CONTERA DE EXTREMO PARA ENSAMBLADO DE COMBUSTIBLE DE ORIENTACION DEL FLUJO DE UN FLUIDO REFRIGERANTE Y ENSAMBLADO CORRESPONDIENTE.

Ensamblado de combustible (1) para reactor nuclear de agua presurizada,

comprendiendo el ensamblado (1) barras de combustible (3) y un esqueleto (5) de soporte de las barras de combustible (3), extendiéndose las barras de combustible (3) a lo largo de una dirección longitudinal (A) y estando dispuestas en los nodos de una red sensiblemente regular, comprendiendo el esqueleto de soporte (5) una contera inferior (7), una contera superior (9) y unos tubos-guía (11) de recepción de las barras de un racimo de control y de parada del reactor nuclear, uniendo los tubos-guía (11) las conteras (7, 9), estando dispuestas las barras de combustible (3) longitudinalmente entre las conteras (7, 9), caracterizado por el hecho de que la contera inferior (7) comprende unas narices (39) de orientación del flujo de un fluido refrigerante del reactor a lo largo de los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3), estando las narices (39) dispuestas en unos nodos de la red sensiblemente regular para quedar colocadas en la prolongación longitudinal de al menos determinadas de las barras de combustible (3) y/o de al menos determinados de los tubos-guía (11) del esqueleto de soporte (5), y por el hecho de que las narices (39) convergen hacia el exterior del ensamblado de combustible (1)

Contera de extremo para ensamblado de combustible de orientación del flujo de un fluido refrigerante y ensamblado correspondiente.

La presente invención se refiere a un ensamblado según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se aplica en particular a la realización de conteras inferiores de ensamblados de combustible para reactores nucleares de agua presurizada (PWR en inglés).

DE-41 14 004 describe un ensamblado nuclear para reactor de tipo soviético sin tubo-guía. Unos mecanismos que comprenden cuerpos de bloqueo de forma convergente mantienen los extremos inferiores de las barras de combustible.

EP-537 044 describe una contera inferior según el preámbulo de la reivindicación 1. Esta contera comprende una pared horizontal provista de pies de apoyo sobre la placa inferior de un núcleo de reactor nuclear. Los elementos de enlace de la contera inferior con la contera superior están constituidos por unos tubos-guía. Estos tubos-guía están fijados a la pared horizontal de la contera. La pared horizontal comprende bajo su superficie inferior unas nervaduras de refuerzo. En cada zona de la pared horizontal delimitada entre las nervaduras de refuerzo, unas aberturas de paso del agua de refrigeración están dispuestas de manera que la pared horizontal constituye un filtro anti-partículas.

El agua de refrigeración circula en el núcleo del reactor verticalmente de abajo arriba. Más concretamente, el agua penetra en el núcleo a través de la placa inferior de núcleo, luego atraviesa la contera inferior por las aberturas precitadas, antes de entrar en contacto con las superficies exteriores de las barras de combustible.

El agua circula en el núcleo con una velocidad ascendente muy elevada.

Se ha constatado, durante el funcionamiento del núcleo, que las barras de combustible, y en especial sus extremos inferiores, estaban sometidos a unas vibraciones susceptibles de deteriorarlas.

Más concretamente, pueden darse fenómenos de rozamiento o "fretting" en especial entre la rejilla inferior del esqueleto de soporte y las vainas exteriores de las barras de combustible.

Estos fenómenos de rozamiento pueden inducir daños a las vainas exteriores susceptibles de provocar la liberación de producto o de gas de fisión en el agua del circuito primario.

Un objetivo de la invención es resolver este problema limitando las vibraciones de las barras de combustible de ensamblados para reactor nuclear.

A tal efecto, la invención tiene por objeto un ensamblado según la reivindicación 1.

Según unos modos particulares de realización, el ensamblado puede comprender una o varias de las características de las reivindicaciones dependientes 2 a 16.

La invención se entenderá mejor con la lectura de la descripción siguiente, determinada únicamente a título de ejemplo, y hecha haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista esquemática lateral de un ensamblado de combustible según el estado de la técnica,

- la figura 2 es una vista esquemática en planta que muestra el reparto de las barras de combustible en el ensamblado de la figura 1,

- la figura 3 es una vista esquemática desde debajo de la contera inferior de un ensamblado de combustible según una primera variante de un primer modo de realización de la invención,

- la figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de la contera de la figura 3,

- la figura 5 es una vista esquemática, parcial y en perspectiva en despiece que ilustra la unión de la contera inferior de la figura 3 con las barras de combustible y con los tubos-guía,

- la figura 6 es una vista parcial, esquemática y en sección tomada según el plano VI- VI de la figura 5 y que ilustra la unión entre la contera inferior, los tubos-guía y las barras de combustible,

- la figura 7 es una vista parcial, esquemática y desde debajo que ilustra la unión de un pie al resto de la contera inferior de la figura 3,

- la figura 8 es una vista esquemática, parcial, y en perspectiva que ilustra una segunda variante del primer modo de realización de la invención,

- la figura 9 es una vista lateral, esquemática y parcialmente en sección que ilustra una primera variante de una contera inferior según un segundo modo de realización de la invención, y

- las figuras 10 a 13 son unas vistas análogas a la figura 9 que ilustra otras variantes del segundo modo de realización de la invención.

Con el fin de ilustrar el contexto de la invención, la figura 1 representa esquemáticamente un ensamblado 1 de combustible nuclear para reactor de agua presurizada. Por lo tanto, el agua garantiza en este una función de refrigeración y de moderación, es decir de ralentización de los neutrones producidos por el combustible nuclear.

El ensamblado 1 se extiende verticalmente y de manera rectilínea a lo largo de una dirección longitudinal A.

De manera clásica, el ensamblado 1 comprende principalmente unas barras 3 de combustible nuclear y una estructura o esqueleto 5 de soporte de las barras 3.

El esqueleto de soporte 5 comprende clásicamente:

- una contera inferior 7 y una contera superior 9 dispuestos a los extremos longitudinales del ensamblado 1,

- unos tubos-guía 11 destinados a recibir las barras de un racimo no-representado de control y de parada del reactor nuclear, y

- unas rejillas 13 de mantenimiento de las barras 3.

Las conteras 7 y 9 están fijadas a los extremos longitudinales de los tubos guía 11.

Las barras 3 se extienden verticalmente entre las conteras 7 y 9. Las barras 3 están dispuestas en los nodos de una red sensiblemente regular de base cuadrada donde son mantenidas por las rejillas 13. Algunos de los nodos de la red están ocupados por los tubos-guía 11 y eventualmente por un tubo de instrumentación 14 visible en el centro de la figura 2. En esta figura 2, las barras 3 están representadas a trazos, los tubos-guía 11 a trazo grueso, y el tubo de instrumentación 14 está representado por un disco negro.

Las rejillas 13 comprenden clásicamente unos juegos de plaquetas 15 entrecruzadas que delimitan entre sí a unas células centradas en los nodos de la red regular. La mayor parte de las células están destinadas a recibir a una barra de combustible 3. Veinticuatro células reciben cada una a un tubo-guía 11 y la célula central recibe al tubo de instrumentación 14.

En el ejemplo de las figuras 1 y 2, las rejillas de mantenimiento 13 comprenden 17 células por lado y la red regular comprende el mismo número de nodos por lado.

En otras variantes, el número de células y de nodos por lado puede ser diferente, por ejemplo de 14 x 14 o de 15 x 15.

Cada barra 3 comprende de manera clásica una vaina exterior 17 cerrada por un tapón inferior 19 y un tapón superior 21, y que contiene al combustible nuclear. Se trata, por ejemplo, de pastillas de combustible apiladas que se apoyan contra el tapón inferior 19.

Se puede disponer un muelle helicoidal de mantenimiento no-representado en la vaina 17 entre la pastilla superior y el tapón superior 21.

Las figuras 3 a 7 ilustran una contera inferior 7 según la invención que puede equipar un ensamblado 1 tal como se describe en las figuras 1 y 2. Preferentemente, las rejillas de mantenimiento 13 son unas rejillas como las descritas en los documentos US-6 542 567 y EP-925 589. En determinadas variantes, también, la contera 7 puede equipar a unos ensamblados diferentes del descrito anteriormente y/o provistos de rejillas de mantenimiento diferentes.

La contera 7 comprende una pared 23 horizontal y unos pies 25 que prolongan la pared 23 hacia abajo para apoyarse sobre la placa inferior del núcleo del reactor.

La pared 23 tiene una forma general paralelepipédica plana y los pies 25 están dispuestos cada uno en una esquina de la pared 23. La pared 23 comprende un cuerpo inferior 29 y una placa superior 31 que cubre al cuerpo 29.

El cuerpo inferior 29 comprende una pluralidad de bloques 33 que están dispuestos en los nodos de la misma red que las barras de combustible 3, los tubos-guía 11 y el tubo de instrumentación 14.

Así, como se ve en la figura 3, el cuerpo 29 comprende 17x17 bloques 33 de formas cilíndricas.

Por lo tanto, cada bloque 33 está situado longitudinalmente...

1. Ensamblado de combustible (1) para reactor nuclear de agua presurizada, comprendiendo el ensamblado (1) barras de combustible (3) y un esqueleto (5) de soporte de las barras de combustible (3), extendiéndose las barras de combustible (3) a lo largo de una dirección longitudinal (A) y estando dispuestas en los nodos de una red sensiblemente regular, comprendiendo el esqueleto de soporte (5) una contera inferior (7), una contera superior (9) y unos tubos-guía (11) de recepción de las barras de un racimo de control y de parada del reactor nuclear, uniendo los tubos-guía (11) las conteras (7, 9), estando dispuestas las barras de combustible (3) longitudinalmente entre las conteras (7, 9), caracterizado por el hecho de que la contera inferior (7) comprende unas narices (39) de orientación del flujo de un fluido refrigerante del reactor a lo largo de los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3), estando las narices (39) dispuestas en unos nodos de la red sensiblemente regular para quedar colocadas en la prolongación longitudinal de al menos determinadas de las barras de combustible (3) y/o de al menos determinados de los tubos-guía (11) del esqueleto de soporte (5), y por el hecho de que las narices (39) convergen hacia el exterior del ensamblado de combustible (1).

2. Ensamblado según la reivindicación 1, en el cual la contera inferior (7) comprende medios (67; 71, 83; 51; 43) de mantenimiento lateral de extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3), estando estos medios de mantenimiento dispuestos en unos nodos de la red sensiblemente regular.

3. Ensamblado según la reivindicación 2, en el cual los medios de mantenimiento comprenden unos alojamientos (67) que reciben a los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3).

4. Ensamblado según la reivindicación 2 ó la 3, en el cual los medios de mantenimiento constituyen unos medios de bloqueo longitudinal de los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3) con respecto a la contera inferior (7).

5. Ensamblado según la reivindicación 4, en el cual la contera inferior (7) comprende dos piezas (29, 31) que aprietan entre sí a los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3).

6. Ensamblado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la contera inferior (7) comprende un filtro anti-partículas (31).

7. Ensamblado según las reivindicaciones 5 y 6 tomadas conjuntamente, en el cual una de las piezas constituye el filtro anti-partículas (31).

8. Ensamblado según la reivindicación 5, en el cual los medios de bloqueo longitudinal comprenden unos tetones (71) previstos en la contera inferior (7) y unas abrazaderas (75) previstas en los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3) y encajadas en dichos tetones (71).

9. Ensamblado según las reivindicaciones 5 y 8 tomadas conjuntamente, en el cual las abrazaderas (75) comprenden unos relieves (79) de apoyo sobre una de las piezas (29, 31).

10. Ensamblado según la reivindicación 5, en el cual los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3) comprenden unos pies ensanchados (89) apretados entre las dos piezas (29, 31).

11. Ensamblado según la reivindicación 4, en el cual los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3) son expandidos en la contera inferior (7).

12. Ensamblado según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, en el cual los medios de bloqueo longitudinal comprenden unos tornillos (43) que se apoyan contra la contera inferior (7) y acoplados a los extremos longitudinales adyacentes (19) de las barras de combustible (3).

13. Ensamblado según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, en el cual los medios de bloqueo longitudinal son unos medios de bloqueo por enclipado.

14. Ensamblado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual al menos determinados de las narices (39) pertenecen a unos elementos (43) de fijación de la contera inferior (7) a unos tubos-guía (11) del esqueleto de soporte (5) o a unas barras de combustible (3).

15. Ensamblado según la reivindicación 14, en el cual los elementos de fijación son unos tornillos (43).

16. Ensamblado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la contera inferior (7) comprende unos pies (25) de apoyo sobre una placa inferior del núcleo del reactor nuclear.