LIMPIADOR ULTRASÓNICO DE ALTO RENDIMIENTO PARA CONJUNTOS DE COMBUSTIBLE NUCLEAR IRRADIADOS.

Un conjunto (1) limpiador ultrasónico mejorado para conjuntos de combustible nuclear irradiados,

que comprende: un conjunto de alojamiento para recibir un conjunto (3) de combustible nuclear, en el que el conjunto de alojamiento contiene en su interior un fluido; un conjunto de filtro (152) y bomba (151) para extraer y filtrar el fluido del conjunto de alojamiento en tiempos predeterminados; y un conjunto desviador (10) de flujo conectado operativamente al conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre una piscina de combustible y una tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba, en donde el conjunto desviador de flujo establece una trayectoria de flujo con una piscina de combustible cuando está en una posición de derivación, y en donde el conjunto desviador de flujo establece una trayectoria de flujo con la tubería de succión hacia el conjunto de filtro y bomba cuando está en una posición acoplada; en donde el conjunto desviador de flujo comprende un miembro móvil (11) cargado por resorte que es móvil entre la posición de derivación y la posición acoplada

La presente invención se refiere a un conjunto limpiador ultrasónico mejorado para conjuntos de combustible nuclear irradiados.

La limpieza por energía ultrasónica se ha empleado con éxito para eliminar depósitos de impurezas de conjuntos de combustible nuclear irradiados. La motivación comercial inicial para eliminar estos depósitos procedentes de combustible del reactor de agua presurizada (PWR) ha sido mitigar el cambio de potencia inducido por las impurezas (CIPS), denominado en ocasiones como desplazamiento axial (AO) o anomalía de desplazamiento axial (AOA). El CIPS es un fenómeno en el que se forman depósitos sobre el revestimiento de la barra de combustible debido a la combinación de condiciones hidráulicas térmicas locales e impurezas de fluido lateral primario características del reactor y del sistema primario. Ciertos compuestos que residen en estados depósitos actúan como un veneno frente a la reacción nuclear y, debido a que los depósitos son típicamente más gruesos en la porción superior del núcleo, provocan una distribución anormal de potencia a lo largo del eje del núcleo, reduciendo el margen disponible para ciertos tipos de condiciones operativas. Como resultado del CIPS, algunas plantas energéticas han sido forzadas a reducir sus niveles de potencia en el reactor y, por tanto, la producción eléctrica durante extensos períodos, lo cual ha resultado caro para las empresas operadoras.

Además, para mitigar el CIPS, la eliminación de depósitos de impurezas de conjuntos de combustible irradiados produce algunos otros resultados favorables en plantas nucleares de cualquier diseño, incluyendo, pero sin limitarse a ello, (1) reducción del inventario de impurezas total (“reducción de término fuente”) de los sistemas primarios de planta, lo cual lleva a tasas de dosis de radiación inferiores al personal de planta (ALARA), (2) mejora de la capacidad de inspección del combustible, y (3) reducción del potencial de propagación de contaminación radiactiva durante el transporte, almacenamiento y reprocesamiento del combustible.

La generación eléctrica en plantas energéticas se interrumpe rutinariamente para realizar ciertas tareas que no pueden realizarse en línea, tales como ciertas tareas de mantenimiento, inspecciones, y reabastecimiento de combustible del reactor. Durante el reabastecimiento de combustible de un reactor principal, los conjuntos de combustible se extraen del núcleo del reactor y se almacenan bajo agua cerca del reactor o en la piscina de combustible gastado de la planta. Más tarde, en la situación de parada, algunos de los conjuntos de combustible irradiados se devuelven al núcleo del reactor, mientras que otros se dejan en la piscina de combustible gastado de modo que puedan cargarse su lugar conjuntos nuevos. Los sistemas de limpieza de combustible ultrasónicos funcionan en la ventana en los que los conjuntos de combustible están en la piscina de combustible gastado y están disponibles para limpieza. Debido a que la descarga de combustible se realiza generalmente durante un tiempo de parada de trayectoria crítica, ha resultado más económico descargar en primer lugar el combustible, a continuación devolverlo y limpiarlo después de finalizar la descarga.

Los esfuerzos de los propietarios y operadores de plantas energéticas para reducir los tiempos de parada están dando como resultado una cantidad reducida de tiempo disponible para limpiar conjuntos de combustible en aquellas plantas que realizan una descarga del núcleo completa como parte del reabastecimiento de combustible. Además, se ha convertido en una práctica estándar en la comunidad de reactores de agua en ebullición (BWR) mantener un porcentaje significativo del combustible en la vasija del reactor mientras dura la parada de reabastecimiento de combustible, conocido en la práctica como “arrastre de combustible”. Sería beneficioso que un sistema de limpieza de combustible fuera capaza de limpiar conjuntos de combustible durante los movimientos sin un impacto significativo en el tiempo requerido para mover (arrastrar o descargar) el combustible. Tal es el caso en la invención presentada en el presente documento.

El documento EP 0615792 describe un dispositivo de limpieza ultrasónico para limpiar un conjunto de combustible. El dispositivo de limpieza tiene un mecanismo de traslación de transductores ultrasónicos que mueve verticalmente los transductores ultrasónicos a lo largo de un miembro de soporte para permitir que el objeto sea limpiado.

El documento US 6396892 describe un aparato para limpiar un conjunto de combustible nuclear irradiado en el que se posiciona un alojamiento junto a un conjunto de combustible nuclear para permitir la eliminación de depósitos del conjunto de combustible nuclear irradiado.

La presente invención busca proporcionar un limpiador ultrasónico mejorado.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto limpiador ultrasónico mejorado para conjuntos de combustible nuclear irradiados, que comprende:

un conjunto de alojamiento para recibir un conjunto de combustible nuclear, en el que el conjunto de alojamiento contiene en su interior un fluido;

un conjunto de filtro y bomba para extraer y filtrar el fluido del conjunto de alojamiento en tiempos predeterminados; y

un conjunto desviador de flujo conectado operativamente al conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre una piscina de combustible y una tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba, en donde el conjunto desviador de flujo establece una trayectoria de flujo con una piscina de combustible cuando está en una posición de derivación, y en donde el conjunto desviador de flujo establece una trayectoria de flujo con la tubería de succión hacia el conjunto de filtro y bomba cuando está en una posición acoplada.

en donde el conjunto desviador de flujo comprende un miembro móvil cargado por resorte que es móvil entre la posición de derivación y la posición acoplada.

La presente invención se extiende además a un conjunto limpiador ultrasónico mejorado que comprende:

un primer conjunto de alojamiento para recibir un primer conjunto de combustible nuclear, en donde el primer conjunto de alojamiento contiene un fluido;

un segundo conjunto de alojamiento para recibir un segundo conjunto de combustible nuclear, en donde el segundo conjunto de alojamiento contiene el fluido;

un conjunto de filtro y bomba para extraer y filtrar el fluido de al menos uno de los conjuntos de alojamiento primero y segundo en momentos predeterminados;

un primer conjunto desviador de flujo conectado operativamente al primer conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre una piscina de combustible, cuando está en una posición de derivación y una tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba cuando está en una posición acoplada; y

un segundo conjunto desviador de flujo conectado operativamente con el segundo conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre la piscina de combustible, cuando está en una posición de derivación, y la tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba cuando está en una posición acoplada, en donde cada conjunto desviador de flujo comprende un miembro móvil cargado por resorte que es móvil entre la posición de derivación y la posición acoplada.

Previamente, para aumentar la limpieza de combustible en todo el proceso, una planta energética podría instalar sistemas de limpieza ultrasónicos adicionales. Cada uno de los limpiadores estaría diseñado de tal manera que el conjunto de combustible pudiera soportarse totalmente por el limpiador, liberando a los dispositivos de manipulación de combustible para recuperar conjuntos de combustibles adicionales en vez de esperar a que el limpiador acabe antes de recuperar el siguiente conjunto de combustible. Alternativamente, una planta podría evitar el gasto añadido de múltiples sistemas de filtración instalando dos limpiadores y un solo sistema de filtración que se conmute entre los limpiadores según sea necesario. Unas válvulas accionadas neumática o electrónicamente controlarían la succión del sistema de filtración, garantizando que cada limpiador reciba un flujo suficiente para descargar las impurezas desprendidas de los conjuntos de combustible. Tal solución es menos que deseable, ya que requiere accionadores subacuáticos y un control activo de las válvulas.

La... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (1) limpiador ultrasónico mejorado para conjuntos de combustible nuclear irradiados, que comprende:

un conjunto de alojamiento para recibir un conjunto (3) de combustible nuclear, en el que el conjunto de alojamiento contiene en su interior un fluido;

un conjunto de filtro (152) y bomba (151) para extraer y filtrar el fluido del conjunto de alojamiento en tiempos predeterminados; y

un conjunto desviador (10) de flujo conectado operativamente al conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre una piscina de combustible y una tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba, en donde el conjunto desviador de flujo establece una trayectoria de flujo con una piscina de combustible cuando está en una posición de derivación, y en donde el conjunto desviador de flujo establece una trayectoria de flujo con la tubería de succión hacia el conjunto de filtro y bomba cuando está en una posición acoplada;

en donde el conjunto desviador de flujo comprende un miembro móvil (11) cargado por resorte que es móvil entre la posición de derivación y la posición acoplada.

2. Un conjunto limpiador ultrasónico según la reivindicación 1, en el que el conjunto desviador (10) de flujo comprende un miembro fijo (13) y en el que el miembro móvil (11) es móvil con respecto al miembro fijo entre la posición de derivación y la posición acoplada.

3. Un conjunto limpiador ultrasónico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el miembro móvil

(11) cargado por resorte se mueve desde la posición de derivación hacia la posición acoplada en respuesta a una fuerza aplicada por el conjunto (3) de combustible.

4. Un conjunto (1) de limpiador ultrasónico según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que:

el miembro fijo (13) tiene al menos una ventana (132) de posición de derivación formada en él y al menos una ventana (131) de posición acoplada formada en él;

el miembro móvil cargado por resorte tiene al menos una ventana (111) formada en él; y

la al menos una ventana está alineada con la al menos ventana de posición de derivación cuando el miembro móvil está en la posición de derivación y la al menos una ventana está alineada con la al menos una ventana de posición acoplada cuando el miembro móvil está en la posición acoplada.

5. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquier reivindicación precedente, en el que el conjunto desviador de flujo está posicionado dentro del conjunto de alojamiento.

6. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquier reivindicación precedente, en el que la trayectoria de flujo con la piscina de combustible está cerrada cuando el conjunto desviador de flujo está en la posición acoplada.

7. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquier reivindicación precedente, en el que la trayectoria de flujo con la tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba está cerrada cuando el conjunto desviador de flujo está en la posición de derivación.

8. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquier reivindicación precedente, en el que el conjunto desviador de flujo permite un flujo de fluido a través de la trayectoria de flujo con la piscina de combustible cuando está en la posición de derivación.

9. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquier reivindicación precedente, en el que el miembro móvil es solicitado por resorte hacia la posición de derivación.

10. Un conjunto limpiador ultrasónico mejorado que comprende:

un primer conjunto de alojamiento para recibir un primer conjunto de combustible nuclear, en donde el primer conjunto de alojamiento contiene un fluido;

un segundo conjunto de alojamiento para recibir un segundo conjunto de combustible nuclear, en donde el segundo conjunto de alojamiento contiene el fluido;

un conjunto de filtro y bomba para extraer y filtrar el fluido de al menos uno de los conjuntos de alojamiento primero y segundo en momentos predeterminados;

un primer conjunto desviador de flujo conectado operativamente al primer conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre una piscina de combustible, cuando está en una posición de derivación, y una tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba, cuando está en una posición acoplada; y

un segundo conjunto desviador de flujo conectado operativamente con el segundo conjunto de alojamiento para conmutar una trayectoria de flujo entre la piscina de combustible, cuando está en una posición de derivación, y la tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba, cuando está en una posición acoplada, en donde cada conjunto desviador de flujo comprende un miembro móvil cargado por resorte que es móvil entre la posición de derivación y la posición acoplada.

11. Un conjunto limpiador ultrasónico según la reivindicación 10, en el que cada conjunto desviador de flujo comprende un miembro fijo y en el que el miembro móvil es móvil con respecto al miembro fijo asociado entre la posición de derivación y la posición acoplada.

12. Un conjunto limpiador ultrasónico según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que cada miembro móvil solicitado por resorte se mueve desde la posición de derivación hacia la posición acoplada en respuesta a una fuerza aplicada por el conjunto de combustible correspondiente.

13. Un conjunto limpiador ultrasónico según la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en el que:

el miembro fijo tiene al menos una ventana de posición de derivación formada en él y al menos una ventana de posición acoplada formada en él;

teniendo el miembro móvil solicitado por resorte al menos una ventana formada en él; y

la al menos una ventana está alineada con la al menos una ventana de posición de derivación cuando el miembro móvil está en la posición de derivación y la al menos una ventana está alineada con la al menos una ventada de posición acoplada cuando el miembro móvil está en la posición acoplada.

14. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el primer conjunto desviador de flujo está posicionado dentro del primer conjunto de alojamiento y el segundo conjunto desviador de flujo está posicionado dentro del segundo conjunto de alojamiento.

15. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que ambos conjuntos desviadores de flujo se abren ligeramente para permitir algo de flujo de derivación cuando ambos conjuntos de alojamiento estén vacíos.

16. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en el que el primer conjunto desviador de flujo cierra la trayectoria de flujo entre el primer conjunto de alojamiento y la piscina de combustible curando el primer conjunto desviador de flujo está en la posición acoplada.

17. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en el que el primer conjunto desviador de flujo cierra la trayectoria de flujo entre el primer conjunto de alojamiento y la tubería de succión para el conjunto de filtro y bomba cuando el primer conjunto desviador de flujo está en la posición de derivación.

18. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, en el que el primer conjunto desviador de flujo permite el flujo de fluido a través de la trayectoria de flujo con la piscina de combustible cuando está en su posición de derivación.

19. Un conjunto limpiador ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, en el que cada miembro móvil es solicitado por resorte hacia la posición de derivación.

20. Un conjunto desviador de flujo que comprende:

un miembro exterior fijo, teniendo el miembro exterior fijo al menos una ventana de posición de derivación formada en él y al menos una ventada de posición acoplada formada en él;

un miembro móvil solicitado por resorte que tiene al menos una ventana formada en él, en donde el miembro móvil es móvil dentro del miembro exterior fijo entre una posición de derivación y una posición acoplada, en donde el miembro móvil se mueve desde la posición de derivación hacia la posición acoplada en respuesta a una fuerza descendente aplicada sobre el miembro móvil por el conjunto de combustible nuclear, y en donde la al menos una ventana está alineada con la al menos una ventada de posición de derivación cuando el miembro móvil está en la posición de derivación y la al menos una ventana está alineada con la al menos una ventada de posición acoplada cuando el miembro móvil está en la posición acoplada.