EQUIPO DESHUMIDIFICADOR PARA LAS UNIDADES DE POSICIONAMIENTO DE LA INSTRUMENTACION INTRANUCLEAR DE UN REACTOR NUCLEAR.

Se trata de un equipo deshumidificador de nueva generación, que no utiliza gas freón,

que se instalará junto a las unidades de posicionamiento de thimbels de la instrumentación intranuclear con la finalidad de evitar el condensado de agua sobre estas unidades, lo cual suele comportar problemas de bloqueo por fricción debidos a este agua. El nuevo equipo deshumidificador comprende un bastidor (1) de soporte de una pluralidad de bombas de calor compuestas, cada una de ellas, por: un ventilador (8) que refrigera a un radiador (9) al cual se adhiere una célula Peltier, del lado de su zona caliente, y cuya zona fría está adherida a un disipador-condensador (4).Estos equipos deshumidificadores serán de aplicación para ser utilizados en la zona interna y restringida de las centrales nucleares en sustitución de las antiguas unidades de condensación que han venido desarrollando esta función hasta el momento

Equipo deshumidificador para las unidades de posicionamiento de la instrumentación intranuclear de un reactor nuclear.

Sector de la técnica

La presente invención se sitúa en el sector técnico de los sistemas de reducción del grado de humedad ambiente en entornos donde se desarrollan procesos industriales. En concreto, en el sector de los equipos de deshumidificación de las unidades de posicionamiento de la instrumentación intranuclear de una central eléctrica de tipo nuclear.

Estado de la técnica

El desarrollo continuo de la tecnología instalada en las centrales eléctricas de tipo nuclear permite mejorar el funcionamiento de éstas, y sobre todo su seguridad, sin aumentar sus niveles de contaminación. Esto se ha convertido en uno de los pilares y objetivos fundamentales tanto de la industria nuclear como de las autoridades. En esta dirección, una de las iniciativas de la Unión Europea ha sido la prohibición del uso de un gas cómo es el freón para la refrigeración y deshumidificación de los núcleos internos de los reactores. Este hecho obliga a las compañías explotadoras de las centrales nucleares a la instalación de nuevos sistemas o equipos para reducir el grado de humedad libres de freón.

La revisión bibliográfica del estado del arte en el campo de los deshumidificadores confirma que son conocidos y patentados diferentes sistemas de deshumidificación utilizados en las centrales nucleares. Entre estos sistemas cabe destacar los documentos de patente JP2003159509, JP11202091, JP6094880, JP4351997 y JP57167719.

El primero de ellos, la solicitud de patente JP2003159509, describe un sistema de reemplazo de los cartuchos de filtrado de humedad que utilizan ciertos deshumidificadores de filtro de membrana para reducir los tiempos y costes de operación de la planta. El principal inconveniente de este sistema es la necesidad de hacer fluir el aire o gas a través de la membrana, cosa que le limita a la hora de depurar ambientes delicados.

En cambio, los documentos de patente JP11202091, JP6094880 y JP4351997 describen respectivamente: un sistema de procesado de gases radioactivos para la reducción de su humedad, un sistema de acondicionamiento de aire que permite devolver agua del ambiente del reactor a la piscina de almacenaje y un sistema de depuración del aire del ambiente en los reactores. En este sentido, ninguno de los 3 documentos describe específicamente un equipo deshumidificador y su funcionamiento, sino que realizan descripciones de sistemas o procesos a lo largo de los cuales se produce una reducción del nivel de humedad del aire o de los gases utilizados en la central.

Por último, el equipo patentado mediante el documento JP57167719 comprende un deshumidificador para gases de desecho de la central que permite eliminar el agua haciendo pasar dichos gases por dos habitáculos a temperaturas distintas, produciendo la condensación del agua contenida en el gas. El primero de los habitáculos se mantiene a 2ºC y el segundo a decenas de grados por debajo del punto de congelación, consiguiendo con esta segunda etapa eliminar el agua residual existente en el gas tras su paso por el primero.

Objeto de la invención

La unidad de deshumidificación objeto de la invención da solución de forma efectiva a los problemas de condensación de agua acaecidos en los mecanismos de posicionamiento de thimbels de la instrumentación intranuclear de un reactor nuclear.

La principal mejora incorporada con respecto a los equipos desarrollados y utilizados hasta el momento es conseguir deshumidificar dicho sistema de posicionamiento de thimbels del reactor sin utilizar gas freón, prohibido por la Unión Europea.

Descripción detallada de la invención

Dado el estado de la técnica correspondiente a los equipos de deshumidificación de la instrumentación intranuclear de un reactor nuclear, esta invención supone una nueva propuesta de solución al problema de condensación encontrado en los mecanismos de posicionamiento de thimbels de la instrumentación intranuclear. Estos mecanismos de posicionamiento están compuestos por piezas móviles, entre ellas un embrague que es el que más sufre con la humedad, que se utilizan para desplegar y recoger los thimbels dentro del núcleo. Dichos thimbels son una serie de sensores neutrónicos con prolongación flexible que permiten realizar el mapa de flujo existente dentro del núcleo durante la reacción controlada. En base a las lecturas de los thimbels y al mapa de flujo resultante se determina la posición de las barras de control del núcleo de forma que se asegure el quemado uniforme de los elementos combustibles.

La finalidad de la instalación de los nuevos equipos deshumidificadores es evitar el bloqueo por fricción de los embragues mecánicos de los mecanismos de posicionamiento citados. Además, con el equipo presentado en esta patente se logra la compatibilidad tanto dimensional cómo mecánica y eléctrica con el resto de equipos instalados en esta zona, la cual resulta de difícil encaje de componentes, dado su acceso restringido y espacio limitado.

El funcionamiento del deshumidificador se basa en el uso de una serie de bombas de calor, compactas e indivisibles y de fácil sustitución, que están formadas por: un ventilador con su radiador, una célula Peltier, elemento clave en el funcionamiento del conjunto, y un disipador sobre el cual se produce la condensación.

Las células Peltier son componentes electrónicos que trabajan según el principio físico Seebeck-Peltier, principio bien conocido en el mundo de los componentes electrónicos y cuyo modo de funcionamiento puede ser consultado en cualquier manual de física y electricidad. Gracias a este principio mediante el cual la circulación de una determinada corriente eléctrica provoca la existencia de una zona fría y una zona caliente en el elemento Peltier, se pueden desarrollar modelos de célula en los cuales estas zonas frías y calientes queden claramente separadas. En nuestra aplicación, la célula Peltier se dispone unida tanto al radiador como al disipador, quedando comprendida entre los dos elementos. Más concretamente, la zona caliente de la célula se adhiere al radiador, el cual dado que se calienta por el contacto con ésta, es a su vez refrigerado por convección forzada mediante un ventilador que hace circular aire a través de sus aletas. Por otro lado, la zona fría se adhiere al disipador, al cual enfría. Con ello se consigue que la temperatura del susodicho disipador sea inferior a la de rocío del ambiente, consiguiendo de esta manera condensar la humedad del entorno sobre la superficie de éste. Esta condensación del vapor de agua existente en el ambiente se produce simplemente por convección natural y se ve favorecida por la geometría del disipador que también incluye unas aletas que incrementan la superficie de contacto. Por último, el vapor de agua condensado se recoge en el recolector de condensado y se drena por gravedad al exterior de la unidad de posicionamiento.

El equipo deshumidificador cuenta además con un sistema de protección cuyo objetivo es detectar el fallo o avería durante el funcionamiento de alguna de las bombas de calor. Este sistema de detección de fallos o de protección evita que se desconecten todas las bombas, que presentan un conexionado eléctrico en serie, en caso de avería en una o varias de ellas. En paralelo con cada célula Peltier se conecta una bobina de un relé, el cual permanece desactivado mientras la célula Peltier funcione correctamente. Cuando se produce el fallo de la célula aparece en bornes una tensión suficiente para activar el relé. Esta activación provoca la conexión de la resistencia que puentea la célula dañada.

Además de las bombas de calor compactas y su sistema de detección de fallos, el deshumidificador dispone de los circuitos eléctricos y electrónicos necesarios para el funcionamiento y protección de dichas bombas. Éstas se alimentan directamente desde una tensión de 120 V en corriente alterna, voltaje propio y característico de todos los equipos de tecnología estadounidense como es el caso de la mayoría de los utilizados en las centrales nucleares españolas. Se evita de esta manera la necesidad de realizar ninguna modificación o instalación eléctrica nueva para alimentar los nuevos deshumidificadores.

Todos los componentes que forman el equipo están dispuestos sobre una estructura de soporte o bastidor. Las bombas de calor se fijan a este bastidor por medio de cuatro tornillos de acero inoxidable, solidarios a éste, y mediante sus correspondientes...

1. Equipo deshumidificador para unidades de posicionamiento de thimbels de la instrumentación intranuclear caracterizado por comprender un bastidor de soporte de una pluralidad de bombas de calor compuestas, cada una de ellas, por:

- un ventilador que refrigera a;

- un radiador al cual se adhiere;

- una célula Peltier, del lado de su zona caliente, y cuya zona fría está adherida a;

- un disipador-condensador.

2. Equipo, según la reivindicación anterior, caracterizado por incluir un sistema de detección de fallo en cada célula Peltier de forma que, en caso de avería de ésta, una bobina conectada en paralelo con ella queda sometida a un nivel de tensión suficiente como para activar su relé asociado el cual acciona una resistencia, instalada también en paralelo con la célula Peltier, puenteando el elemento averiado y permitiendo el funcionamiento del resto de bombas del deshumidificador dada su conexión serie.

3. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las bombas de calor se disponen en una alineación diagonal dentro de un plano vertical del bastidor de soporte, y porque comprende un recolector de condensado dispuesto en una posición inferior a las bombas de calor y alineado verticalmente con éstas, teniendo el recolector de condensado un desagüe.

4. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bastidor de soporte tiene forma de L, con las bombas de calor dispuestas en el lado exterior del brazo vertical.

5. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bastidor de soporte tiene forma de L, con los equipos electrónicos y las fuentes de alimentación situados sobre el brazo horizontal.

6. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por presentar unas dimensiones volumétricas de: 560 mm de alto, 300 mm de ancho, y 405 mm de profundidad comprendiendo el recolector de condensado y el soporte donde se instala la electrónica y las fuentes de alimentación.

7. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por comprender cuatro bombas de calor.

8. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por fijar las bombas de calor al bastidor de soporte por medio de tornillos solidarios al bastidor y sus correspondientes tuercas de palometa o mariposa.

9. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conexión eléctrica de las bombas de calor se realiza mediante conectores enchufables fijados al bastidor de soporte.

10. Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar alimentado a 120 V de tensión alterna.