Sistema de prueba para espigas de centrado de elementos combustibles en una estructura del núcleo.

Sistema de prueba para espigas de centrado de elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) en una estructura superior del núcleo

(10, 68, 92), que incluye

- una estructura superior de núcleo (10, 68, 92) con una pluralidad de espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) similares, paralelas, perpendiculares a un plano de la retícula de rejilla en la correspondiente dimensión de la retícula (18, 20), - una pileta de agua, en la que puede colocarse la estructura superior del núcleo (10, 68, 92) tal que las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) están orientadas aproximadamente en perpendicular hacia abajo a una cierta distancia del fondo de la pileta,

- un cuerpo de inmersión (32, 62, 82) que experimenta bajo el agua un empuje ascensional, con al menos un dispositivo de accionamiento (46, 64, 84), - al menos dos carriles de guía paralelos (34, 36, 66, 88) unidos con el cuerpo de inmersión (32, 62, 82), cuyo respectivo perfil en sección (66) está adaptado a la forma de los extremos (70) de las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) del lado opuesto al plano de la retícula de rejilla, siendo posible al encajar los extremos (70) en los correspondientes carriles de guía (34, 36, 66, 88) una conducción deslizante (48, 100) del cuerpo de inmersión (32, 62, 82) a lo largo de hileras paralelas (42, 44) de espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94),

- presentando el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) una densidad tal que experimenta bajo el agua un empuje ascensional, mediante el cual el mismo es oprimido sin tomar otras medidas con sus carriles contra las espigas de centrado de los elementos combustibles que sobresalen hacia abajo,

- al menos un equipo de análisis (86, 96), que puede llevarse con el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) a la correspondiente posición debajo de una de las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94), con lo que es posible probarlo mediante el equipo de análisis (86, 96).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12002091.

Solicitante: WESTINGHOUSE ELECTRIC GERMANY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DUDENSTRASSE 44 68167 MANNHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: OBIERAI,WOLFGANG, RIESNER,LAURENS, ZUCKERMANN,STEFAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores... > Vigilancia; Ensayos > G21C17/08 (Combinación estructural del núcleo del reactor o de la estructura del moderador con medios de visión, p. ej. con cámaras de televisión, periscopios, ventanas)

PDF original: ES-2478968_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de prueba para espigas de centrado de elementos combustibles en una estructura del núcleo.

La invención se refiere a un sistema de prueba para espigas de centrado de elementos combustibles en una estructura 5 superior del núcleo, que incluye una estructura superior del núcleo con una pluralidad de espigas de centrado de elementos combustibles similares, paralelas, perpendiculares a un plano de la retícula de rejilla en la correspondiente dimensión de la retícula y una pileta de agua en la que puede colocarse la estructura superior del núcleo tal que las espigas de centrado de los elementos combustibles están orientadas aproximadamente en perpendicular hacia abajo a una cierta distancia del fondo de la pileta. 10

Se sabe en general que en instalaciones de reactores nucleares se utilizan elementos combustibles similares a barras como combustible nuclear. La reacción nuclear propiamente dicha tiene lugar en una vasija del reactor, dispuesta en una pileta de agua llena, debajo de su superficie del agua y que por ejemplo en una dimensión de retícula similar a un tablero de ajedrez de por ejemplo 16 por 16 aloja la correspondiente cantidad de elementos combustibles. Los 15 elementos combustibles presentan la mayoría de las veces una sección en planta cuadrada. Cuando se realiza una revisión de la instalación se abre la vasija del reactor que se encuentra bajo el agua y se somete junto con los elementos combustibles, según necesidades, a una revisión. Al respecto está prevista también una sustitución en turnos de elementos combustibles.

La dimensión de la retícula de los elementos combustibles dispuestos en la vasija del núcleo del reactor está predeterminada mediante una estructura superior y una inferior del núcleo, que se caracterizan por una estructura básica plana similar a una placa, estando previstas para ello, al menos en el caso de la estructura superior del núcleo, espigas de centrado de los elementos combustibles, verticalmente en una dimensión de retícula determinada por columnas y filas. Estas espigas presentan usualmente una forma cilíndrica alargada, a la que sigue un cono o tronco de 25 cono, así como dado el caso un agujero central axial, estando orientados los mismos en la estructura inferior del núcleo hacia arriba y en la estructura superior del núcleo hacia abajo. Un elemento combustible similar a una barra presenta en sus dos extremos en cada caso dos cavidades cilíndricas adaptadas al mismo. Éstas están dispuestas, para una superficie de base aproximadamente cuadrada de un elemento combustible, en dos zonas de las esquinas enfrentadas oblicuamente, fijando su distancia entre sí un decalaje de la dimensión de la retícula. 30

De esta manera pueden colocarse elementos combustibles entre las estructuras del núcleo superior e inferior, estando fijados los mismos en sus dos extremos mediante en cada caso dos espigas de centrado de elementos combustibles. Esta fijación es necesaria para garantizar un funcionamiento seguro del reactor. Cuando se extrae o se introduce un elemento combustible para un mantenimiento o una revisión, ha de levantarse la estructura superior del núcleo, por 35 ejemplo con una grúa, con lo que queda garantizado el acceso libre a cada lugar de colocación en la vasija del reactor. Entonces se lleva la estructura superior del núcleo mediante una grúa a una pileta de depósito contigua, permaneciendo la estructura superior del núcleo por razones de seguridad siempre por debajo de la superficie común del agua de ambas piletas. Una vez realizada la extracción o introducción de elementos combustibles, hay que llevar de nuevo la estructura superior del núcleo sobre el núcleo del reactor, con lo que los elementos combustibles quedan fijados con 40 seguridad.

Debido a los necesarios levantamiento y descenso, afectados por tolerancias, de la estructura superior del núcleo, pueden producirse síntomas de desgaste de las espigas de centrado de los elementos combustibles, en particular en la zona de transición de las espigas al resto de la estructura del núcleo, pero también en las puntas con forma cónica. Pero 45 también por ejemplo debido a las inevitables vibraciones cuando el núcleo del reactor se encuentra en servicio, puede resultar otro desgaste adicional de las espigas de centrado de los elementos combustibles.

Al estar sometidas las instalaciones nucleares a las máximas exigencias de seguridad posibles, han de someterse las espigas de centrado de los elementos combustibles de la estructura superior del núcleo a una comprobación a 50 intervalos regulares de tiempo. Para ello ha de llevarse la estructura superior del núcleo a una posición dentro de la pileta de depósito en la que quede asegurada la accesibilidad de las espigas de centrado de los elementos combustibles que sobresalen hacia abajo, no siendo practicable un giro de la estructura del núcleo tal que las espigas de centrado de los elementos combustibles estén orientadas hacia arriba. A continuación han de someterse las correspondientes espigas de centrado de los elementos combustibles a una prueba mediante un equipo de análisis, teniendo que 55 desplazarse el equipo de análisis mediante un manipulador secuencialmente hasta la correspondiente posición de prueba debajo de la respectiva espiga de centrado del elemento combustible y teniendo que hacerse ascender o descender en la dirección de las espigas. Esto se ha realizado desde entonces con un manipulador de movimiento X-Y-Z, dispuesto a lo largo de los lados de la pileta de depósito y que ocupa mucho espacio. Además de una posibilidad adicional de giro del equipo de análisis, resultan así al menos cuatro grados de libertad de movimiento necesarios, que 60 han de mantenerse disponibles para el movimiento del equipo de análisis. Para reducir la necesidad de espacio existe también la posibilidad de desplazarse hasta la espiga de centrado de los elementos combustibles separadamente con un manipulador similar a un submarino. Esto resulta muy costoso y complicado debido a la cantidad de grados de libertad de movimiento, que son preferiblemente seis, porque el desplazamiento manual hasta cada espiga de centrado del elemento combustible implica un coste considerable en control y operación. 65

El documento US 4499046 muestra otro sistema de prueba.

Partiendo de este estado de la técnica, es tarea de la invención indicar un procedimiento de prueba para espigas de centrado de elementos combustibles mejorado, que ocupe poco espacio y que permita un coste de operación reducido.

Esta tarea se resuelve mediante un sistema de prueba según la reivindicación 1. El mismo incluye:

- Un cuerpo de inmersión que experimenta bajo el agua un empuje ascensional con al menos un dispositivo de accionamiento,

- al menos dos carriles de guía paralelos unidos con el cuerpo de inmersión, cuyo respectivo perfil en sección está 10 adaptado a la forma de los extremos de las espigas de centrado de los elementos combustibles del lado opuesto al plano de la retícula de rejilla, siendo posible al encajar los extremos en los correspondientes carriles de guía una conducción deslizante del cuerpo de inmersión a lo largo de filas paralelas de espigas de centrado de los elementos combustibles,

- al menos un equipo de análisis, que puede llevarse con el cuerpo de inmersión a la correspondiente posición 15 debajo de una de las espigas de centrado de los elementos combustibles, con lo que es posible su comprobación mediante el equipo de análisis.

La idea básica de la invención consiste en utilizar un cuerpo de inmersión que ocupa poco espacio, similar a un submarino, como manipulador del movimiento para el equipo de análisis, debiendo reducirse sus grados de libertad de 20 movimiento en el movimiento secuencial de desplazamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de prueba para espigas de centrado de elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) en una estructura superior del núcleo (10, 68, 92) , que incluye

- una estructura superior de núcleo (10, 68, 92) con una pluralidad de espigas de centrado de los elementos 5 combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) similares, paralelas, perpendiculares a un plano de la retícula de rejilla en la correspondiente dimensión de la retícula (18, 20) ,

- una pileta de agua, en la que puede colocarse la estructura superior del núcleo (10, 68, 92) tal que las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) están orientadas aproximadamente en perpendicular hacia abajo a una cierta distancia del fondo de la pileta, 10

- un cuerpo de inmersión (32, 62, 82) que experimenta bajo el agua un empuje ascensional, con al menos un dispositivo de accionamiento (46, 64, 84) ,

- al menos dos carriles de guía paralelos (34, 36, 66, 88) unidos con el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) , cuyo respectivo perfil en sección (66) está adaptado a la forma de los extremos (70) de las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) del lado opuesto al plano de la retícula de rejilla, siendo 15 posible al encajar los extremos (70) en los correspondientes carriles de guía (34, 36, 66, 88) una conducción deslizante (48, 100) del cuerpo de inmersión (32, 62, 82) a lo largo de hileras paralelas (42, 44) de espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) ,

- presentando el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) una densidad tal que experimenta bajo el agua un empuje ascensional, mediante el cual el mismo es oprimido sin tomar otras medidas con sus carriles contra las espigas 20 de centrado de los elementos combustibles que sobresalen hacia abajo,

- al menos un equipo de análisis (86, 96) , que puede llevarse con el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) a la correspondiente posición debajo de una de las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) , con lo que es posible probarlo mediante el equipo de análisis (86, 96) .

2. Sistema de prueba según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) presenta al menos un primer dispositivo de accionamiento (46) orientado predominantemente en paralelo a los carriles de guía (34, 36, 66, 88) , un segundo (64) transversal al anterior que actúa predominantemente en dirección horizontal y un tercero (84) igualmente transversal al respecto que actúa predominantemente en dirección vertical. 30

3. Sistema de prueba según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos un carril de guía (34, 36, 66, 88) presenta entre sus dos extremos una zona interrumpida (38, 40, 90) , estando dispuesto detrás de la misma el equipo de análisis (86, 96) orientado a la misma (38, 40, 90) . 35

4. Sistema de prueba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque las espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) están dispuestas por pares (12) en dimensiones de retícula (18, 20) decaladas entre sí en un componente en dirección x e y y porque la distancia de los carriles de guía (34, 36, 66, 88) está coordinada en cuanto al componente x del 40 decalaje de la dimensión de la retícula (22, 24) de un par.

5. Sistema de prueba según la reivindicación 4, caracterizado porque los carriles de guía (34, 36, 66, 88) , considerando el componente y del decalaje de la dimensión de la retícula (22, 24) , son al menos tan largos que ambos carriles de guía (34, 36, 66, 88) en conjunto 45 cubren (94) en todo momento cinco espigas de centrado de los elementos combustibles y porque ambos carriles de guía (34, 36, 66, 88) presentan una zona interrumpida (38, 40, 90) y porque las zonas interrumpidas (38, 40, 90) están decaladas en función del componente y del decalaje de la dimensión de la retícula (22, 24) .

6. Equipo de prueba según la reivindicación 3 a 5, 50

caracterizado porque al menos un captador de medida u otros sensores activos y/o pasivos del equipo de análisis (86, 96) pueden moverse (98) hacia fuera a través de la zona interrumpida (38, 40, 90) .

7. Equipo de prueba según la reivindicación 6, caracterizado porque la parte que puede moverse hacia fuera del equipo de análisis es cilíndrica hueca en su parte 55 superior, con lo que puede abarcarse una espiga de centrado de los elementos combustibles y porque en la zona superior de la parte superior está prevista una escotadura radial.

8. Sistema de prueba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el equipo de análisis (86, 96) , de los que al menos hay uno, incluye medios para una prueba 60 de ultrasonido.

9. Sistema de prueba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) presenta al menos un sensor de orientación.

10. Sistema de prueba según la reivindicación 9, caracterizado porque la estructura del núcleo (10, 68, 92) presenta marcas de orientación, que puede detectar el sensor de orientación, con lo que a partir de las mismas puede determinarse la correspondiente posición del cuerpo de inmersión (32, 62, 82) respecto a la estructura del núcleo (10, 68, 92) .

11. Sistema de prueba según la reivindicación 9, caracterizado porque el fondo de la pileta de agua y/o la pared de la pileta de agua presenta (n) marcas de orientación, que puede detectar el sensor de orientación, con lo que a partir de las mismas puede determinarse la correspondiente posición del cuerpo de inmersión (32, 62, 82) respecto a la pileta de agua.

12. Sistema de prueba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento (46, 64, 84) incluye al menos un accionamiento de hélice.

13. Sistema de prueba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la pileta de agua están previstos distanciadores, mediante los cuales queda asegurada 15 una distancia entre una estructura superior del núcleo (10, 68, 92) depositada en la pileta de agua y el fondo de la pileta tan grande que el cuerpo de inmersión (32, 62, 82) puede moverse libremente debajo de la estructura del núcleo (10, 68, 92) .

14. Sistema de prueba según una de las reivindicaciones precedentes, 20

caracterizado porque el mismo incluye una grúa o un equipo elevador, mediante el cual puede colocarse la estructura superior del núcleo (10, 68, 92) en la pileta de agua.

15. Procedimiento para comprobar espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) en una estructura superior del núcleo (10, 68, 92) mediante un sistema de prueba según una de las reivindicaciones 1 a 14, 25

caracterizado por las siguientes etapas:

ï?­ Colocación de la estructura superior del núcleo (10, 68, 92) en la pileta de agua,

ï?­ posicionado del cuerpo de inmersión superior (32, 62, 82) debajo de la estructura superior del núcleo (10, 68, 92) , tal que sea posible una conducción deslizante del cuerpo de inmersión (32, 62, 82) a lo largo de hileras paralelas (42, 44) de espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) , 30

ï?­ desplazamiento secuencial hasta las correspondientes posiciones de prueba para espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) que se encuentran a lo largo de las hileras paralelas (42, 44) ,

ï?­ comprobación de la espigas de centrado de los elementos combustibles (14, 16, 50, 52, 72, 94) en la correspondiente posición de prueba mediante el equipo de análisis (86, 96) .