Un montaje 10 de haces de combustible de reactor nuclear que comprende:

un haz de combustible que incluye una disposición de varillas de combustible (12) fijadas a una placa de sujeción inferior (16), una placa de sujeción superior (14) y albergadas en las paredes de un canal (20), y una varilla de agua (19; 42, 44) que tiene un extremo de descarga superior (34; 46) más abajo y no unido a la placa de sujeción superior (14), en la que el extremo de descarga superior (34; 36) está por debajo de una sección enriquecida de al menos una de las varillas de combustible (12) caracterizado porque la varilla de agua no está unida a la placa de sujeción inferior y la varilla de agua tiene una entrada inferior (50, 52) por encima de una superficie superior de la placa de sujeción inferior (16)

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un montaje de varillas de combustible nuclear para un reactor de agua en ebullición (BWR) y, en particular, se refiere a una varilla de agua en el montaje.

Un montaje de combustible en un reactor nuclear de agua en ebullición incluye típicamente una matriz de combustible paralela y varillas de agua mantenidas en su lugar por espaciadores y placas de sujeción superiores e inferiores. Las varillas de combustible contienen combustible fisionable en una sección de combustible enriquecida de las varillas. Muchas de las varillas de combustible se extienden generalmente la distancia vertical entre las placas de sujeción superiores e inferiores y algunas de las varillas de combustible pueden extenderse hasta el montaje desde la placa de sujeción inferior. Las varillas de agua proporcionan flujo moderador de agua líquida adicional a través del interior del montaje de combustible. Los espaciadores se disponen en diversas localizaciones a lo largo de la longitud vertical del montaje de combustible y mantienen las varillas de combustible en una relación fija en el montaje de combustible. Los extremos inferiores de las varillas de combustible y las varillas de agua tienen clavijas finales que se ajustan en la placa de sujeción inferior que da soporte a las varillas. La placa de sujeción inferior incluye orificios de flujo para proporcionar una entrada para el flujo moderador y refrigerante al montaje de combustible y al moderador de combustible. La placa de sujeción superior recibe los extremos superiores de las varillas, restringe los movimientos laterales de las varillas de combustible y las varillas de agua, y tiene orificios de flujo para descargar el refrigerante a partir del montaje de combustible.

El documento US 6181763 revela una conexión de haz de combustible para un reactor nuclear de agua en ebullición, en la que al menos una varilla de agua se mantiene sobre una placa de sujeción inferior y se extiende hacia arriba hasta una placa de sujeción superior.

Los documentos DE 196 41 322 y US 5528641 revelan ejemplos adicionales de montajes de haces de combustible.

El documento US 5230858 se refiere a una varilla de agua que tiene dos compartimentos para un reactor de agua en ebullición, y el documento US 5247552 revela un extremo acortado y "de base rebajada" para un canal de agua de montaje de combustible de reactor de agua en ebullición.

Breve descripción de la invención

La presente invención proporciona un montaje de haces de combustible de reactor nuclear que comprende: un haz de combustible que incluye una disposición de varillas de combustible unidas a una placa de sujeción inferior, a una placa de sujeción superior y albergada en las paredes de un canal y una varilla de agua que tiene un extremo de descarga superior por debajo de y no unido a la placa de sujeción superior, en la que el extremo de descarga superior está por debajo de una sección enriquecida de al menos una de las varillas de combustible caracterizada porque la varilla de agua no está unida a la placa de sujeción superior y la varilla de agua tiene una entrada más baja por encima de una superficie superior de la placa de sujeción inferior.

Además, la presente invención proporciona un procedimiento para incluir una varilla de agua en un montaje de haces de combustible de reactor nuclear incluyendo una disposición de varillas de combustible unida a una placa de sujeción superior y albergada en un canal, el procedimiento comprende: seleccionar una pluralidad de varillas de agua; insertar las varillas de agua en el montaje, y disponer un extremo de descarga superior de una de las varillas de agua que está en una elevación en el montaje diferente por al menos 15 cm (seis pulgadas verticales) de una elevación de un extremo de descarga superior de otra de las varillas de agua, no estando la varilla de agua o no estando cada varilla de agua unida a la placa de sujeción superior y a una placa de sujeción inferior y teniendo una entrada inferior por encima de una superficie superior de la placa de sujeción inferior.

Breve descripción de los dibujos

FIGURA 1 es una vista lateral de un montaje de combustible con una parte del montaje retirado para mostrar las varillas de agua.

FIGURA 2 es una vista lateral de un montaje de combustible con una parte del montaje retirada para mostrar una disposición alternativa de las varillas de agua.

FIGURAS 3 a 6 ilustran varillas de agua que tienen diferentes formas de sección transversales en montajes de combustible.

Descripción detallada de la invención

disposición de varillas de combustible 12 respaldada por una placa de sujeción superior 14, una placa de sujeción inferior 16, y al menos un espaciador 18 dispuesto en una localización/en localizaciones a lo largo de la longitud de las varillas de combustible. Una o más varillas de agua 19 están dispuestas de forma central en la disposición de las varillas de combustible. Un canal hueco 20, que tiene paredes metálicas finas, forma un alojamiento exterior para el montaje. Un asa elevadora generalmente en forma de U 22 está unida al canal o a la placa de sujeción superior.

La ilustración del canal y las partes de varias de las varillas de combustible en la Figura 1 se han eliminado para exponer las varillas de agua en el centro del montaje 10. Además, la ilustración del combustible 10 en la Figura 1 se divide en secciones de un cuarto cada una en la parte superior y en el fondo para mostrar la parte superior, secciones medias y del fondo en el montaje de la figura. Un montaje de haces de combustible puede aparecer más largo de lo que se muestra en la Figura 1.

El montaje 10 de haces de combustible se dispone verticalmente en un reactor de agua en ebullición (BWR) 1. Se disponen típicamente varios miles de montajes de combustible en una matriz en el núcleo cargado de agua de un BWR. En cada montaje de haces de combustible, moderador y refrigerante, por ejemplo agua, fluye hacia arriba a través del núcleo y de los montajes de haces de superficie y se hace circular de vuelta al fondo del núcleo.

Refrigerante y moderador líquido, por ejemplo, agua, fluye debidamente a través de cada montaje de haces de combustible en el núcleo de BWR. El líquido refrigerante y moderador entra en el fondo del montaje y fluye través de la placa de sujeción inferior 16. Una estructura de malla abierta de la placa de sujeción inferior permite al líquido fluir a través del interior del canal 20 y a lo largo de las varillas de combustible en el montaje. Las varillas de agua 19 incrementan la cantidad de moderador de agua líquida en el montaje de haces de combustible.

Según el líquido refrigerante y moderador fluye a través de cada montaje de haces de combustible, el líquido extrae calor de las varillas de combustible y proporciona una salvaguarda para evitar calentamiento excesivo de las varillas de combustible. El líquido puede convertirse en vapor, especialmente en la parte superior de los montajes de haces de combustible. Según el fluido calentado, por ejemplo, vapor, fluye desde el núcleo, el calor se extrae y se usa para producción de energía y se hace regresar el fluido enfriado al fondo del núcleo para volver a usarlo como refrigerante y moderador. La fuerza motora para la circulación del fluido refrigerante y moderador a través del núcleo de BWR puede ser circulación natural, o puede deberse a bombeo del agua refrigerante a través del núcleo.

El líquido refrigerante y moderador que fluye a través de la disposición de haces de combustible sirve también como un moderador para la reacción nuclear que tiene lugar en las partes enriquecidas de las varillas de combustible. La función moderadora del líquido está además de la función refrigerante del líquido. La función moderadora del líquido se disminuye bruscamente según el líquido se convierte a vapor. El líquido que fluye a lo largo de las varillas de combustible y arriba a través del montaje de haces de combustible típicamente se ha convertido en su mayoría a vapor y el fluido alcanza las elevaciones superiores de las varillas de combustible, tal como la tercera parte superior a la cuarta parte superior de las varillas de combustible.

Las varillas de agua 19 proporcionan un paso para que el líquido moderador fluya a las elevaciones superiores del montaje de combustible. El líquido en las varillas de agua tiende a tener una velocidad mayor que la velocidad del fluido promedio subiendo entre las varillas de combustible.... [Seguir leyendo]

1. Un montaje 10 de haces de combustible de reactor nuclear que comprende:

un haz de combustible que incluye una disposición de varillas de combustible (12) fijadas a una placa de sujeción inferior (16), una placa de sujeción superior (14) y albergadas en las paredes de un canal (20), y una varilla de agua (19; 42, 44) que tiene un extremo de descarga superior (34; 46) más abajo y no unido a la placa de sujeción superior (14), en la que el extremo de descarga superior (34; 36) está por debajo de una sección enriquecida de al menos una de las varillas de combustible (12) caracterizado porque

la varilla de agua no está unida a la placa de sujeción inferior y la varilla de agua tiene una entrada inferior (50, 52) por encima de una superficie superior de la placa de sujeción inferior (16).

2. El montaje de haces de combustible de reactor nuclear de la reivindicación 1, en el que el extremo de la descarga superior (34; 36) de la varilla de agua (19; 42, 44) tiene un diámetro interior al menos tan grande como un diámetro máximo de la varilla.

3. El montaje de haces de combustible de reactor nuclear de la reivindicación 1 ó 2, en el que el extremo de descarga superior final (34; 36) de la varilla de agua (19; 42, 44) está dentro de 0,6 m (dos pies) de una superficie de fondo de la placa de sujeción superior.

4. El montaje de haces de combustible de reactor nuclear de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se proporciona una pluralidad de varillas de agua (19; 42, 44) y cada varilla de agua (19; 42, 44) tiene un extremo de descarga superior (34; 36) a una elevación en el montaje (10) diferente de una elevación de un extremo de descarga superior de otra de las varillas de agua (19; 42, 44), en el que la diferencia en elevaciones de los extremos de descarga superiores (34; 36) de las varillas de agua (19; 42, 44) es de al menos 15,2 cm.

5. El montaje de haces de combustible de reactor nuclear de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la varilla de agua (19; 42, 44) tiene una forma en sección transversal constante a lo largo de toda longitud de la varilla.

6. Un procedimiento para incluir una varilla de agua (19; 42, 44) en un montaje de haces de combustible de reactor nuclear (10) que incluye una disposición de varillas de combustible (12) unida a una placa de sujeción superior (14) y albergada en un canal, comprendiendo el procedimiento:

seleccionar una pluralidad de varillas de agua (19; 42, 44); insertar las varillas de agua (19; 42, 44) en el montaje (10), y disponer un extremo de descarga superior (34, 36) de una de las varillas de agua (19; 42, 44) para estar a una elevación en el montaje (10) diferente en al menos 15 cm a partir de una elevación de un extremo de descarga superior (34; 36) de otra de las varillas de agua (19; 42, 44), estando la varilla de agua o cada varilla de agua no unida a la placa de sujeción superior (14) y una placa de sujeción inferior (16) y teniendo una entrada inferior (50, 52) por encima de una superficie superior de la placa de sujeción inferior (16).

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que las varillas de agua (19; 42, 44) son varillas de agua de longitud estándar y se usan en cada montaje de haces de combustible (10) de un núcleo de un reactor nuclear de agua en ebullición.