BARRA DE CONTROL PARA UN REACTOR DE AGUA A PRESION.

Barra de control para un reactor nuclear de agua a presión, que comprende una barra absorbente (2) que está dispuesta en un tubo envolvente (3) y que está dotada,

como mínimo en la parte inferior (9) de, como mínimo, un rebaje (10a-d) que cubre, como máximo, una parte de la superficie circunferencial de la barra absorbente, de manera tal que se dispone un espacio libre dentro del tubo de recubrimiento cilíndrico hueco (3) que rodea la barra absorbente (2)

Barra de control para un reactor de agua a presión.

La presente invención se refiere a una barra de control para un reactor para agua a presión.

La barra de control para un reactor de agua a presión consiste esencialmente en un tubo envolvente cilíndrico en el que está dispuesta una barra absorbente también cilíndrica. El tubo envolvente está cerrado herméticamente con respecto al exterior y lleno de un gas, preferentemente un gas noble, cuya presión de llenado a temperatura ambiente asciende, como máximo, a 1,5 bar. En el transcurso del funcionamiento, tiene lugar en zonas con una densidad de flujo de neutrones más elevada, es decir, en especial en una zona inferior de la barra de control, un aumento del volumen de la barra de control producido por la absorción de neutrones. Este aumento de volumen que se incrementa con el tiempo de trabajo y que se designa también como hinchamiento puede conducir en dicha zona a una fuerte dilatación del tubo envolvente y en casos desfavorables puede producir averías en el mismo, de manera que la barra de control deba ser cambiada antes del final de su tiempo de utilización previsto, es decir, en un tiempo en el que todavía tiene suficiente efecto de absorción de neutrones.

Por razones de fabricación, las barras de control son fabricadas con un juego diametral de unos 100 µm entre la barra de absorción y el tubo envolvente (diseño de referencia). Durante el funcionamiento de las barras de control, se reduce el juego o intersticio existente por la deformación por fluencia lenta del tubo envolvente, es decir, mediante la reducción del diámetro del tubo envolvente producido por la irradiación de neutrones y la sobrepresión y mediante el hinchamiento de la barra absorbente.

Para reducir los problemas explicados al principio, que se presentan con el marcado hinchamiento de la barra absorbente en la parte inferior, y para reducir el cierre del intersticio en aquella zona se conoce, en el estado de la técnica, el reducir el diámetro de la barra de absorción en una sección o parte inferior en una longitud que llega a unos 350 mm, de manera que en aquella zona el juego anular aumenta adicionalmente, como máximo, 130 µm en el sentido diametral. De esta manera, se dispone un espacio libre en el que la barra de absorción puede dilatarse. Incluso con esta medida técnica no se podría conseguir, no obstante, una reducción satisfactoria de la dilatación que se produce en el tubo envolvente por el hinchamiento de la barra absorbente.

La invención se propone como objetivo el dar a conocer una barra de control para un reactor de agua a presión en la que se reduce el exceso de dilatación del tubo envolvente provocado por el hinchamiento de la barra absorbente.

El objetivo antes mencionado se consigue, según la presente invención, con una barra de control que presenta las características de la reivindicación 1. De acuerdo con estas características, la barra de control contiene una barra absorbente que está dispuesta en un tubo envolvente y que, como mínimo, en una sección inferior, como máximo en una parte de su superficie periférica, está dotada, como mínimo, de un rebaje, de manera tal que dentro del tubo envolvente que rodea la barra de absorción se forma un espacio libre.

La invención se basa en el reconocimiento de que el juego incrementado, conocido en el estado de la técnica, y que se extiende a toda la periferia y a una gran longitud en la zona inferior, está relacionado con una transmisión de calor sensiblemente empeorada desde la barra de absorción hacia el tubo envolvente y desde éste hacia el agua de refrigeración, de manera que la barra absorbente se calienta sensiblemente en mayor medida en esta sección. Esto conduce a una mayor deformación de la barra de absorción, que es producida por las fuerzas axiales que actúan sobre la barra de absorción en el proceso de trabajo de la barra de control a causa de la elevada aceleración. Este aumento de la deformación por fluencia lenta se conoce como "slumping" y conduce a una reducción más rápida del espacio libre que se ha conseguido, de manera que éste no se encuentra a disposición, o solo lo hace de manera parcial, para absorber el hinchamiento de la barra de absorción generado por la absorción de neutrones.

Puesto que, según la invención, mediante un rebaje se genera no solamente un espacio libre del tubo envolvente cilíndrico hueco que rodea la barra de absorción, en el que el absorbedor que se hincha puede introducirse por la deformación plástica generada por su hinchamiento, sino que además se consigue que la barra de absorción, en esta sección, como máximo en una parte de su superficie circundante, esté dotada con rebajes, es decir, en esta sección, en una parte de su superficie periférica no presente intersticio incrementado con respecto al diseño de referencia, se garantiza que a pesar de la disposición de un rebaje, pueda tener lugar la suficiente transferencia de calor hacia el exterior. De esta manera, se produce en esta zona solamente un aumento de temperatura despreciable en el absorbedor, de manera que la deformación por fluencia lenta que tiene lugar por este aumento de la temperatura no juega prácticamente papel alguno y queda más que compensada por el espacio libre creado por el rebaje. Además, mediante la disposición de un rebaje, la superficie de la barra absorbente aumenta y, por lo tanto, se mejora su eficacia.

Mediante estas medidas técnicas se reduce, por lo tanto, el riesgo de tener que cambiar la barra de control antes del final de su periodo de utilización calculado.

El rebaje puede quedar constituido mediante una ranura que discurre de forma helicoidal por la periferia externa, mediante una ranura anular, mediante una ranura longitudinal en la periferia externa de la barra absorbente o mediante un orificio que se extiende en dirección axial. Estas medidas constructivas pueden ser adoptadas tanto individualmente como también en combinación entre sí.

De manera alternativa o como ampliación, el espacio libre aumentado puede ser producido también de forma que la barra absorbente esté dotada, como mínimo, en su extremo inferior de un chaflán, cuya longitud es superior a 1 mm y cuyo ángulo de chaflán es menor de 30º, en especial un ángulo comprendido entre 2º y 30º.

Cuando además la barra de control se ha llenado con un gas noble, preferentemente helio He, cuya presión de llenado medida a temperatura ambiente es superior a 1,5 bar (valor absoluto), en especial superior a 10 bar (valor absoluto), se reducirá adicionalmente el aumento de la temperatura en la zona de rebaje por la mejora de la transmisión de calor en dicha zona. Mediante una elevada presión de llenado, se reduce además la deformación por fluencia lenta del tubo envolvente que se ha explicado anteriormente, puesto que la presión de llenado actúa en sentido contrario a la presión externa. En este caso, se ha demostrado que, incluso para una elevación de la presión de llenado a unos 50 bar, se puede esperar un aumento del tiempo útil de trabajo de 2 a 4 ciclos de trabajo adicionales.

Para explicación adicional de la invención, se recurrirá a los ejemplos de realización mostrados en los dibujos. En éstos:

Las figuras 1a,b muestran una barra de absorción según la presente invención en una vista lateral, una vista en planta, respectivamente de una de sus superficies frontales,

La figura 2 muestra una sección longitudinal parcial de una barra de control con una barra absorbente según las figuras 1a,b,

Las figuras 3a,b y 4a,b muestran de manera correspondiente en una vista lateral y en vista en planta de una superficie frontal, respectivamente, realizaciones alternativas de una barra absorbente según la invención.

Según la figura 1, una barra absorbente (2) tiene una construcción esencialmente cilíndrica. En sus extremos inferior y superior (4) ó (6) está conformada de forma cónica, es decir, con un chaflán (7) u (8). La barra de absorción (2), que puede ser constituida por una serie de barras parciales, será introducida en un tubo envolvente (3), que se ha mostrado en la figura con líneas de puntos y trazos, el cual envuelve la barra de forma estanca a los gases. Por el término "extremo inferior" se debe comprender el extremo de la barra absorbente (2) que en estado de trabajo y funcionalmente será introducida junto con el tubo envolvente (3) en el tubo de guiado para las barras de control de un elemento de combustible.

En una sección inferior (9) que se une a la zona cónica (7), la barra absorbente (2) está dotada de...

1. Barra de control para un reactor nuclear de agua a presión, que comprende una barra absorbente (2) que está dispuesta en un tubo envolvente (3) y que está dotada, como mínimo en la parte inferior (9) de, como mínimo, un rebaje (10a-d) que cubre, como máximo, una parte de la superficie circunferencial de la barra absorbente, de manera tal que se dispone un espacio libre dentro del tubo de recubrimiento cilíndrico hueco (3) que rodea la barra absorbente (2).

2. Barra de control, según la reivindicación 1, en la que el, como mínimo, un rebaje es una ranura (10a,b) que se extiende alrededor de la periferia externa de la barra absorbente (2).

3. Barra de control, según la reivindicación 2, en la que la ranura (10b) es helicoidal.

4. Barra de control, según la reivindicación 2, en la que la ranura (10a) es anular.

5. Barra de control, según la reivindicación 1, en la que el, como mínimo, un rebaje es una ranura longitudinal (10c) que se extiende sobre la periferia externa en dirección axial de la barra absorbente (2).

6. Barra de control, según la reivindicación 1, en la que el, como mínimo, un rebaje es un orificio (10d) que se extiende en dirección axial.

7. Barra de control para un reactor nuclear de agua a presión, en particular, de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una barra absorbente (2) que tiene un chaflán (7, 8), como mínimo, en uno de sus extremos, cuya longitud (h) es superior a 1 mm y el ángulo de chaflán (a) es menor de 30º.

8. Barra de control, según la reivindicación 7, en la que el ángulo de chaflán (a) está comprendido entre 2º y 30º.

9. Barra de control, según una de las reivindicaciones anteriores, que está llena de un gas noble, cuya presión de llenado es superior a 1,5 bar medida a temperatura ambiente.