APARATO PARA SUMINISTRAR UNA HERRAMIENTA DENTRO DE UNA BOMBA DE CHORRO DE REACTOR NUCLEAR SUMERGIDA.

Aparato para suministrar una herramienta dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida.

Un aparato para suministrar una herramienta (120) dentro de una bomba (326) de chorro de un reactor nuclear sumergida en una piscina (302) del reactor incluye un chasis (103), y una unidad de propulsión (108) para controlar el movimiento del aparato (100) de suministro de herramienta (100) dentro de una piscina (302) de líquido. Un conjunto (104) guía proporciona el suministro y la inserción de la herramienta (120) dentro de una entrada (412) de la bomba de chorro (326) e incluye una parte (118) de inserción en la tubería. Un controlador (130 )de posición de la herramienta proporciona el control de la posición vertical de la herramienta (120) respecto del conjunto (104) guía

Aparato para suministrar una herramienta dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida.

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud se refiere a la Solicitud de los Estados Unidos Nº. 11/103,931, expediente de Agente No. 162006-1 presentada el 12 de abril de 2005, coincidente con la presentación de la presente solicitud.

Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a un aparato para suministrar una herramienta a una tubería sumergida, y más particularmente a un conjunto para suministrar una herramienta de inspección dentro de una bomba de chorro sumergida de reactor nuclear.

Antecedentes de la invención

Las tuberías, tales como tubos o equipos de forma cilíndrica, están a menudo sumergidas en una piscina de agua u otro líquido. A menudo se necesita tener una herramienta de mantenimiento o una sonda de inspección suministrada dentro de la tubería sumergida. Por ejemplo, un recipiente a presión de reactor (RPV) de un reactor de agua hirviendo (BWR) típicamente tiene tuberías sumergidas que necesitan ser inspeccionadas durante rutinas de mantenimiento. Las bombas de chorro tubulares huecas que tienen tuberías internas están dispuestas dentro de un anillo para proporcionar el flujo de agua requerido del núcleo del reactor. La bomba de chorro incluye una parte superior, conocida como mezclador de entrada, y una parte inferior, conocida como difusor. El mezclador de entrada y el difusor, debido a su gran tamaño, se forman soldando entre sí una pluralidad de secciones cilíndricas y cónicas. Específicamente, los extremos respectivos de las secciones cilíndricas adyacentes están unidos por una soldadura circunferencial. Durante el funcionamiento del reactor, los cordones de soldadura circunferencial pueden experimentar agrietamiento por corrosión bajo tensiones intergranular (IGSCC) y agrietamiento por corrosión bajo tensiones asistidas por irradiación (IASCC) en zonas afectadas por el calor de soldadura que puede reducir la integridad estructural de la bomba de chorro.

Es importante examinar periódicamente las soldaduras del mezclador de entrada y del difusor de la bomba de chorro para determinar si se ha producido cualquier agrietamiento. Aunque se pueden llevar a cabo los exámenes en el anillo o región entre un refuerzo y una pared de un recipiente de presión, es probable que estos exámenes sean sólo inspecciones parciales debido a las limitaciones de acceso en la región anular del reactor. Igualmente, el examen de las soldaduras de la bomba de chorro es realizado por una herramienta de inspección posicionada en el interior del mezclador de entrada de la bomba de chorro y dentro del difusor de la bomba de chorro. Tal herramienta de inspección lleva a cabo exámenes ultrasónico y/o de corriente de Foucault de las soldaduras de bombas de chorro desde el interior del mezclador de entrada y el difusor de la bomba de chorro en un reactor nuclear.

Típicamente, el personal operacional situado en un puente de reabastecimiento de combustible por encima de la superficie de la piscina manipula las pértigas y otros dispositivos mecánicos de suspensión para disponer un conducto en el mezclador de entrada de cada bomba de chorro que hay que inspeccionar. Para una sola BWR, puede haber hasta 20 bombas de chorro y por lo tanto se deben fijar y/o volver a emplazar 20 conductos durante la operación. Una vez que se ha dispuesto el conducto en la entrada de una entrada de bombas de chorro, el conducto se fija a la entrada usando otro poste de manipulación. Como la entrada a las bombas de chorro está sumergida, a menudo hasta 15,24 metros bajo la superficie de la piscina. La manipulación manual de estos postes y el conducto es difícil y lleva mucho tiempo. Después de fijar un conducto a una entrada de bombas de chorro, se coloca un conjunto de suministro de herramienta mecánica en la piscina. Típicamente, el sistema de suministro de herramienta se coloca dentro de la piscina usando un puente-grúa y se transfiere entonces a un montacargas monorraíl sobre el puente de aprovisionamiento de combustible. El sistema de suministro de herramienta se baja a continuación sobre un espárrago o cabeza superior en la parte superior del recipiente de presión del reactor abierto RPV. El sistema de suministro de herramienta está colocado entre dos bombas de chorro adyacentes de manera que la posición se puede usar para inspeccionarlas ambas sin tener que mover el sistema de suministro de herramienta. El sistema de suministro de herramienta está conectado al conducto con un cono de localización y requiere que uno de los operadores acople el cono, que está fijado a un brazo flexible sobre la parte inferior del sistema de suministro de herramienta, con el conducto. El brazo debe ser manipulado manualmente por el operador desde el puente de aprovisionamiento de combustible usando una cuerda para bajar el sistema de suministro de herramienta hasta que es cono se acople con el conducto.

Después de acoplar el sistema de suministro de herramienta con el conducto, la herramienta o sonda de inspección se inserta dentro de cada una de las entradas de conducto y de bombas de chorro para llevar a cabo la inspección del interior del conjunto de bombas de chorro. Una vez que se ha inspeccionado la primera bomba de chorro adyacente, el sistema de suministro de herramienta se desconecta del primer conducto y se desplaza al segundo conducto y se repiten las operaciones de fijación, inserción e inspección. El sistema de suministro de herramienta se debe separar del espárrago o cabeza superior para las dos primeras bombas de chorro y ser desplazado manualmente a una posición que está entre das dos otras bombas de chorro que hay que inspeccionar. Este procedimiento manual se repite hasta que todas las bombas de chorro han sido inspeccionadas. A menudo el operador utilizará al menos una cámara sumergida para ayudar en el movimiento, la manipulación, la fijación y la separación de los componentes sumergidos.

En otros sistemas y procedimientos, se puede situar un conjunto controlador de sonda en el nivel superior de la sonda fuera del difusor de la bomba de chorro. Tal conjunto controlador de sonda proporciona movimiento axial a la sonda insertada usando una bobina receptora y un conjunto de ruedas de arrastre para subir y bajar la cabeza de sonda. Sin embargo, tales sistemas son difíciles de disponer y requieren una considerable implicación del operador y requieren también la colocación manual sobre cada bomba de chorro. Adicionalmente, como requiere el uso del puente de aprovisionamiento de combustible, requieren la coordinación con las operaciones de aprovisionamiento de combustible y a menudo tienen como resultado un tiempo adicional de indisponibilidad del reactor.

Igualmente, todos los sistemas y procedimientos actuales requieren manipulación manual mediante postes para fijar, desplazar y hacer funcionar las herramientas sumergidas. Estos procedimientos requieren a menudo mas de un operador. De este modo, los sistemas y procedimientos actuales para inspeccionar el interior de una tubería sumergida tal como una bomba de chorro de reactor nuclear que puede estar sumergida 15,24 metros por debajo de la superficie de una piscina de agua son difíciles, llevan mucho tiempo y son costosos. A menudo tales tareas se convierten en un punto del camino crítico durante un procedimiento de recarga del reactor nuclear. Como tal, cualquier oportunidad para reducir el tiempo requerido puede reducir la cantidad de desconexión o parada del reactor y por tanto proporcionar un ahorro de costes significativo para el operador del reactor.

Sumario de la invención

Los inventores han tenido éxito en el diseño de un aparato que se puede situar a distancia para suministrar, insertar y hacer funcionar una herramienta dentro de una tubería sumergida. Esto incluye un sistema que se puede colocar dentro de una piscina de reactor con un soporte mínimo de puente de aprovisionamiento de combustible y posiblemente sin el mismo. Igualmente, el sistema puede proporcionar, situar, insertar y hacer funcionar a distancia una herramienta de inserción dentro de una bomba de chorro de un reactor nuclear. Las diversas realizaciones de la invención proporcionan un sistema para inspeccionar tuberías sumergidas tales como las bombas de chorro de reactor nuclear que pueden proporcionar un puente de aprovisionamiento de combustible mínimo o la no-utilización del mismo y menor personal de operaciones para llevar a cabo el suministro de la herramienta, y el procedimiento de inspección. Igualmente, el sistema puede proporcionar una reducción de costes asociada a la inspección de las bombas de chorro...

1. Aparato (100) para suministrar una herramienta (120) dentro de una bomba (326) de chorro de reactor nuclear sumergida en una piscina (302) de líquido, caracterizado porque comprende:

• un chasis (103);

• una unidad de propulsión (108) para controlar el movimiento del aparato (100) de suministro de herramienta dentro de la piscina (302) de líquido;

• un conjunto (104) guía para el suministro y la inserción de la herramienta (120) dentro de una entrada (412) de la bomba de chorro (326), incluyendo dicho conjunto (104) guía una parte (118) de inserción en la tubería; y

• un controlador (130) de posición de herramienta para controlar la posición vertical de la herramienta (120) respecto del conjunto (104) guía.

2. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, una cámara (126) para generar una señal de vídeo que incluye una imagen de un área asociada al aparato (100); y una interfaz de comunicación (112) para transmitir la señal de vídeo a un receptor distante.

3. El aparato según la reivindicación 2 caracterizado porque comprende, además, un sistema de control de suministro de herramienta para controlar una operación del aparato (100) de suministro de herramienta, incluyendo dicho sistema de control una pantalla de visualización para que el operador visualice una imagen generada por una cámara (126) situada sobre el aparato (100) de suministro de herramienta, una interfaz de operador para recibir entradas de un operador y generar señales de control para controlar una operación del aparato (100) de suministro de herramienta, y una interfaz (112) de comunicación para comunicar con un aparato (100) de suministro de herramienta sobre un enlace (132) de comunicación, donde la interfaz (112) de comunicación está configurada para recibir las señales de control, siendo dicho aparato (100) sensible a dichas señales de control recibi- das.

4. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de propulsión (108) incluye una pluralidad de propulsores (108) dispuestos alrededor del chasis (103) para controlar la posición tridimensional y el movimiento del aparato (100) dentro de la piscina (302) de líquido.

5. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, una conexión (128) umbilical que se puede fijar a la herramienta (120), incluyendo dicho controlador (130) de posición de herramienta un controlador de cable para controlar el movimiento lineal de la conexión umbilical (128).

6. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte (118) de inserción en la tubería incluye un trinquete (122) guía, incluyendo el trinquete (122) guía dos miembros (206), (208) de enganche opuestos y móviles para recibir una parte de la entrada (412) de la bomba de chorro (326) entre los dos y un accionador (210) de enclavamiento para desplazar al menos uno de los miembros (206) de enganche respecto del miembro (208) de enganche opuesto para enganchar compresivamente la parte (412) de entrada entre los dos.

7. El aparato según la reivindicación 6, caracterizado porque el conjunto (104) guía incluye una cámara (126) para generar una señal de vídeo asociada a un área que incluye la parte de trinquete (122) guía de la parte (118) de inserción en la tubería.

8. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además:

un brazo (114) guía lineal para acoplar el conjunto guía (104) al chasis (103), incluyendo dicho brazo (114) guía lineal una parte ajustable lineal y un motor (113) para extender y retraer la parte ajustable lineal;

un acoplador (115) giratorio para acoplar el conjunto (104) guía al brazo (114) guía lineal;

un motor (117) para ajustar la posición radial del conjunto (104) guía respecto del chasis (103); y

un cardan (123) para proporcionar un enlace flexible entre el brazo (114) guía lineal y el conjunto (104) guía

donde el conjunto (104) guía de la tubería incluye un canal (202) guía de herramienta y una tubería (119) para retener la herramienta (120) cuando está en una posición retraída y donde dicho conjunto (104) guía incluye una unidad (125) de calibrado para calibrar un sensor (506) asociado a la herramienta (120).

9. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, un dispositivo (335) elevador portátil configurado para acoplarse al aparato (100) de suministro de herramienta, estando dicho dispositivo (335) elevador configurado para controlar un cable (342) de soporte fijable al aparato (100) de suministro de herramienta para retener el aparato (100) de suministro de herramienta cuando transporta el dispositivo (100) de suministro de herramienta y bajar el aparato (100) de suministro de herramienta dentro de la piscina (302) de líqui- do.

10. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, una cámara de flotación (106) para proporcionar una elevación ascendente al aparato (100) dentro de la piscina (302) de líquido.