombas de refuerzo de condensado o en la succión de las bombas de agua de alimentación (véase el punto de inyección 2) de un reactor de agua en ebullición (BWR) . La inyección de hidrógeno en estos lugares ayuda a mitigar la fisuración de corrosión por tensión intergranular (IGSCC) en las tuberías de recirculación y en la parte interna de los reactores. Específicamente, el

hidrógeno inyectado causa una reducción en el oxígeno disuelto mediante la reducción de la producción neta de hidrógeno y oxígeno radiolíticos en la región del núcleo del reactor.

El sistema 1 de HWC convencional incluye una fuente 4 de hidrógeno que puede ser un tanque de almacenamiento de líquido (con compresores y vaporizadores) o botellas de hidrógeno. La fuente de hidrógeno también puede generarse electrolíticamente. Un filtro 6 de hidrógeno 6 puede filtrar el hidrógeno antes de que el hidrógeno pase a través de una serie de válvulas, que pueden incluir una válvula 8 de control de presión, una válvula de retención 11 de exceso de flujo, válvulas de cierre 10 y válvulas de derivación 12. Una válvula de control 14 neumática puede utilizarse para aislar el hidrógeno antes de entrar en un módulo 16 de inyección de hidrógeno que descarga hidrógeno a puntos 2 de inyección de hidrógeno convencionales. Unas conexiones de purga 70 en todo el sistema 1 se utilizan

generalmente para fines de mantenimiento y de seguridad.

Los puntos 2 convencionales de inyección de hidrógeno son puntos de inyección que están situados en sistemas de baja presión (en relación con el reactor) , tales como las succiones de las bombas de refuerzo de condensado (0, 58 a 1, 10 MPA) y las succiones de las bombas de agua de alimentación (2, 76-4, 50 MPa) . Como las bombas de estos sistemas de baja presión no están en servicio durante el arranque o la parada completa del reactor (incluyendo la parada de emergencia del reactor, tal como un reactor SCRAM) , el hidrógeno por lo tanto no puede inyectarse en estas posiciones convencionales durante el arranque y la parada, ya que esto no permitiría la disolución de hidrógeno para el transporte eficiente de la tubería de recirculación y/o la parte interna del reactor. Como la corrosión IGSCC es más frecuente a bajas temperaturas de operación (de alrededor de 366, 5 K a alrededor de 505, 37 K durante el arranque/calentamiento del reactor a aproximadamente el 5% de potencia) , el reactor (y los sistemas de soporte del reactor) está en un riesgo mayor durante los modos de arranque y de parada, exacerbando así los efectos que son causados por la incapacidad para inyectar hidrógeno en los puntos 2 de inyección convencionales durante los modos de arranque y de parada del reactor.

Sumario de la invención Ejemplos de realizaciones proporcionan un sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada (y procedimiento asociado) para inyectar hidrógeno en los sistemas de soporte de reactores BWR durante los períodos de arranque y de parada del reactor. Como el reactor (y los sistemas de soporte del reactor) experimentan temperaturas y presiones que varían mucho como los ciclos del reactor a través de los modos de arranque y parada (como resultado del calentamiento y enfriamiento del reactor) , el sistema de inyección de hidrógeno proporciona hidrógeno a una presión variable, que puede coincidir con las presiones de trabajo de estos sistemas de soporte en cualquier período de tiempo. Como el sistema de inyección de hidrógeno proporciona hidrógeno a los sistemas de soporte del reactor que también operan potencialmente a altas presiones, el sistema de inyección de hidrógeno puede aumentar la presión de hidrógeno más allá de los niveles de presión normalmente asociados con los sistemas convencionales de HWC.

Breve descripción de los dibujos Las características y ventajas anteriores y otras de realizaciones de ejemplo se harán más

evidentes mediante la descripción en detalle de realizaciones de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos adjuntos están destinados a describir realizaciones de ejemplo y no deben ser interpretados para limitar el alcance previsto de las reivindicaciones. Los dibujos adjuntos no deben ser considerados como dibujados a escala, a menos que se indique de forma explícita.

La figura 1 es un diagrama de tuberías e instrumentos (P & ID) de un sistema de química de agua e hidrógeno (HWC) convencional;

La figura 2 es un diagrama P & ID de un sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada, de acuerdo con un ejemplo de realización; y

La figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento de fabricación y uso de un sistema de inyección de hidrógeno de arranque/parada, de acuerdo con un ejemplo de realización.

Descripción detallada de la invención Realizaciones de ejemplo detalladas se describen en el presente documento. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos descritos en este documento son meramente representativos para fines de descripción de realizaciones de ejemplo. Sin embargo, pueden realizarse realizaciones de ejemplo en muchas formas alternativas y no deben interpretarse como limitadas a sólo las realizaciones expuestas en el presente documento.

Por consiguiente, aunque las realizaciones de ejemplo son capaces de diversas modificaciones y formas alternativas, sus realizaciones se muestran a modo de ejemplo en los dibujos y se describirán en el presente documento en detalle. Debe entenderse, sin embargo, que no hay intención de limitar las realizaciones de ejemplo a las formas particulares descritas, sino que por el contrario, son realizaciones de ejemplo para cubrir

todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del ámbito de las realizaciones de ejemplo. Los números similares se refieren a elementos similares a lo largo de la descripción de las figuras.

Se entenderá que, aunque los términos primero, segundo, etc. pueden utilizarse en este documento 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

ejemplo, un primer elemento podría denominarse un segundo elemento, y, de manera similar, un segundo elemento podría denominarse un primer elemento, sin apartarse del ámbito de aplicación de las realizaciones de ejemplo. Tal como se utiliza aquí, 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 se conoce como que está "conectado" o "acoplado" a otro elemento, puede estar directamente conectado o acoplado al otro elemento o elementos de intervención pueden estar presentes. En contraste, cuando un elemento se conoce como que está "directamente conectado"...

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de inyección de hidrógeno en un sistema de soporte de un reactor de agua en ebullición (BWR) durante los modos de arranque y/o parada del reactor para mitigar

la fisuración de corrosión por tensión intergranular (IGSCC) , caracterizado porque comprende: conectar de manera fluida al menos una fuente de hidrógeno al sistema de soporte del BWR durante al menos uno de un modo de arranque del reactor y un modo de parada del reactor, estando el sistema de soporte del BWR en operación durante los modos de arranque y de

parada del reactor; dirigir un flujo de hidrógeno desde la al menos una fuente de hidrógeno al sistema de soporte del BWR; y regular una presión del flujo de hidrógeno sobre la base de una presión de trabajo del sistema de soporte del BWR.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de soporte del BWR experimenta un flujo de fluido del agua del reactor a través del sistema de soporte del BWR durante los modos de arranque y de parada del reactor.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, caracterizado porque el sistema de soporte del BWR es uno de una línea de retorno de limpieza del agua del reactor (RWCU) y una línea de recirculación de agua de alimentación.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la regulación de la presión del flujo de hidrógeno incluye igualar la presión del flujo de hidrógeno con la presión de trabajo del sistema de soporte del BWR, siendo la presión de trabajo del sistema de soporte del BWR variable durante los modos de arranque y parada del reactor.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, caracterizado porque comprende además: 30 aumentar la presión del flujo de hidrógeno usando un acelerador auxiliar de hidrógeno.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, caracterizado porque el acelerador auxiliar de hidrógeno es uno de un acelerador auxiliar accionado hidráulicamente y uno accionado neumáticamente.

7. El procedimiento de la reivindicación 5, caracterizado porque el acelerador auxiliar de

hidrógeno está configurado para aumentar la presión del flujo de hidrógeno a una presión variable de hasta 7, 6 MPa.

8. El procedimiento de la reivindicación 5, caracterizado porque comprende además:

controlar un caudal de flujo de hidrógeno a través de controles de flujo, estando situados los controles de flujo aguas arriba del acelerador auxiliar de hidrógeno.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado porque los controles de flujo son de una clase de presión más baja que la del acelerador auxiliar de hidrógeno.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una fuente de hidrógeno es una de una botella de gas de hidrógeno, un camión cisterna de gas de hidrógeno y una estructura de almacenamiento de hidrógeno líquido.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de soporte del BWR experimenta temperaturas de trabajo del fluido tan bajas como aproximadamente de 366 K y presiones de trabajo del fluido tan altas como de 7, 6 MPa durante los modos de arranque y parada del reactor.

12. Un sistema, caracterizado porque comprende: un sistema de inyección de hidrógeno conectado de manera fluida a un sistema de soporte de BWR, incluyendo el sistema de inyección de hidrógeno, una fuente de hidrógeno, un equipo de control de flujo,

un equipo de control de presión, siendo el sistema de soporte del BWR un sistema que opera durante un modo de arranque del reactor y un modo de parada del reactor, estando el equipo de control de presión configurado para regular una presión de un flujo de hidrógeno entre la fuente de hidrógeno y el sistema de soporte del BWR en base a una presión de trabajo del sistema de soporte del BWR.

13. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado porque el sistema de soporte del reactor BWR experimenta un flujo de fluido de agua del reactor a través del sistema de soporte del BWR durante los modos de arranque y de parada del reactor.

14. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado porque el sistema de soporte del BWR

es uno de una línea de retorno de limpieza del agua del reactor (RWCU) y una línea de recirculación de agua de alimentación.

15. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado porque el equipo de control de presión está configurado además para que coincida la presión del flujo de hidrógeno con la presión de trabajo del sistema de soporte del BWR, siendo la presión de trabajo del sistema de soporte del BWR variable durante los modos de arranque y de parada del reactor.

16. El sistema de la reivindicación 15, caracterizado porque el sistema de inyección de hidrógeno comprende además: un acelerador auxiliar de hidrógeno configurado para aumentar la presión del flujo de hidrógeno.

17. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado porque el acelerador auxiliar de hidrógeno es uno de un acelerador auxiliar accionado hidráulicamente y uno accionado neumáticamente.

18. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado porque el acelerador auxiliar de hidrógeno está configurado para aumentar la presión del flujo de hidrógeno a una presión 20 variable de hasta 7, 6 MPa.

19. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado porque el equipo de control de flujo está situado aguas arriba del acelerador auxiliar de hidrógeno.

20. El sistema de la reivindicación 19, caracterizado porque el equipo de control de flujo es de una clase de presión más baja que la del acelerador auxiliar de hidrógeno.

21. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado porque la fuente de hidrógeno es una de una botella de gas de hidrógeno, un camión cisterna de gas de hidrógeno y una 30 estructura de almacenamiento de hidrógeno líquido.

22. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado porque el sistema de soporte del BWR experimenta temperaturas de trabajo del fluido tan bajas como aproximadamente 366 K y presiones de funcionamiento del fluido de hasta 7, 6 MPa durante los modos de arranque y

de parada del reactor.