Una rejilla (20) para su uso en un montaje de combustible (10) de un reactor nuclear (4),

estando la rejilla (20) estructurada para soportar una pluralidad de miembros cilíndricos (178) que incluye al menos una varilla de combustible (22) y un tubo dedal (18), incluyendo cada uno de los miembros cilíndricos (178) una superficie exterior, comprendiendo la rejilla (20):

una pluralidad de bandas (42, 46, 50, 54);

estando las bandas (42, 46, 50, 54) interconectadas entre sí en forma de celosía para delimitar una pluralidad de celdas (58);

incluyendo cada banda (42, 46, 50, 54) una pluralidad de miembros de banda (78a, 78b, 78c, 78d); delimitando cada miembro de banda (78a, 78b, 78c, 78d) una pared de al menos una de las celdas (58);

incluyendo cada miembro de banda (78a, 78b, 78c, 78d) un resorte en saliente (98a, 98b, 98c, 98d) y una depresión en saliente (102a, 102b, 102c, 102d);

incluyendo el resorte (98a, 98b, 98c, 98d) una placa de resorte (122) conformada para incluir un contorno de resorte (130);

incluyendo la depresión (102a, 102b, 102c, 102d) una placa de depresión (134) conformada para incluir un contorno de depresión (142);

estando estructurados tanto el contorno de resorte (130) como el contorno de depresión (142) para que se correspondan con y enganchen al menos una porción de la superficie exterior de un miembro cilíndrico asociado (178); y

extendiéndose un par de resortes (98) y un par de depresiones (102) por dentro de cada una de las celdas (58);

estando uno de los pares de los resortes (98) y uno de los pares de las depresiones (102) sustancialmente a la misma altura;

estando el otro par de los resortes (98) y el otro par de las depresiones (102) sustancialmente a la misma altura

Montaje de combustible y rejilla asociada para reactor nuclear.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, al campo de los reactores nucleares y, más concretamente, a una rejilla mejorada y a un montaje de combustible consiguiente para un reactor nuclear de agua a presión.

En la mayoría de los reactores nucleares de agua a presión, el núcleo del reactor está compuesto por un gran número de montajes de combustible alargados. Estos montajes de combustible típicamente incluyen una pluralidad de varillas de combustible mantenidas en una formación organizada mediante una pluralidad de rejillas que están separadas axialmente a lo largo de la extensión del montaje de combustible y están fijadas a una pluralidad de tubos dedal alargados del montaje de combustible. Los tubos dedal típicamente reciben en su interior los varillas o el instrumental de control. Unas toberas superior e inferior situadas en lados opuestos del montaje de combustible están fijadas a los extremos de los tubos dedal que se extienden ligeramente por encima y por debajo de los extremos de las varillas de combustible.

Las rejillas, como es sabido en la técnica relevante, son utilizadas para mantener con exactitud la separación entre las varillas de combustible del núcleo del reactor, ofrecer resistencia a la vibración de las varillas, proporcionar un soporte lateral a las varillas de combustible y, hasta cierta punto, restringir verticalmente las varillas contra su desplazamiento longitudinal. Un tipo de diseño de varilla convencional incluye una pluralidad de bandas intercaladas que constituyen entre sí una configuración a modo de huevera que presenta una pluralidad de celdas aproximadamente cuadradas, las cuales reciben en su interior por separado las varillas de combustible. Dependiendo de la configuración de los tubos dedal, los tubos dedal pueden, o bien ser alojados dentro de las celdas que presentan el mismo tamaño las que reciben las varillas de combustible, o bien pueden ser alojados en celdas dedal definidas en las bandas intercaladas.

Las bandas de las rejillas previamente conocidas han sido configuradas de tal manera que cada una de las celdas incluya un par de resortes relativamente elásticos y cuatro o más depresiones relativamente rígidas, estando los resortes y las depresiones conformados dentro del metal de las bandas intercaladas y sobresaliendo por fuera de ellas. Los resortes y depresiones de cada celda encajan con el vástago de combustible o tubo dedal respectivos que se extiende a través de las celdas. Las bandas exteriores de las rejillas están unidas entre sí y engloban periféricamente las bandas internas de la rejilla para conferir resistencia y rigidez a la rejilla.

Dependiendo de la configuración específica de las rejillas y de las bandas, las bandas pueden incluir cada una una o más paletas de mezcla constituidas sobre aquélla para facilitar la mezcla del agua existente dentro del reactor y así promover el intercambio térmico convectivo entre las varillas de combustible y el agua. Dado que el reactor está diseñado de tal manera que el agua se desplace, en términos generales, en sentido vertical ascendente a través de cada montaje de combustible, las paletas de mezcla, aunque promueven la mezcla del agua, no obstante transmiten fuerzas impares a la rejilla como resultado del agua incidente sobre las paletas. Dichas fuerzas y pares aplicadas sobre la rejilla pueden provocar vibraciones y tensiones aplicadas por la rejilla a las varillas de combustible.

Así mismo, es sabido en la técnica relevante que, durante el funcionamiento del reactor, las elevadas temperaturas, presiones y velocidades del fluido producidas dentro del reactor tienden a provocar vibraciones entre las rejillas y las varillas de combustible. Dado que las rejillas soportan las varillas de combustible dentro de las celdas de combustible, dichas vibraciones entre ellas pueden provocar el frotamiento de las varillas de combustible. Dicho frotamiento, si es lo suficientemente acusado, puede provocar la corrupción de la varilla de combustible con la consiguiente contaminación nuclear del agua situada dentro del reactor. Es conveniente, por tanto, contar con una rejilla mejorada que presente unos resortes y unas depresiones que estén diseñadas para reducir al mínimo el desgaste por frotamiento entre las rejillas y las varillas de combustible.

Como es sabido en la técnica relevante, las bandas de dichas rejillas están hechas con materiales conocidos, como por ejemplo Zircaloy u otros materiales de este tipo indicados para el entorno existente dentro de un reactor nuclear. Es sabido, sin embargo, que el Zircaloy tiende a crecer después de periodos prolongados de exposición a un entorno nuclear, y dicho crecimiento es aún mayor en zonas de las bandas que están endurecidas por medios mecánicos debido a las operaciones de conformación del metal. Dicho crecimiento dificulta la estabilidad mecánica del montaje de combustible y, por tanto, es conveniente que cualquier rejilla mejorada de la forma expuesta promueva también y mantenga la estabilidad dimensional del montaje de combustible. Así mismo, se pretende que dicha rejilla mejorada ofrezca un rendimiento termohidráulico incrementado y unos costes de fabricación reducidos.

El documento EP 0 196 598 divulga una rejilla separadora de reactor nuclear conocida que comprende unas depresiones y unos resortes constituidos sobre las bandas de la rejilla en la delimitación de las celdas.

Sumario de la invención

A la vista de lo expuesto, se divulga una rejilla mejorada para su uso en un montaje de combustible en un reactor nuclear, de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con ello, un aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla mejorada para un montaje de combustible para un reactor nuclear, en la cual la rejilla está configurada para reducir el desgaste por frotamiento entre la rejilla y las varillas de combustible.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla del tipo indicado que presente unos resortes y unas depresiones que estén conformadas para incluir un contorno que se corresponda con las varillas de combustible.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla del tipo indicado que presente unos resortes y unas depresiones que estén configuradas para reducir la caída de la presión del refrigerante que pasa a través del reactor nuclear.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla del tipo indicado que presente unas bandas que estén constituidas para incluir una pluralidad de resortes y depresiones, teniendo cada uno de los resortes y depresiones una altura y una anchura que sean sustancialmente las mismas, por medio de lo cual cada resorte quede confrontado directamente solo con una única depresión para proporcionar pares de características de soporte directamente opuestas para soportar las varillas de combustible situadas dentro de las celdas de la rejilla.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla del tipo indicado que proporcione un rendimiento termohidráulico mejorado.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla del tipo indicado que pueda ser fabricada con un coste reducido.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla del tipo indicado que promueva la estabilidad dimensional de un montaje de combustible dentro del cual se incorpora la rejilla.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar un montaje de combustible mejorado que incorpore una rejilla mejorada que incorpore una o más de las características expuestas con anterioridad.

De acuerdo con ello, un aspecto de la presente invención, consiste en proporcionar una rejilla para su uso en un montaje de combustible de un reactor nuclear, de acuerdo con la reivindicación 1.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una rejilla para su uso en un montaje de combustible de un reactor nuclear, de acuerdo con la reivindicación 8.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar un montaje de combustible para su uso en un reactor nuclear, de acuerdo con la reivindicación 15.

Breve descripción de los dibujos

Puede obtenerse una comprensión más acabada de la invención a partir de la descripción subsecuente...

1. Una rejilla (20) para su uso en un montaje de combustible (10) de un reactor nuclear (4), estando la rejilla (20) estructurada para soportar una pluralidad de miembros cilíndricos (178) que incluye al menos una varilla de combustible (22) y un tubo dedal (18), incluyendo cada uno de los miembros cilíndricos (178) una superficie exterior, comprendiendo la rejilla (20):

2. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 1,

en la cual uno de los pares de los resortes (98) y el otro de los pares de las depresiones (102) tienen sustancialmente las mismas altura y anchura.

3. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 1,

en la que cada resorte (98) incluye un par de ligamentos de resorte (126);

en la que cada depresión (102) incluye un par de ligamentos de depresión (138); y

en la que los ligamentos de resorte (126) son, en términos generales, más elásticos que los ligamentos de depresión (138).

4. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 3,

en la que los ligamentos de resorte (126) son más pequeños que los ligamentos de depresión (138).

5. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 3,

en la que cada banda (42, 46, 50, 54) está constituida con una pluralidad de ranuras (74a, 74b, 74c, 74d);

delimitando genéricamente las ranuras (74a, 74b, 74c, 74d) los miembros de banda (78a, 78b, 78c, 78d); y

en la que las ranuras (74a, 74b, 74c, 74d) se extienden en dirección adyacente a los ligamentos (126) a y los ligamentos de depresión (138) a lo largo sustancialmente de las enteras longitudes de los ligamentos de resorte (126) y de los ligamentos de depresión (138).

6. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 1,

en la que cada miembro de banda (78a, 78b, 78c, 78d) incluye un bastidor (106a, 106b, 106c, 106d);

sobresaliendo el resorte (98a, 98b, 98c, 98d) y la depresión (102a, 102b, 102c, 102d) desde el bastidor (106a, 106b, 106c, 106d); y

en la que cada banda (42, 46, 50, 54) incluye un eje de banda (118a, 118b, 118c, 118d);

estando los ejes de banda (118a, 118b, 118c, 118d), de sustancialmente todas las bandas (42, 46, 50, 54) dispuestos genéricamente dentro de un plano imaginario de la rejilla;

en la que cada ligamento de resorte (126) incluye un eje de ligamento de resorte (132) que se extiende entre el bastidor (106) y la placa de resorte (122); y

en la que cada ligamento de depresión (138) incluye un eje de ligamentos de depresión (144) que se extiende entre el bastidor (106) y la placa de depresión (134); estando los ejes de ligamento de resorte (132) y los ejes de ligamento de depresión (144) orientados todos genéricamente en paralelo con el plano de la rejilla.

7. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 1,

en la que cada banda (42, 46, 50, 54) incluye un eje de banda (118a, 118b, 118c, 118d);

situándose los ejes de banda (118a, 118b, 118c, 118d) de forma conjunta genéricamente dentro de un plano imaginario de la rejilla;

en la que la pluralidad de bandas (42, 46, 50, 54) incluye una pluralidad de primeras bandas (42), una pluralidad de segundas bandas (46), una pluralidad de terceras bandas (50) y una pluralidad de cuartas bandas (54);

estando las primeras bandas (42) y las segundas bandas (46) orientadas sustancialmente en paralelo entre sí y dispuestas de modo alternado entre sí sobre la rejilla (20);

estando las terceras bandas (50) y las cuartas bandas (54) orientadas sustancialmente en paralelo entre sí y estando dispuestas de forma alternada entre sí sobre la rejilla (20);

estando las primeras bandas (42) y las segundas bandas (46) dispuestas sustancialmente en perpendicular a las terceras bandas (50) y a las cuartas bandas (54);

en la que los resortes (98a, 98c) de las primeras bandas (42) y de las terceras bandas (50) están dispuestos por encima del plano de la rejilla;

en la que los resortes (98b, 98d) de las segundas bandas (46) y de las cuartas bandas (54) están dispuestas por debajo del plano de la rejilla;

en la que las depresiones (102a, 102c) de las primeras bandas (42) y de las terceras bandas (50) están dispuestos por debajo del plano de la rejilla; y

en la que, las depresiones (120b, 120d) de las segundas bandas (46) y de las cuartas bandas (54) están dispuestas por encima del plano de la rejilla.

8. Una rejilla (20) para su uso en un montaje de combustible (10) de un reactor nuclear (4) estando la rejilla (20) estructurada para soportar una pluralidad de miembros cilíndricos (178) que incluye al menos una varilla de combustible (22) y un tubo dedal (18), incluyendo cada uno de los miembros cilíndricos (178) una superficie exterior, comprendiendo la rejilla (20):

9. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 8,

en la que uno de los pares de los resortes (98) y uno de los pares de las depresiones (102) tienen ambos, sustancialmente, las mismas altura y anchura.

10. La rejilla de cuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 8,

en la que, los ligamentos de resorte (126) son en general más elásticos que los ligamentos de depresión (138).

11. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 10,

en la que, los ligamentos de resorte (126) son más pequeños que los ligamentos de depresión (138).

12. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 8,

en la que, cada placa de resorte (122) está constituida para incluir un contorno de resorte (130); y

en la que, cada placa de depresión (134) está constituida para constituir un contorno de depresión (142);

estando los contornos de resorte (122) y los contornos de depresión (142) estructurados para que se correspondan sustancialmente y enganchen con la superficie exterior de uno de los miembros cilíndricos (178).

13. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 8,

en la que, cada banda (42, 46, 50, 54) está conformada con una pluralidad de ranuras (74a, 74b, 74c, 74d);

delimitando genéricamente las ranuras (74a, 74b, 74c, 74d) los miembros de banda (78a, 78b, 78c, 78d); y

en la que, las ranuras (74a, 74b, 74c, 74d) se extienden en posición adyacente a los ligamentos de resorte (126) y a los ligamentos de depresión (138) a lo largo sustancialmente de las enteras longitudes de los ligamentos de resorte (126) y de los ligamentos de depresión (138).

14. La rejilla (20) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 8,

en la que, la pluralidad de bandas (42, 46, 50, 54) incluye una pluralidad de primeras bandas (42), una pluralidad de segundas bandas (46), una pluralidad de terceras bandas (50) y una pluralidad de cuartas bandas (54);

estando las primeras bandas (42) y las segundas bandas (46) orientadas sustancialmente en paralelo entre sí y estando dispuestas de modo alternado entre sí sobre la rejilla (20);

estando las terceras bandas (50) y las cuartas bandas (54) orientadas sustancialmente en paralelo entre sí y estando dispuestas de modo alternado entre sí sobre la rejilla (20);

estando las primeras bandas (42) y las segundas bandas (46) dispuestas sustancialmente en perpendicular con las terceras bandas (50) y con las cuartas bandas (54);

en la que los resortes (98a, 98c) de las primeras bandas (42) y de las terceras bandas (50) están dispuestos por encima del plano de la rejilla;

en la que, los resortes (98b, 98d) de las segundas bandas (46) y de las cuartas bandas (54) están dispuestos por debajo del plano de la rejilla;

en la que, las depresiones (102a, 102c) de las primeras bandas (42) y de las terceras bandas (50) están dispuestas por debajo del plano de la rejilla; y

en la que, las depresiones (102b, 102d) de las segundas bandas (46) y de las cuartas bandas (54) están dispuestas por encima del plano de la rejilla.

15. Un montaje de combustible (10) para su uso en un reactor nuclear (4), comprendiendo el montaje de combustible (10):

16. El montaje de combustible (10) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 15,

en el que, uno de los pares de los resortes (98) y uno de los pares de las depresiones (102) tienen ambos sustancialmente la misma altura medida en una dirección genéricamente paralela con la extensión longitudinal de los miembros cilíndricos (178).

17. El montaje de combustible (10) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 15,

en el que, los ligamentos de resorte (126) son, en términos generales, más elásticos que los ligamentos de depresión (138).

18. El montaje de combustible (10) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 17,

en el que, los ligamentos de resorte (126) son más cortos que los ligamentos de depresión (138) medidos en una dirección genéricamente paralela con la extensión longitudinal de los miembros cilíndricos (178).

19. El montaje de combustible (10) de acuerdo con lo expuesto en la Reivindicación 15,

en el que, cada banda (42, 46, 50, 54) está constituida con una pluralidad de ranuras (74a, 74b, 74c, 74d);

delimitando genéricamente las ranuras (74a, 74b, 74c, 74d) los miembros de banda (78a, 78b, 78c, 78d); y

en el que, las ranuras (74a, 74b,74c, 74d) se extienden en posición adyacente a los ligamentos de resorte (126) y a los ligamentos de depresión (138) a lo largo sustancialmente de las enteras longitudes de los ligamentos de resorte (126) y de los ligamentos de depresión (138).

20. El montaje de combustible (10) de acuerdo con lo expuesto en la reivindicación 15,

en el que, la placa de resorte (122) está constituida para incluir un contorno de resorte (130); y

la placa de depresión (134) está constituida para incluir un contorno de depresión (142);

estando el contorno de resorte (130) y el contorno de depresión (142) conformados para que se correspondan sustancialmente con los miembros cilíndricos (178) y enganchándose con los miembros cilíndricos (178).