PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE ACONDICIONAMIENTO DE BARRAS DE COMBUSTIBLE NUCLEAR NO ESTANCAS CON VISTAS A SU TRANSPORTE Y A SU ALMACENAMIENTO O DEPOSITO DE LARGA DURACION.

Procedimiento de acondicionamiento de barras de combustible no estancas (6) con vistas a su transporte y a su almacenamiento de larga duración o a su depósito de muy larga duración,

presentando un defecto de estanqueidad cada una de las barras de combustible no estancas (o barras defectuosas) (6), que comprenden pastillas de material combustible en una vaina tubular (6a) cerrada por sus extremos, siendo depositadas las barras de combustible no estancas, en una primera etapa, bajo el agua en una piscina, en cuyo procedimiento:

- se ponen a disposición una pluralidad de cápsulas (8) destinadas a recibir, cada una de ellas, una barra de combustible, y que comprenden una envoltura tubular (8a) y dos tapones (9, 14) en sus extremos, de los cuales uno al menos es retirable,

- se sitúa una estructura de carga (20) en la piscina, en una disposición que le permite recibir al menos una cápsula de la pluralidad de cápsulas (8) con su eje vertical,

- se fija, en un extremo superior abierto de la estructura de carga (20), un dispositivo de guía y de mantenimiento (32) de barra de combustible (6) en la cápsula (8),

- se extraen una a una las barras no estancas dentro de un medio de recogida intermedio en el cual se sitúan barras no estancas que provienen de al menos una ensambladura de combustible y se introducen una por una las cápsulas vacías de barras en la estructura de carga (20) en posición vertical en un sitio de carga (27a) en la vertical de una abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32), y, para cada una de las cápsulas (8) destinadas a recibir una barra defectuosa (6):

- se desenrosca un tapón (14) de la cápsula (8) situado en su parte superior, se introduce una barra defectuosa (6) en la cápsula a través de un dispositivo de guía (29) situado según la abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32), se vuelve a roscar el tapón superior (14) de la cápsula (8),

- se dispone la cápsula (8) que encierra la barra defectuosa en un sitio de una estructura de soporte (20), comprendiendo la estructura de soporte (20) varios sitios de recepción de cápsulas (8), presentando la estructura de soporte (20) la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible nuclear o siendo un medio de depósito que contiene al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por medio de cubiertas estancas, y

- se transporta y se almacenan las barras defectuosas (6) en el interior de las cápsulas (8) situadas en la estructura de soporte (20)

Procedimiento y dispositivo de accionamiento de barras de combustible nuclear no estancas con vistas a su transporte y a su almacenamiento o depósito de larga duración.

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de acondicionamiento de barras de combustible no estancas con vistas a su transporte y a su almacenamiento o depósito de larga duración.

En los reactores nucleares refrigerados por agua, y en particular en los reactores nucleares refrigerados por agua a presión, se utilizan ensambladuras de combustible que comprenden una armazón en el interior de la cual se sitúan barras de combustible cada una de las cuales está constituida por una vaina tubular rellena de pastillas de combustible, por ejemplo de pastillas de óxido de uranio UO₂, y cerrada por sus extremos mediante tapones estancos.

La vaina de las barras y los tapones son generalmente de aleación de zirconio y se efectúa el rellenado de la vaina por medio de helio a presión antes de sellar la barra de manera totalmente estanca.

En el interior del reactor nuclear en funcionamiento, la vaina de las barras sufre tensiones mecánicas y puede estar sometida a la corrosión, de tal suerte que pueden aparecer fisuras que atraviesen la vaina en algunas barras de las ensambladuras de combustible. La barra ya no es entonces estanca, el helio contenido en la vaina y los gases de fisión formados por el combustible pueden atravesar la vaina, lo que produce una diseminación de productos radiactivos en el entorno de la ensambladura de combustible.

Durante las paradas del reactor nuclear, por ejemplo para la recarga o manipulación y reparación, se descarga al menos una parte de las ensambladuras de combustible del núcleo, siendo estas ensambladuras de combustible colocadas en una piscina de combustible en el interior de la cual se efectúan ciertas operaciones de reparación y de nueva puesta en situación de las ensambladuras de combustible usadas.

En particular, durante estas operaciones de reparación y de nueva puesta en situación de las ensambladuras de combustible, se separan previamente las barras de combustible no estancas de las ensambladuras de combustible, siendo estas barras no estancas, por ejemplo, almacenadas de manera temporal en una estructura de almacenamiento en el interior de la piscina del combustible.

La recuperación del combustible contenido en las barras puede ser efectuada teóricamente en fábricas de nuevo tratamiento de combustible, en las cuales se separa el material combustible de las vainas usadas y con fisuras, que son tratadas como desechos radiactivos. Sin embargo, desde hace algunos años, la reglamentación en vigor tiene tendencia a prohibir el transporte de barras de combustible que puedan producir una diseminación de materias radiactivas entre las centrales y las fábricas de nuevo tratamiento.

Es por tanto necesario prever procedimientos y dispositivos que permitan realizar el almacenamiento de larga duración de barras de combustible no estancas sin operaciones de transporte entre los reactores nucleares y las fábricas de nuevo tratamiento, o, en ciertos casos, el transporte de barras no estancas en envolturas estancas.

El documento DE-196 40 393 ha propuesto, en particular, utilizar cápsulas que comprendan una envoltura tubular susceptible de contener una barra de combustible y que se cierre por sus extremos por medio de tapones que pueden ser fijados de manera estanca sobre las partes de los extremos de la envoltura de la cápsula. Cada uno de los tapones fijados a los dos extremos de la cápsula comprende igualmente una válvula en el interior de un canal que atraviesa el tapón, la cual permite realizar una purga de la barra no estanca, que es generalmente rellenada con agua en el interior de la piscina, así como la puesta bajo gas inerte del volumen interno de la cápsula. Después del cierre estanco de los tapones en los extremos de la cápsula, se ha realizado un confinamiento de la barra que presenta una fuga, de manera que ya no es susceptible de causar una diseminación de los productos radiactivos en el medio circundante. Las cápsulas están previstas para poder ser introducidas en estructuras de soporte. Estas estructuras de soporte, en las cuales han sido encapsuladas las barras no estancas, pueden ser transportadas hacia un lugar de almacenamiento, una fábrica de nuevo tratamiento o un laboratorio caliente para examen o peritación.

Se conocen igualmente dispositivos de transporte de materiales combustibles irradiados que comprenden, en el interior de un recipiente o contenedor de transporte equipado con medios de cierre de los extremos del contenedor, medios de amortiguación de los choques y medios de prensión que permiten su manipulación, cajas de forma tubular con sección cuadrada, que pueden ser cerradas de manera estanca por medio de fondos o cubiertas soldados a los extremos de la caja en la cual se sitúan los materiales combustibles irradiados.

En el caso en que se desea realizar el almacenamiento de larga duración y el depósito de muy larga duración de las barras combustibles no estancas que son almacenadas en el interior de una piscina, los dispositivos de encapsulamiento o de transporte conocidos no permiten realizar de manera sencilla y práctica el acondicionamiento de las barras de combustible no estancas en gran cantidad.

Se deberá entender por depósito de materias nucleares un almacenamiento que permita recuperar estas materias en un momento cualquiera. Un tal depósito de muy larga duración puede ser previsto, por ejemplo, durante en tiempo de unos 300 años o más. Un almacenamiento de larga duración puede ser previsto, por ejemplo, para una duración de 50 a 100 años.

En el caso de la explotación continua de un reactor nuclear, puede ser necesario, después de un cierto tiempo de funcionamiento del reactor, realizar la eliminación de un gran número de barras no estancas que han sido retiradas de la ensambladura de combustible, en el curso de campañas sucesivas de recarga y de mantenimiento del reactor nuclear.

Por lo tanto, el objeto de la invención es proponer un procedimiento de acondicionamiento de las barras de combustible no estancas con vistas a su almacenamiento o de su depósito de larga o de muy larga duración, según la reivindicación 1. Una variante del procedimiento se describe en la reivindicación 2.

La invención se refiere igualmente a un dispositivo de acondicionamiento para puesta en práctica del procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 8.

De acuerdo con modalidades de realización que serán tomadas solas o en combinación:

- la estructura de carga comprende una armazón destinada a recibir las cápsulas, que comprende una contera superior de manipulación y una contera inferior de dirección transversal, ensambladas entre sí por medio de tirantes de dirección longitudinal y de una pluralidad de placas de refuerzo de disposición transversal y repartidas según la dirección longitudinal de la estructura de carga, cada una de las cuales comprende una red de aberturas destinadas, cada una de ellas, a asegurar el paso y el mantenimiento de una cápsula, en algunas de las cuales están aplicados los tirantes de ensambladura de la armazón de la estructura de carga, comprendiendo la estructura un primer sitio de carga de las cápsulas en la proximidad de un ángulo de las secciones transversales de la estructura de carga, de forma cuadrada;

- la estructura de carga comprende además un segundo sitio según el cual la contera inferior de la estructura de carga comprende una abertura de recepción de un tapón de cierre de la extremidad inferior de una cápsula en la cual se sitúa un tetón sobresaliente hacia el interior de la estructura de carga y los tapones inferiores y superiores de las cápsulas están atravesados axialmente por un canal en el que está dispuesta una válvula de cierre del canal, solicitada hacia la posición de cierre por un resorte helicoidal, comprendiendo la extremidad de desembocadura del canal del tapón superior un medio de conexión de un conducto de entrada de gas inerte y, después de haber introducido una barra defectuosa en una cápsula y haber sido nuevamente roscado en tapón superior de la cápsula en el primer sitio de carga, se transporta la cápsula al segundo sitio de relleno con gas inerte, se introduce el tapón inferior de la cápsula en el alojamiento correspondiente a la contera inferior, de tal manera que el tetón sobresaliente eleva la válvula del tapón inferior a la posición de abertura y se introduce un gas inerte a presión, tal como el argón,...

1. Procedimiento de acondicionamiento de barras de combustible no estancas (6) con vistas a su transporte y a su almacenamiento de larga duración o a su depósito de muy larga duración, presentando un defecto de estanqueidad cada una de las barras de combustible no estancas (o barras defectuosas) (6), que comprenden pastillas de material combustible en una vaina tubular (6a) cerrada por sus extremos, siendo depositadas las barras de combustible no estancas, en una primera etapa, bajo el agua en una piscina, en cuyo procedimiento:

- se ponen a disposición una pluralidad de cápsulas (8) destinadas a recibir, cada una de ellas, una barra de combustible, y que comprenden una envoltura tubular (8a) y dos tapones (9, 14) en sus extremos, de los cuales uno al menos es retirable,

- se sitúa una estructura de carga (20) en la piscina, en una disposición que le permite recibir al menos una cápsula de la pluralidad de cápsulas (8) con su eje vertical,

- se fija, en un extremo superior abierto de la estructura de carga (20), un dispositivo de guía y de mantenimiento (32) de barra de combustible (6) en la cápsula (8),

- se extraen una a una las barras no estancas dentro de un medio de recogida intermedio en el cual se sitúan barras no estancas que provienen de al menos una ensambladura de combustible y se introducen una por una las cápsulas vacías de barras en la estructura de carga (20) en posición vertical en un sitio de carga (27a) en la vertical de una abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32), y, para cada una de las cápsulas (8) destinadas a recibir una barra defectuosa (6):

- se desenrosca un tapón (14) de la cápsula (8) situado en su parte superior, se introduce una barra defectuosa (6) en la cápsula a través de un dispositivo de guía (29) situado según la abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32), se vuelve a roscar el tapón superior (14) de la cápsula (8),

- se dispone la cápsula (8) que encierra la barra defectuosa en un sitio de una estructura de soporte (20), comprendiendo la estructura de soporte (20) varios sitios de recepción de cápsulas (8), presentando la estructura de soporte (20) la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible nuclear o siendo un medio de depósito que contiene al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por medio de cubiertas estancas, y

- se transporta y se almacenan las barras defectuosas (6) en el interior de las cápsulas (8) situadas en la estructura de soporte (20).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la estructura de carga presenta la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible (1) y comprende una armazón destinada a recibir las cápsulas (8), que tiene una contera superior de manipulación (21a) y una contera inferior (21b) de dirección transversal, ensambladas entre sí por tirantes (23) de dirección longitudinal, y una pluralidad de placas de refuerzo (25) de disposición transversal y repartidas según la dirección longitudinal de la estructura de carga (20), cada una de las cuales comprende una red de aberturas destinadas a asegurar, cada una de ellas, el paso y el mantenimiento de una cápsula (8), en algunas de las cuales son aplicados los tirantes (23) de ensamblaje de la armazón de la estructura de carga (20), comprendiendo la estructura (20) un primer sitio (27a) de carga de las cápsulas en la proximidad de un ángulo o esquina de las secciones transversales de la estructura de carga de forma cuadrada.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el cual la estructura de carga comprende además un segundo sitio (27b) según el cual la contera inferior (21b) de la estructura de carga comprende una abertura de recepción (29) de un tapón de cierre del extremo inferior de una cápsula, en la cual se coloca un tetón (31) que sobresale hacia el interior de la estructura de carga, y los tapones inferiores (9) y superiores (14) de las cápsulas (8) están atravesados axialmente por un canal en el cual está dispuesta una válvula (10, 17) de cierre del canal solicitada hacia la posición de cierre por un resorte helicoidal (11, 18), comprendiendo el extremo de desembocadura del canal (16) del tapón superior (14) un medio de conexión de un conducto (15b) de llegada de gas inerte, y después de haber sido introducida una barra defectuosa en una cápsula (8) y roscado de nuevo el tapón superior (14) de la cápsula (8) en el primer sitio de carga (27a), se transporta la cápsula (8) al segundo sitio (27b) de rellenado con gas inerte, se introduce el tapón inferior (9) de la cápsula en el alojamiento (29) correspondiente a la contera inferior (21b), de tal manera que el tetón (31) sobresaliente levanta la válvula (10) del tapón inferior (9) hacia la posición de apertura y se envía un gas inerte a presión, tal como argón, a la parte del extremo de entrada (16a) del canal (16) del tapón superior (14), para realizar la apertura de la válvula (17) del tapón superior (14) y después el rellenado con gas inerte del espacio interior de la cápsula (8), siendo expulsados el agua o el gas contenidos en la cápsula (8) por el canal (9a) del tapón inferior (9), se interrumpe la alimentación de gas inerte tras el rellenado del espacio interno de la cápsula (8), de tal manera que se vuelve a cerrar la válvula de cierre (17) del tapón superior (14), siendo entonces almacenada la barra defectuosa en el interior de la cápsula (8) en atmósfera de gas inerte a presión.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en el cual la estructura de soporte (20) de las cápsulas (8), en la cual se realiza el transporte y el almacenamiento de larga duración de las cápsulas (8) que encierran las barras defectuosas, está constituida por la propia la estructura de carga (20).

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la estructura de soporte (20) de las cápsulas (8) que encierran las barras de combustible defectuosas está constituida por un contenedor de transporte y/o almacenamiento que comprende al menos un sitio de recepción de al menos una de entre una estructura de carga (20) y una cápsula (8).

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la estructura de soporte (20) es un medio de depósito que encierra al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por cubiertas estancas y en la cual está constituida una barrera estanca alrededor de cada una de las barras defectuosas por una al menos de la cápsula (8) que encierra la barra y de una caja que encierra la cápsula (8).

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la estructura de soporte (20) es un medio de depósito que encierra al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por cubiertas estancas, y en la cual el medio de depósito se realiza para recibir al menos una estructura de carga (20) en el lugar de una caja.

8. Dispositivo de acondicionamiento para la puesta en práctica de un procedimiento según la reivindicación 1, comprendiendo el dispositivo:

- una estructura de carga (20) de barras defectuosas (6) en las cápsulas (8), que comprende un sitio (27a) de carga de cada cápsula (8) con una barra defectuosa y un sitio (27b) de rellenado de cada cápsula (8) con gas inerte,

- un dispositivo de guía y de mantenimiento (32) que comprende medios (33) de posicionamiento en la estructura de carga (20),

- una estructura de soporte (20) de cápsulas (8) para un almacenamiento de gran duración o un depósito de muy larga duración, comprendiendo la estructura de soporte (20) varios sitios de recepción de cápsulas (8), presentando la estructura de soporte (20) la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible nuclear o siendo un medio de depósito que encierra al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible, destinada a recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por cubiertas estancas,

- un útil (15) de manipulación y de rellenado de las cápsulas (8).

9. Dispositivo según la reivindicación 8 para la puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 3, en el cual:

- la estructura de carga (20) presenta la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible (1) y comprende una contera superior (21a) y una contera inferior (21b) ensambladas entre sí por medio de tirantes (23) de dirección longitudinal con respecto a las conteras (21a, 21b) de dirección transversal, una pluralidad de placas de refuerzo (25) en disposiciones transversales, distribuidas según la dirección longitudinal de la estructura de carga (20), y un tetón de accionamiento (31) de una válvula (10) dispuesta en un canal (9a, 9b) que atraviesa un tapón inferior (9) de cada cápsula (8), al nivel del sitio de rellenado (27b),

- comprendiendo el dispositivo de guía y de mantenimiento (32) una placa de centrado (32a) provista de medios (33) de posicionamiento en la estructura de carga (20), una primera y una segunda aberturas (34a, 34b) que atraviesan la placa de centrado (32a) y un medio (35, 36) de apriete de una cápsula (8) introducida en la estructura de carga (20) en el sitio de carga (27a), así como una tulipa de guía (39) que puede ser situada en la placa de centrado (32a) al nivel de la primera abertura (34a), y

- un útil (15) de manipulación y de rellenado de las cápsulas (8), que comprende un tubo exterior (15a) perfilado para su acoplamiento sobre un tapón superior (14) perfilado de una cápsula (8) y su solidarización en rotación con el tapón superior (14) roscable y desenroscable en un cuerpo (8a) de la cápsula (8) y un tubo interior (15b) de llegada de gas, conectable a un canal (14b, 14c) que atraviesa el tapón superior (14) de cada cápsula (8).

10. Dispositivo según la reivindicación 8, en el cual la estructura de carga (20) comprende una pluralidad de sitios de almacenamiento de cápsulas (8) y constituye la estructura de soporte de cápsulas (8).