Un procedimiento de aplicación de un veneno consumible a una varilla (2) de combustible nuclear que tiene una vaina exterior (35) ,

varilla (2) de combustible que es útil en un entorno nuclear y que estará sometida a un contacto exterior con un refrigerante acuoso, comprendiendo el procedimiento: (a) proporcionar una varilla (2) de combustible nuclear, teniendo dicha varilla de combustible nuclear un eje (4) y una superficie exterior (6) de la vaina (35) que puede tener posibles óxidos superficiales y otros depósitos superficiales; (b) proporcionar al menos un dispositivo (8) de aplicación adyacente a dicha superficie (6) de dicha varilla de combustible nuclear; (c) girar dicha varilla (2) de combustible nuclear en torno a dicho eje (4) o mover el al menos un dispositivo (8) de aplicación y mantener inmóvil la varilla; y (d) aplicar partículas (33) de veneno consumible sobre dicha superficie (6) de la vaina de dicha varilla (2) de combustible nuclear pulverizando una pluralidad de capas (32) de dichas partículas de veneno consumible sobre dicha superficie de dicha varilla de combustible nuclear mediante dicho al menos un dispositivo (8) de aplicación, en el que las partículas (33) de veneno consumible son aplicadas a una velocidad (28) suficiente para causar la adherencia a dicha superficie exterior (6) de la vaina para formar una capa exterior de veneno consumible sometida a oxidación por contacto con un material acuoso, en el que la pluralidad total de capas de veneno consumible tiene un espesor entre 0, 025 µm y 254 µm.

Procedimiento de aplicación de un veneno consumible al exterior de una vaina de una varilla de combustible nuclear Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención versa en general acerca de varillas de combustible nuclear. Más específicamente, la presente invención versa acerca de un procedimiento de aplicación de un veneno consumible en el exterior de una varilla de combustible nuclear, veneno consumible que se adherirá y será efectivo incluso después del contacto con agua refrigerante.

Descripción de la técnica relacionada

Los venenos consumibles, que son materiales que tienen una sección transversal con gran absorción de neutrones que se consumen gradualmente bajo una irradiación de neutrones, se utilizan típicamente en reactores nucleares para controlar una reactividad excesiva en el combustible nuclear sin tener que emplear una o más varillas de control. En la actualidad, se incorporan venenos consumibles en el combustible de un reactor nuclear. Además, debido a la consunción del veneno consumible, la reactividad negativa del veneno consumible disminuye con la vida del núcleo. Ejemplos de patentes en esta área incluyen las patentes estadounidenses nos 3.520.958, 4.774.051, 5.075.075 y 5.337.337 (de Versteeg et al.; Peeks et al; Kopel y Aoyama et al.; respectivamente) y en la publicación de patente estadounidense nº U.S. 2006/0109946 A1 (Lahoda et al.) .

Resumen de la invención

Diversas necesidades son satisfechas por las diversas realizaciones de la presente invención que proporcionan un dispositivo de aplicación situado adyacente a una superficie de una varilla de combustible nuclear. Se usa el dispositivo de aplicación para pulverizar la varilla de combustible nuclear con una variedad de materiales como, por ejemplo, un material abrasivo, un veneno consumible y/o una capa de acabado.

Según una realización de la invención, se proporciona un procedimiento de aplicación de un veneno consumible a una varilla de combustible nuclear que comprende proporcionar una varilla de combustible nuclear que tiene un eje y una superficie exterior que tiene o no varios óxidos y depósitos superficiales, así como proporcionar al menos un dispositivo de aplicación adyacente a la superficie de la varilla de combustible nuclear.

El procedimiento también comprende el giro de la varilla de combustible nuclear en torno a su eje, o el movimiento del al menos un dispositivo de aplicación mientras se mantiene inmóvil la varilla, y la eliminación de una porción de cualquier óxido y de los depósitos superficiales de la superficie exterior de la varilla de combustible nuclear pulverizando un material abrasivo sobre la varilla de combustible nuclear mediante el al menos un dispositivo de aplicación mientras se regula la posición del dispositivo de aplicación en relación con la varilla de combustible nuclear u, opcionalmente, no eliminar óxidos ni otros depósitos superficiales.

El procedimiento también comprende la aplicación de un veneno consumible sobre la superficie de la varilla de combustible nuclear pulverizando el veneno consumible sobre la varilla de combustible nuclear por medio del dispositivo de aplicación mientras se regula la posición del al menos un dispositivo de aplicación en relación con la varilla de combustible nuclear.

Según otra realización de la invención, se proporciona un procedimiento para aplicar un veneno consumible a una varilla de combustible nuclear que comprende el proporcionamiento de una varilla de combustible nuclear que tiene un eje y una superficie exterior con varios óxidos y depósitos superficiales. El procedimiento también comprende el proporcionamiento de un dispositivo de aplicación adyacente a la superficie de la varilla de combustible nuclear. El dispositivo de aplicación incluye un canal que se extiende a través del mismo. El canal está en comunicación con una fuente de gas presurizado, así como con una fuente de partículas. El procedimiento comprende, además, el proporcionamiento de un dispositivo de captura de imágenes adyacente a la varilla de combustible nuclear. El dispositivo de captura de imágenes está adaptado para transmitir una imagen a un puesto de visionado remoto.

El procedimiento también comprende el giro de la varilla de combustible nuclear en torno a su eje y la eliminación de una porción de los óxidos y los depósitos superficiales en la superficie exterior de la varilla de combustible nuclear pulverizando la varilla de combustible nuclear con un material abrasivo mediante el dispositivo de aplicación mientras la posición del dispositivo de aplicación es regulada en relación con la varilla de combustible nuclear. Específicamente, se introduce una partícula abrasiva en el canal del dispositivo de aplicación por medio de la fuente de partículas y se expulsa gas presurizado desde la fuente de gas presurizado a través del canal del dispositivo de aplicación, pulverizando con ello la partícula abrasiva sobre la superficie de la varilla de combustible nuclear.

El procedimiento comprende, además, la aplicación de un veneno consumible sobre la superficie de la varilla de combustible nuclear pulverizando el veneno consumible sobre la varilla de combustible nuclear por medio del dispositivo de aplicación mientras la posición del dispositivo de aplicación es regulada en relación con la varilla de combustible nuclear. Específicamente, se introduce una partícula de veneno consumible en el canal del dispositivo de aplicación por medio de la fuente de partículas y se expulsa gas presurizado desde la fuente de gas presurizado a través del canal del dispositivo de aplicación, pulverizando con ello el veneno consumible sobre la superficie de la varilla de combustible nuclear.

Según otra realización adicional de la invención, se proporciona un procedimiento para la aplicación de un veneno consumible a una varilla de combustible nuclear que comprende (a) proporcionar una varilla de combustible nuclear que tiene un eje y una superficie exterior que tiene varios óxidos y depósitos superficiales, así como (b) proporcionar un dispositivo de aplicación adyacente a la superficie de la varilla de combustible nuclear.

El procedimiento también comprende (c) girar la varilla de combustible nuclear en torno a su eje y (d) detener el giro de la varilla de combustible nuclear en torno a su eje. El procedimiento comprende, además, (e) eliminar una porción de los óxidos y los depósitos superficiales sobre la superficie exterior de la varilla de combustible nuclear pulverizando un material abrasivo sobre la varilla de combustible nuclear por medio del dispositivo de aplicación mientras se regula la posición del dispositivo de aplicación en relación con la varilla de combustible nuclear, así como (f) aplicar un veneno consumible sobre la superficie de la varilla de combustible nuclear pulverizando el veneno consumible sobre la varilla de combustible nuclear por medio del dispositivo de aplicación mientras se regula la posición del dispositivo de aplicación en relación con la varilla de combustible nuclear.

La presión del gas, el tamaño de la partícula y la distancia desde la vaina de la varilla se regulan para que sea efectivo, de modo que las partículas hagan impacto a una velocidad lo suficientemente elevada como para causar una actividad superficial, como, en el caso de una vaina metálica, fundir una capa superficial del metal de la vaina de la varilla de combustible. El contacto subsiguiente del agua con las partículas estratificadas objeto de impactos formará una capa protectora de óxido en la parte externa de la capa exterior de partículas, de modo que impida que las capas interiores de veneno consumible se disuelvan en el refrigerante del reactor. Este es un resultado inesperado, dado que los venenos consumibles son generalmente solubles con el refrigerante acuoso del reactor.

Una ventaja fundamental de tener el veneno consumible fuera de la vaina de la varilla de combustible es que, por ejemplo, si se usa boro como parte del veneno consumible, el gas helio resultante generado durante la reacción nuclear no presurizará de manera excesiva el interior de la varilla de combustible.

Breve descripción de los dibujos

Siguiendo la siguiente descripción puede alcanzarse una comprensión plena del concepto dado a conocer y revindicado cuando se la lee en conjunto con los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1, que ilustra la invención de forma óptima, es una ilustración esquemática que representa una realización de un dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de aplicación de un veneno consumible a una varilla (2) de combustible nuclear que tiene una vaina exterior (35) , varilla (2) de combustible que es útil en un entorno nuclear y que estará sometida a un contacto exterior con un refrigerante acuoso, comprendiendo el procedimiento:

(a) proporcionar una varilla (2) de combustible nuclear, teniendo dicha varilla de combustible nuclear un eje (4) y una superficie exterior (6) de la vaina (35) que puede tener posibles óxidos superficiales y otros depósitos superficiales;

(b) proporcionar al menos un dispositivo (8) de aplicación adyacente a dicha superficie (6) de dicha varilla de combustible nuclear;

(c) girar dicha varilla (2) de combustible nuclear en torno a dicho eje (4) o mover el al menos un dispositivo (8) de aplicación y mantener inmóvil la varilla; y

(d) aplicar partículas (33) de veneno consumible sobre dicha superficie (6) de la vaina de dicha varilla (2) de combustible nuclear pulverizando una pluralidad de capas (32) de dichas partículas de veneno consumible sobre dicha superficie de dicha varilla de combustible nuclear mediante dicho al menos un dispositivo (8) de aplicación, en el que las partículas (33) de veneno consumible son aplicadas a una velocidad (28) suficiente para causar la adherencia a dicha superficie exterior (6) de la vaina para formar una capa exterior de veneno consumible sometida a oxidación por contacto con un material acuoso, en el que la pluralidad total de capas de veneno consumible tiene un espesor entre 0, 025 µm y 254 µm.

2. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende la eliminación de al menos una porción de dichos posibles óxidos superficiales y de dichos otros depósitos superficiales de dicha superficie exterior (6) de la vaina de dicha varilla (2) de combustible nuclear pulverizando un material abrasivo sobre dicha superficie de dicha varilla de combustible nuclear mediante dicho al menos un dispositivo (8) de aplicación.

3. El procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2 que, además, comprende la aplicación de una capa protectora adicional sobre dichas capas de veneno consumible mediante dicho dispositivo (8) de aplicación mientras se regula la posición de dicho dispositivo (8) de aplicación en relación con dicha varilla (2) de combustible nuclear.

4. El procedimiento según la reivindicación 3 que, además, comprende la aplicación de una capa metálica como dicha capa protectora.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que una porción de dicha regulación de la posición de dicho dispositivo (8) de aplicación implica la regulación del ángulo de dicho dispositivo de aplicación en relación con dicha varilla (2) de combustible nuclear.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que una porción de dicha regulación de la posición de dicho dispositivo (8) de aplicación implica la regulación de la posición de dicho dispositivo de aplicación en relación con dicho eje (4) de dicha varilla (2) de combustible nuclear.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que, además, comprende la aplicación de dicho veneno consumible (33) seleccionado del grupo que comprende boro elemental, gadolinio elemental, hafnio elemental, erbio elemental, HfB2, ZrB2, Gd2O3, Er2O3 y mezclas de los mismos.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en el que la vaina (35) es un metal, comprendiendo el procedimiento, además, la regulación de la tasa con la que salen dichas partículas (33) de veneno consumible de dicho dispositivo (8) de aplicación durante la etapa de aplicación de dichas partículas

(33) de veneno consumible sobre dicha superficie (6) de la vaina de dicha varilla (2) de combustible nuclear, para mejorar la adherencia superficial de las partículas a la superficie de la vaina.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en el que dicha varilla (2) de combustible nuclear es girada continuamente.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el que, después de la etapa (d) , dicha varilla

(2) de combustible nuclear se pone en contacto con un material acuoso (48) , lo que causa que dicha capa exterior (46) de veneno consumible forme un óxido adhesivo protector.

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que le velocidad (28) en la etapa (d) se encuentra entre 457 m/segundo y 762 m/segundo y el tamaño de partícula del veneno consumible (33) se encuentra entre 1 micrómetro y 500 micrómetros.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en el que la pulverización de partículas de veneno consumible sobre dicha superficie (6) de la vaina se realiza introduciendo las partículas en un canal

que se extiende a través de dicho dispositivo de aplicación y está en comunicación con una fuente de gas presurizado, y expulsando gas presurizado de dicha fuente de gas presurizado a través de dicho canal.

13. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que la pulverización de un material abrasivo sobre la superficie de la vaina de la varilla de combustible se realiza introduciendo partículas abrasivas en dicho canal y expulsando gas presurizado de dicha fuente de gas presurizado a través de dicho canal.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 en el que se usa un dispositivo de captura de imágenes adyacente a dicha varilla de combustible nuclear para transmitir una imagen de dicha varilla de combustible nuclear a un puesto de visionado remoto.