APARATO PARA LA INSPECCION RADIOMETRICA DE UN ELEMENTO COMBUSTIBLE.

Aparato para la inspección radiométrica de un elemento combustible. Campo técnico de la invención La invención se engloba en el campo de los equipos de inspección de los elementos combustibles irradiados utilizados en los reactores nucleares. Antecedentes de la invención En los reactores nucleares, se utilizan elementos combustibles que comprenden una pluralidad de barras de combustible nuclear, organizadas en forma de matriz, en filas y columnas. Estas barras incluyen pastillas (pellets) de combustible, por ejemplo, de uranio (U), en forma de óxido de uranio (UO2), normalmente enriquecido en 235 U. Existen sistemas para realizar mediciones sobre este tipo de elementos combustibles. Por ejemplo, existen detectores de radiación gamma basados en cristales de germanio que se usan para medir la radiación gamma emitida por los elementos combustibles después del uso de los mismos en el reactor nuclear. Este tipo de mediciones, que pueden incluir una espectrometría, pueden servir para comprobar el grado de quemado de los elementos, un paso importante previo al almacenamiento de los elementos. Por ejemplo, estas mediciones pueden ser necesarios para comprobar el comportamiento del producto (es decir, para comprobar que se ha quemado tal y como estaba previsto) y para comprobar que se ha quemado hasta el limite previsto, algo importante para el tratamiento posterior del elemento combustible. Por estos motivos y por otros, se realiza lo que se conoce como un escaneado de los elementos combustibles, usando un detector de radiación gamma y, a veces, también un detector de cámara de fisión o detector de neutrones. Una forma convencional de realizar este tipo de escaneado se basa en desplazar el elemento combustible en sentido vertical, utilizando una grúa, de manera que el elemento combustible realice un movimiento vertical con respecto a los detectores de radiación gamma o neutrónica, los cuales registran la radiación durante dicho movimiento o bien realizan su medición a alturas fijas del elemento. Otra manera convencional de realizar este tipo de mediciones se basa en desplazar una cabeza detectora de radiación gamma y/o neutrónica a lo largo de un elemento combustible fijo, por ejemplo, situado en una piscina de almacenamiento temporal. Ahora bien, en ambos casos existe el problema de que puede ser difícil garantizar que la posición del elemento combustible con respecto al detector esté suficientemente controlada. Por ejemplo, puede ser difícil garantizar que la distancia entre el detector de radiación y el elemento combustible sea exactamente la correcta. Por otra parte, muchos de los sistemas conocidos que se basan en cristales de germanio son grandes y requieren refrigeración con nitrógeno liquido, algo que hace que el conjunto y su operación sean complejos y costosos. Adicionalmente, en al menos algunos de los sistemas conocidos, puede ser difícil controlar con suficiente precisión la posición del detector en el eje axial del elemento combustible, de forma asociada a los datos aportados por el detector al sistema de proceso de la información. 2 ES 2 350 997 A1 2 Descripción de la invención La invención se refiere a un aparato para la inspección radiométrica de un elemento combustible del tipo de los que comprenden una pluralidad de barras con combustible nuclear. El aparato comprende al menos un detector de radiación, que puede ser un detector de radiación gamma y/o un detector de neutrones. De acuerdo con la invención, el aparato comprende, además, un bastidor que comprende una abertura configurada para que el elemento combustible se desplace por dicha abertura (por ejemplo, por la acción de una grúa o similar) en una dirección sustancialmente paralela a los ejes longitudinales de las barras con combustible nuclear. El detector de radiación está situado en dicho bastidor en una posición que permite detectar radiación del elemento combustible cuando dicho elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. Además, el aparato comprende medios de posicionamiento situados en correspondencia con dicha abertura y configurados para mantener al menos una superficie del elemento combustible a una distancia predeterminada del detector de radiación cuando el elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. De esta manera se puede garantizar un correcto posicionamiento del detector de radiación con respecto al elemento combustible durante la medida o escaneado del elemento combustible, en particular, durante su desplazamiento relativo con respecto al bastidor, en la dirección de los ejes longitudinales de las barras. Este correcto posicionamiento puede servir para permitir que se consigan medidas con una calidad y fiabilidad aceptables, incluso usando, por ejemplo, un detector de radiación gamma de pequeño tamaño que funcione a la temperatura del agua de la piscina, es decir, sin necesidad de un costoso sistema de refrigeración. El desplazamiento del elemento combustible por la abertura se puede conseguir desplazando el bastidor y manteniendo el elemento combustible fijo, o desplazando el elemento combustible manteniendo el bastidor fijo, o desplazando ambos elementos, de manera que se produzca un movimiento relativo entre los dos elementos. El aparato puede comprender uno o más colimadores gamma para detectores de pequeño tamaño a la temperatura ambiente concebidos para la perfilometria axial y, además, colimador(es) de neutrones de perfilometria axial y alta eficiencia. Se puede incorporar una cadena de medida que incorpore un software especifico de identificación de los isotopos gamma (Ru-106, Eu-154, Cs-134 y Cs-137) y un software de determinación de quemado por unidad de longitud. Los medios de posicionamiento pueden comprender al menos una primera guía de apoyo montada en dicho bastidor y configurada para estar en contacto con dicha superficie del elemento combustible de manera que dicha superficie del elemento combustible se apoye en dicha primera guía de apoyo cuando el elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. De esta manera, la guía de apoyo sirve para definir de forma exacta la posición entre el elemento combustible y el detector de radiación gamma o neutrónica. Los medios de posicionamiento pueden además comprender al menos un primer elemento de empuje configurado para empujar el elemento combustible hacia la primera guía de apoyo. De esta manera, se 3 puede garantizar que el elemento combustible quede en contacto con la guía de apoyo y, por lo tanto, a la distancia deseada del detector de radiación, durante el escaneado. La abertura puede tener cuatro lados (que pueden corresponderse con los lados del elemento combustible), estando la primera guía de apoyo situada en correspondencia con un primero de dichos lados y estando dicho primer elemento de empuje situado en correspondencia con un segundo de dichos lados, estando dicho segundo de dichos lados opuesto a dicho primero de dichos lados. De esta manera, se consigue un sistema fácilmente implementable y que garantiza el correcto posicionamiento del elemento combustible con respecto al detector de radiación durante el escaneado. La primera guía de apoyo puede comprende al menos un rodillo configurado para girar impulsado por dicho elemento combustible cuando dicho elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. De esta manera, se reduce la fricción entre la primera guía de apoyo y el elemento combustible durante el movimiento del elemento combustible relativo al aparato. Además, el aparato puede comprender una segunda guía de apoyo situada en correspondencia con un tercero de dichos lados, y un segundo elemento de empuje situado en correspondencia con un cuarto de dichos lados. De esta manera se garantiza el correcto posicionamiento del elemento combustible con respecto a los lados de la abertura, algo que puede ser especialmente ventajoso cuando se realiza el escaneado de dos o más lados de forma simultánea, por ejemplo, usando al menos dos detectores de radiación gamma -uno asociado a cada lado- o al menos un detector de radiación gamma y al menos un detector o cámara de fisión, dispuestos en correspondencia con diferentes lados de la abertura. La guía de apoyo puede comprender un primer rodillo, la segunda guía de apoyo puede comprender un segundo rodillo, el primer elemento de empuje puede estar configurado para empujar el elemento combustible contra dicho primer rodillo y el segundo elemento de empuje puede estar configurado para empujar el elemento combustible hacia dicho segundo rodillo, cuando dicho elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. Esto puede facilitar un bueno posicionamiento del elemento combustible con respecto a uno o más detectores situados en correspondencia con la abertura y se puede conseguir un posicionamiento correcto del elemento combustible en al plano de la abertura. En adición a los...

1. Aparato para la inspección radiométrica de un elemento combustible (100) que comprende una pluralidad de barras con combustible nuclear, comprendiendo el aparato al menos un detector de radiación (3), caracterizado porque adicionalmente comprende: un bastidor (1) que comprende una abertura (2) configurada para que el elemento combustible se desplace por dicha abertura en una dirección sustancialmente paralela a los ejes longitudinales de las barras con combustible nuclear, estando el detector de radiación (3) situado en dicho bastidor en una posición que permite detectar radiación del elemento combustible cuando dicho elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura; medios de posicionamiento (51, 61) situados en correspondencia con dicha abertura y configurados para mantener una superficie del elemento combustible a una distancia predeterminada del detector de radiación cuando el elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. 2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de posicionamiento comprenden al menos una primera guía de apoyo (51) montada en dicho bastidor y configurada para estar en contacto con dicha superficie del elemento combustible de manera que dicha superficie del elemento combustible se apoye en dicha primera guía (51) de apoyo cuando el elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. 3. Aparato según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos medios de posicionamiento comprenden además al menos un primer elemento de empuje (61) configurado para empujar el elemento combustible hacia la primera guía de apoyo (51). 4. Aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque la abertura tiene cuatro lados, estando la primera guía de apoyo (51) situada en correspondencia con un primero de dichos lados y estando dicho primer elemento de empuje (61) situado en correspondencia con un segundo de dichos lados, estando dicho segundo de dichos lados opuesto a dicho primero de dichos lados. 5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque dicha primera guía de apoyo (51) comprende al menos un rodillo configurado para girar impulsado por dicho elemento combustible cuando dicho elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. 6. Aparato según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende una segunda guía de apoyo (52) situada en correspondencia con un tercero de dichos lados, y un segundo elemento de empuje (62) situado en correspondencia con un cuarto de dichos lados. 7. Aparato según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha primera guía de apoyo (51) comprende un primer rodillo y porque dicha segunda guía de apoyo (52) comprende un segundo rodillo, y porque dicho primer elemento de empuje (61) está configurado para empujar el elemento combustible contra dicho primer rodillo y porque dicho segundo elemento 6 ES 2 350 997 A1 10 de empuje (62) está configurado para empujar el elemento combustible hacia dicho segundo rodillo, cuando dicho elemento combustible se desplaza a través de dicha abertura. 8. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende al menos un elemento de empuje (61) configurado para empujar el elemento combustible hacia un lado de dicha abertura, comprendiendo el elemento de empuje (61) al menos un rodillo, estando dicho rodillo asociado a un detector (611) para codificación axial del movimiento del elemento combustible respecto del detector de radiación. 9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende al menos dos elementos de empuje (61, 62) configurados para empujar el elemento combustible hacia respectivos lados de dicha abertura, comprendiendo cada elemento de empuje (61, 62) al menos un rodillo, estando cada uno de dichos rodillos asociado a un detector (611, 612) para codificación axial del movimiento del elemento combustible respecto del detector de radiación. 10. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho, al menos un, rodillo está asociado a un detector para codificación axial del movimiento del elemento combustible respecto del detector de radiación. 11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios de acoplamiento (7) configurados para acoplar el bastidor (1) a un rack para elementos combustibles en una piscina de almacenamiento temporal de elementos combustibles. 12. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios (8) para modificar la distancia entre el detector de radiación y la abertura, de manera que se pueda modificar la distancia entre el detector de radiación y la superficie del elemento combustible que se desplace por dicha abertura. 13. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el detector de radiación es un detector de radiación gamma (3) que está dotado de un conjunto de colimadores (35) intercambiables. 14. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el detector de radiación es un detector de radiación gamma que comprende un colimador de aire (31). 15. Aparato según la reivindicación 14, caracterizado porque el colimador de aire (31) tiene una sección horizontal en forma de trapezoide isósceles. 16. Aparato según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque el colimador de aire está acoplado de forma desmontable a una carcasa del detector de radiación. 17. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de posicionamiento comprenden un primer elemento de empuje (61) configurado para empujar el elemento combustible en una primera dirección y un segundo elemento de empuje (62) configurado para empujar el elemento combustible en una segunda dirección, que forma un ángulo de 90 grados con respecto a dicha primera dirección. ES 2 350 997 A1 7 8 ES 2 350 997 A1 ES 2 350 997 A1 9 ES 2 350 997 A1 ES 2 350 997 A1 11 12 ES 2 350 997 A1 ES 2 350 997 A1 13 14 ES 2 350 997 A1 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA