APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA PROTEGER UN CONJUNTO DE BOQUILLA DE LA BOMBA DE CHORRO Y UNA MEZCLADORA DE ENTRADA.

Una bomba de chorro para un reactor de agua hirviendo, que incluye un aparato para minimizar o eliminar la deposición de materiales particulados cargados sobre las superficies interiores metálicas de las paredes de conductos de flujo de la bomba (18) de chorro,

comprendiendo dicho aparato:

un tubo ascendente (20) de entrada para recibir un flujo de fluido refrigerante;

una mezcladora (23) de entrada para recibir el flujo de fluido refrigerante de dicho tubo ascendente que incluye una boquilla (24) y una sección mezcladora (25) para recibir flujo de fluido refrigerante de dicha boquilla y un flujo de fluido refrigerante inducido desde un espacio anular (16) entre una vasija (10) del reactor y una envuelta (14) del núcleo; caracterizada porque

se proporciona un revestimiento no conductor (31) a lo largo de las superficies interiores de las paredes de al menos una porción de dicha mezcladora (23) de entrada para eliminar o minimizar la deposición de materiales particulados cargados del flujo de fluido refrigerante a lo largo de dichas porciones de las paredes interiores

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E01310022.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD,SCHENECTADY, NY 12345.

Inventor/es: LANTZ,LELAND L., SANDUSKY, DAVID WESLEY, DULKA,CATHERINE P, ACKERMAN,JOHN F, LENZ,MARK O, MACMILLAN,GLEN ARTHUR, MCMAHAN,MICHAEL B.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 29 de Noviembre de 2001.

Fecha Concesión Europea: 31 de Marzo de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C16/40H
  • F04F5/10 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04F BOMBEO DE FLUIDO POR CONTACTO DIRECTO CON OTRO FLUIDO O POR UTILIZACION DE LA INERCIA DEL FLUIDO A BOMBEAR (receptáculos o empaquetadores con medios especiales para distribuir el líquido o semilíquido que contienen por medio de la presión interna de un gas B65D 83/14 ); SIFONES. › F04F 5/00 Bombas a chorro, p. ej. dispositivos en los cuales el flujo está producido por la caída de presión causada por la velocidad de otro flujo de fluido (bombas de difusión F04F 9/00; combinación de bombas de chorro con bombas de otro tipo F04B; utilización de las bombas de chorro para el cebado o la sobrecompresión de las bombas de desplazamiento no positivo F04D). › desplazando líquidos, p. ej. que contienen sólidos o bien desplazando líquidos y fluidos compresibles.
  • F04F5/44 F04F 5/00 […] › Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F04F 5/02 - F04F 5/42.
  • F04F5/46P
  • G21C15/25 FISICA.G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21C REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores híbridos fisión-fusión G21B; explosivos nucleares G21J). › G21C 15/00 Disposiciones para la refrigeración en el interior de la vasija de presión que contiene el núcleo; Utilización de refrigerantes específicos. › utilizando bombas de chorro.

Clasificación PCT:

  • C23C18/00 QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › Revestimiento químico por descomposición ya sea de compuestos líquidos, o bien de soluciones de los compuestos que constituyen el revestimiento, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento; Deposición por contacto.
  • F04F5/02 F04F 5/00 […] › siendo el fluido inductor un líquido.
  • G21C15/25 G21C 15/00 […] › utilizando bombas de chorro.

Clasificación antigua:

  • C23C18/00 C23C […] › Revestimiento químico por descomposición ya sea de compuestos líquidos, o bien de soluciones de los compuestos que constituyen el revestimiento, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento; Deposición por contacto.
  • F04F5/02 F04F 5/00 […] › siendo el fluido inductor un líquido.
  • G21C15/25 G21C 15/00 […] › utilizando bombas de chorro.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA PROTEGER UN CONJUNTO DE BOQUILLA DE LA BOMBA DE CHORRO Y UNA MEZCLADORA DE ENTRADA.

Fragmento de la descripción:

Aparato y procedimiento para proteger un conjunto de boquilla de la bomba de chorro y una mezcladora de entrada.

La presente invención versa acerca de un aparato y procedimientos para eliminar o inhibir sustancialmente la deposición electrostática de partículas cargadas del fluido refrigerante sobre la superficie de una mezcladora de entrada de una bomba de chorro que forma parte de un sistema de recirculación de agua en un reactor nuclear de agua hirviendo, y para inhibir la fisuración por corrosión por esfuerzos latentes de las partes metálicas. La presente invención versa en particular acerca de un revestimiento aislante de barrera que elimina o inhibe sustancialmente la interacción entre el alojamiento metálico conductor de la mezcladora de entrada del conjunto de bomba de chorro y las partículas iónicas en el fluido.

En un reactor nuclear de agua hirviendo, se define un espacio anular entre la envuelta del núcleo y la pared de la vasija del reactor nuclear. Las bombas de chorro están ubicadas en el espacio anular para hacer recircular fluido refrigerante a través del reactor. El sistema de recirculación hace circular el medio refrigerante alrededor del núcleo del reactor nuclear. Las bombas de chorro, que no contienen partes móviles, proporcionan un recorrido de circulación interna para el flujo refrigerante del núcleo. Normalmente, hay instalado un número sustancial de bombas de chorro, por ejemplo, del orden de dieciséis a veinticuatro, en este espacio anular. Cada conjunto de bomba de chorro consiste en un conjunto de tubo ascendente, una abrazadera del tubo ascendente, dos conjuntos de mezcladora de entrada, y dos conjuntos difusores. La mezcladora de entrada incluye una boquilla y una entrada de succión. La boquilla puede tener un orificio o cinco orificios, dependiendo del diseño de la bomba de chorro. La parte superior de la mezcladora de entrada está fijada de forma mecánica a la parte superior de la pieza de transición del tubo ascendente, mientras que el extremo de salida de la mezcladora de entrada encaja en una junta deslizante con la parte superior del difusor. La mezcladora de entrada es un componente desmontable.

Una bomba de recirculación, externa a la vasija del reactor, ejerce una succión desde el flujo descendente del fluido refrigerante en el espacio anular. Se bombea el fluido refrigerante a una mayor presión, y se distribuye a través de un colector a las bombas de chorro, en las que el fluido refrigerante fluye en una dirección ascendente a través de los tubos ascendentes. El fluido refrigerante se divide en la pieza de transición y cambia de dirección. Entonces, se acelera en una dirección descendente a través de las boquillas y se introduce en una sección mezcladora de la bomba de chorro. Las boquillas provocan un flujo de velocidad elevada del fluido refrigerante que es aproximadamente un tercio del flujo del núcleo y se descarga en las mezcladoras de entrada. El momento hace que el agua circundante a la región del tubo de descenso del anillo también entre en la sección mezcladora donde se mezcla con el flujo de salida de las boquillas para su flujo a través de la sección mezcladora y el difusor. Entonces, el fluido refrigerante fluye hacia arriba entre los tubos de guiado de accionamiento de la barra de control y se distribuye para su flujo a lo largo de las barras individuales de combustible dentro de los canales de combustible.

Con el paso del tiempo, los contaminantes se acumulan en la superficie interior de las mezcladoras de entrada, incluyendo las boquillas de las bombas de chorro, formando una capa de "productos de corrosión". También existe la potencialidad de una fisuración por corrosión por esfuerzos latentes a lo largo de estas superficies. Se cree que la acumulación de los "productos de corrosión" es provocada por partículas cargadas suspendidas en el fluido refrigerante que interactúa con la superficie interna metálica de la mezcladora de entrada que induce una carga triboelectrostática sobre la superficie. Esta carga crea un potencial electrostático que atrae las partículas suspendidas en el fluido a la superficie metálica donde forman una capa de partículas contaminantes. Se observa la mayor deposición de los "productos de corrosión" en las zonas que experimentan un caudal de velocidad elevada.

En el caso de que la capa acumulada llegue a ser excesiva, el rendimiento del sistema de circulación se degradará. Esta degradación afectará a la eficacia de la central debido a que las bombas de recirculación deben funcionar a mayor velocidad para mantener el flujo del núcleo. La degradación del rendimiento de la bomba de chorro también puede tener como resultado una vibración extrema de la bomba de chorro y dañar los componentes de la bomba de chorro. Al final, la mezcladora de entrada deberá ser limpiada de forma mecánica o sustituida durante un mantenimiento regular y paradas para la recarga del combustible. Este procedimiento es caro y lleva mucho tiempo. Por consiguiente, es importante que se elimine la capa de "productos de corrosión", que se minimice sustancialmente o que se reduzca su tasa de "acumulación" y que se mantenga sin obstrucciones un recorrido del flujo.

En el pasado, se han propuesto procedimientos de limpieza que eliminan la capa de los "productos de corrosión" de la superficie interior de la mezcladora de entrada. Estos procedimientos requieren el desmontaje de la mezcladora de entrada del reactor para su limpieza en el depósito de combustible. Esto se lleva a cabo, normalmente, durante paradas programadas regulares del reactor, momentos en los que se lleva a cabo el mantenimiento necesario. Se ha propuesto un procedimiento que utiliza un circuito eléctrico que minimiza la deposición electrostática de partículas cargadas en las superficies de la mezcladora de entrada que están expuestas al potencial eléctrico del caudal libre (véase la patente U.S. nº 5.444.747). Este procedimiento emplea un circuito de CC con un bucle de realimentación de elemento activo que ajusta el potencial de la superficie de la mezcladora de entrada para minimizar el flujo neto a la superficie conductora interna de las partes y, por lo tanto, minimiza la deposición de material particulado. Sin embargo, este procedimiento requiere una atención y un mantenimiento significativos.

En consecuencia, sigue habiendo una necesidad para un aparato y procedimientos para proteger las mezcladoras de entrada de las bombas de chorro contra una acumulación de contaminantes. Además, sigue existiendo una necesidad para una solución al problema de la acumulación de "productos de corrosión" que degrada gradualmente su rendimiento y requiere la necesidad de limpiar y mantener periódicamente la bomba de chorro.

La presente invención proporciona una bomba de chorro para un reactor de agua hirviendo conforme a la reivindicación 1 y un procedimiento para minimizar o eliminar la deposición de materiales particulados cargados en las superficies metálicas interiores de las paredes de una bomba de chorro conforme a la reivindicación 6.

Conforme a una realización preferente de la presente invención, se proporciona un revestimiento aislante para su aplicación en las superficies de la mezcladora de entrada para reducir el potencial electrostático entre el flujo de fluido iónico y tales superficies y eliminar o reducir de ese modo la acumulación de productos de corrosión. Sin el potencial electrostático, la capa de material particulado no se forma o se inhibe sustancialmente o se reduce su formación. Además, el revestimiento aislante reduce la susceptibilidad de las superficies de la mezcladora de entrada a una fisuración por corrosión por esfuerzos latentes al reducir el potencial electroquímico (ECP).

Para conseguir lo anterior y conforme a una realización preferente de la presente invención, se proporcionan las superficies interiores de la mezcladora de entrada con un revestimiento que reduce o elimina la acumulación de partículas cargadas en aquellas superficies. En particular, las superficies interiores de cada mezcladora de entrada están revestidas con un material dieléctrico. El revestimiento no conductor aísla eléctricamente las superficies de estas partes del flujo y, por lo tanto, interfiere con el potencial electrostático provocado por la carga triboelectrostática sobre las superficies internas metálicas de la mezcladora de entrada y, por lo tanto, el potencial para la interacción con partículas cargadas suspendidas en el agua. Por lo tanto, el revestimiento elimina o inhibe en gran medida la interacción del alojamiento metálico conductor y de las partículas iónicas en el fluido refrigerante. Las partículas cargadas...

 


Reivindicaciones:

1. Una bomba de chorro para un reactor de agua hirviendo, que incluye un aparato para minimizar o eliminar la deposición de materiales particulados cargados sobre las superficies interiores metálicas de las paredes de conductos de flujo de la bomba (18) de chorro, comprendiendo dicho aparato:

un tubo ascendente (20) de entrada para recibir un flujo de fluido refrigerante;
una mezcladora (23) de entrada para recibir el flujo de fluido refrigerante de dicho tubo ascendente que incluye una boquilla (24) y una sección mezcladora (25) para recibir flujo de fluido refrigerante de dicha boquilla y un flujo de fluido refrigerante inducido desde un espacio anular (16) entre una vasija (10) del reactor y una envuelta (14) del núcleo; caracterizada porque
se proporciona un revestimiento no conductor (31) a lo largo de las superficies interiores de las paredes de al menos una porción de dicha mezcladora (23) de entrada para eliminar o minimizar la deposición de materiales particulados cargados del flujo de fluido refrigerante a lo largo de dichas porciones de las paredes interiores.

2. Una bomba de chorro conforme a la Reivindicación 1, en la que dichas porciones de superficie interior de las paredes incluyen porciones de la superficie interior de dichas paredes de las boquillas.

3. Una bomba de chorro conforme a la Reivindicación 1 o 2, en la que dichas porciones de superficie interior de las paredes incluyen porciones de superficie interior de dicha sección mezcladora (25).

4. Una bomba de chorro conforme a cualquier Reivindicación precedente, en la que los materiales particulados comprenden partículas cargadas en el flujo de fluido refrigerante, comprendiendo dicho revestimiento un material dieléctrico.

5. Una bomba de chorro conforme a la Reivindicación 4, en la que dicho revestimiento comprende un óxido cerámico.

6. Un procedimiento para minimizar o eliminar la deposición de materiales particulados sobre superficies metálicas interiores de las paredes que definen un conducto de flujo de fluido refrigerante en una bomba (18) de chorro para un reactor nuclear, que comprende la etapa de:

depositar un material de óxido cerámico sobre las superficies metálicas interiores de las paredes de una entre una boquilla (24) y una sección mezcladora (25) que forman parte de una mezcladora (23) de entrada de la bomba de chorro, en el que el fluido refrigerante incluye materiales particulados cargados y dicho material de revestimiento es un material dieléctrico, por lo que las superficies metálicas interiores de las paredes están aisladas de forma electroquímica del fluido refrigerante.

7. Un procedimiento conforme a la Reivindicación 6, en el que la etapa de deposición incluye vaporizar un precursor del material de óxido cerámico en un reactor de deposición de vapor químico.

8. Un procedimiento conforme a la Reivindicación 6, en el que se aplica dicho material mediante deposición de vapor químico.

9. Un procedimiento conforme a una cualquiera de las Reivindicaciones 6 a 8, en el que la etapa de deposición incluye calentar dicha boquilla (24) y dicha sección mezcladora (25) en una cámara de vacío.


 

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