Aparatos y procedimientos de inspección, mantenimiento y reparación para reactores nucleares.

Un aparato (200) para inspeccionar un reactor nuclear puede incluir una vía (204), un brazo (202), un dispositivo de fijación (206), y un efector (208). El brazo (202) puede estar conectado de manera operativa con la vía (204), el dispositivo de fijación (206) puede estar conectado de manera operativa a la vía (204), y el efector (208) puede estar conectado de manera operativa al brazo (202). El brazo (202) puede tener unas longitudes contraída y expandida. La longitud expandida puede ser mayor que dos veces la longitud contraída. La vía (204) puede incluir uno o más motores (1200, 1202, 1204) adaptados para mover el brazo (202) respecto a la vía (204). Un procedimiento de inspección, realización del mantenimiento, o reparación de un reactor puede incluir: conectar de manera operativa un dispositivo de fijación (206), una vía (204), un brazo (202) y un efector (208) para formar un aparato (200); insertar el aparato (200) en el interior del reactor; fijar el aparato (200) en el interior del reactor; y operar el aparato (200). Un procedimiento de operar un reactor puede incluir la parada; inspección, la realización del mantenimiento, o la reparación del reactor; y el arranque del reactor.

Aparatos y procedimientos de inspección, mantenimiento y reparación para reactores nucleares.

Objeto de la invención

Las realizaciones de ejemplo se refieren a aparatos y procedimientos de inspección, mantenimiento y reparación para reactores nucleares. Además, las realizaciones de ejemplo se refieren a aparatos y procedimientos de inspección, mantenimiento y reparación para reactores nucleares en áreas confinadas, tal como en el anillo de retorno entre el recipiente de presión del reactor y la cubierta del núcleo.

Antecedentes de la invención

La figura 1 es una vista en sección, con partes recortadas, de un recipiente de presión de reactor ("RPV") típico 100 en un reactor de agua en ebullición nuclear ("BWR"). Durante el funcionamiento del BWR, agua de refrigeración que circula en el interior del RPV 100 se calienta mediante la fisión nuclear producida en el núcleo 102. Se introduce agua de alimentación en el RPV 100 a través de una entrada de agua de alimentación 104 y un rociador de agua de alimentación 106 (un conducto en forma de anillo que incluye aberturas para distribuir circunferencialmente el agua de alimentación en el interior del RPV 100). El agua de alimentación desde el rociador de agua de alimentación 106 fluye hacia abajo a través de un anillo de retorno 108 (una región anular entre el RPV 100 y la cubierta del núcleo 110).

La cubierta del núcleo 110 es un cilindro de acero inoxidable que rodea el núcleo 102. El núcleo 102 incluye una multiplicidad de conjuntos de haces de combustible 112 (dos matrices de 2x2, por ejemplo, se muestran en la figura 1). Cada matriz de conjuntos de haces de combustible 112 está soportada en su parte superior mediante una guía superior 114 y en su parte inferior mediante una placa 116 de núcleo. La guía superior 114 proporciona un soporte lateral para la parte superior de los conjuntos de haces de combustible 112 y mantiene la correcta separación del canal de combustible para permitir la inserción de una varilla de control.

El agua de refrigeración fluye hacia abajo a través del anillo 108 de retorno y al interior de una cámara 118 de distribución inferior del núcleo. El agua de refrigeración en el interior de la cámara 118 de distribución inferior del núcleo, a su vez, fluye hacia arriba a través del núcleo 102. El agua de refrigeración entra en los conjuntos de haces de combustible 112, en los que se establece una capa de límite de ebullición. Una mezcla de agua y vapor sale del núcleo 102 y entra en una cámara 120 de distribución superior del núcleo bajo un cabezal de cubierta 122. La cámara 120 de distribución superior del núcleo proporciona una separación entre la mezcla de vapor y agua que sale del núcleo 102 y entra en unos conductos ascendentes 124. Los conductos ascendentes 124 están dispuestos sobre el cabezal 122 de cubierta y en comunicación fluida con la cámara 120 de distribución superior del núcleo.

La mezcla de vapor y agua fluye a través de los conductos ascendentes 124 y entra en unos separadores de vapor 126 (que pueden ser, por ejemplo, de tipo centrífugo de flujo axial). Los separadores de vapor 126 separan substancialmente la mezcla de vapor y agua en agua líquida y vapor. El agua líquida separada se mezcla con agua de alimentación en una cámara de distribución de mezcla 128. Esta mezcla a continuación vuelve al núcleo 102 a través del anillo de retorno 108. El vapor separado pasa a través de unos secadores de vapor 130 y entra en un domo de vapor 132. El vapor seco se retira del RPV 100 a través de una salida de vapor 134 para su uso en turbinas u otros equipos (no representados).

El BWR también incluye un sistema de recirculación de refrigeración que proporciona el flujo de convención forzado a través del núcleo 102 necesario para conseguir la densidad de potencia requerida. Una porción del agua es absorbida desde el extremo inferior del anillo de retorno 108 a través de la salida de agua de recirculación 136 y es forzada mediante una bomba de recirculación centrífuga (no representada) en una pluralidad de conjuntos de bomba de chorro 138 (solamente se muestra una de las mismas) a través de unas entradas de agua de recirculación 140. Los conjuntos de bomba de chorro 138 están circunferencialmente distribuidos alrededor de la cubierta 110 del núcleo y proporcionan el flujo del núcleo del reactor requerido. Un BWR típico incluye de 16 a 24 mezcladores de entrada.

Tal como se muestra en la figura 1, los conjuntos de bomba de chorro 138 de la técnica relacionada incluyen típicamente un par de mezcladores de entrada 142. Cada mezclador de entrada 142 tiene un codo 144 soldado al mismo que recibe agua de accionamiento presurizada desde una bomba de recirculación (no representada) a través de una columna de entrada 146. Un mezclador de entrada 142 de ejemplo incluye una serie de cinco boquillas distribuidas circunferencialmente en ángulos iguales respecto al eje del mezclador de entrada. Cada boquilla está ahusada radialmente hacia el interior en su salida. La bomba de chorro es activada mediante estas boquillas convergentes. Cinco aberturas de entrada secundarias están radialmente fuera de las salidas de las boquillas. Por lo tanto, como chorros de agua salen de las boquillas, el agua del anillo de retorno 108 se aspira al interior del mezclador de entrada 142 a través de las aberturas de entrada secundarias, donde se mezcla con agua de refrigeración desde la bomba de recirculación. El agua de refrigeración fluye a continuación al interior de un difusor 148.

La cubierta del núcleo 110 puede incluir, por ejemplo, un reborde de cabezal de cubierta (no representado) para soportar el cabezal de cubierta 122, una pared de cubierta superior (no representada) que tiene un extremo superior soldado al reborde de cabezal de cubierta, un anillo de soporte de guía superior (no representado) soldado al extremo inferior de la pared de cubierta superior, una pared de cubierta media (no representada) que tiene un extremo superior soldado al anillo de soporte de guía superior y que incluye dos o tres secciones de carcasa apiladas en vertical (no representadas) unidas mediante soldadura(s) de fijación de la cubierta media, y un anillo de soporte de la placa de núcleo anular (no representado) soldado en el extremo inferior de la pared de cubierta media y en el extremo superior de una pared de cubierta inferior (no representada). Toda la cubierta está soportada mediante un soporte de cubierta (no representado), que está soldado en la parte inferior de la pared de cubierta inferior, y mediante una placa de soporte de bomba de chorro anular (no representada), que está soldada en su diámetro interno al soporte de cubierta y en su diámetro externo al RPV 100.

Típicamente, el material de la cubierta de núcleo 110 y las soldaduras asociadas es de acero inoxidable austenítico que tiene un contenido de carbono reducido. Las zonas afectadas por el calor de las soldaduras de perímetro de la cubierta, incluyendo la(s) soldadura(s) de fijación de la cubierta media, tienen tensiones de soldadura residuales. Por lo tanto, están presentes mecanismos para la(s) soldadura(s) de fijación de cubierta media y otras soldaduras de perímetro que son susceptibles de fisuración por corrosión de tensión intergranular (IGSCC).

La IGSCC en la zona afectada por el calor de cualquier soldadura de costura perimetral de la cubierta disminuye la integridad estructural de la cubierta del núcleo 110, que soporta vertical y horizontalmente la guía superior 114 y el cabezal de cubierta 122. En particular, una cubierta de núcleo agrietada 110 aumenta los riesgos planteados por un accidente de pérdida de refrigerante (LOCA) o cargas sísmicas. Durante un LOCA, la pérdida de refrigerante desde el RPV 100 produce una pérdida de presión sobre el cabezal de cubierta 122 y un aumento en la presión en el interior de la cubierta del núcleo 110, es decir, por debajo del cabezal de cubierta 122. El resultado es una fuerza de elevación aumentada sobre el cabezal de cubierta 122 y sobre las porciones superiores de la cubierta del núcleo 110 a las cuales se atornilla el cabezal de cubierta 122. Si la cubierta del núcleo 110 tiene soldaduras perimetrales completamente agrietadas, las fuerzas de elevación producidas durante un LOCA podrían provocar que la cubierta del núcleo 110 se separara a lo largo de las áreas de las grietas, produciendo una fuga indeseable del refrigerante del reactor. Además, si las zonas soldadas de la cubierta del núcleo 110 fallan debido al IGSCC, hay un riesgo de desalineación por cargas sísmicas y daños al núcleo 102 y los componentes...

1. Procedimiento de inspección, realización del mantenimiento, o reparación de un reactor nuclear, comprendiendo el procedimiento:

conectar operativamente un dispositivo de fijación (206), una primera vía (204), un brazo (202), y un efector (208) para formar un aparato (200);

insertar el aparato (200) dentro del reactor;

fijar el aparato (200) en el interior del reactor; y

operar el aparato (200);

en el que el brazo (202) tiene una longitud contraída,

en el que el brazo (202) tiene una longitud expandida, y

en el que la longitud expandida es mayor que dos veces la longitud contraída.

2. Un aparato (200) para inspeccionar un reactor nuclear, comprendiendo el aparato (200):

una primera vía (204);

un brazo (202);

un dispositivo de fijación (206); y

un efector (208);

en el que el brazo (202) está conectado de manera operativa con la primera vía (204),

en el que el dispositivo de fijación (206) está conectado de manera operativa con la primera vía (204),

en el que el efector (208) está conectado de manera operativa al brazo (202),

en el que el brazo (202) tiene una longitud contraída,

en el que el brazo (202) tiene una longitud expandida, y

en el que la longitud expandida es mayor que dos veces la longitud contraída.

3. Aparato (200) según la reivindicación 2, en el que la primera vía (204) comprende uno o más motores (1200, 1202, 1204) adaptados para mover el brazo (202) respecto a la primera vía (204).

4. Aparato (200) según la reivindicación 2, en el que la primera vía (204) comprende uno o más motores (1200, 1202, 1204) adaptados para mover el brazo (202) a lo largo de la primera vía (204).

5. Aparato (200) según la reivindicación 2, en el que la primera vía (204) comprende uno o más motores (1200, 1202, 1204) adaptados para mover el brazo (200) respecto a la conexión operativa del brazo (202) a la primera vía (204).

6. Aparato (200) según la reivindicación 2, en el que la primera vía (204) comprende uno o más motores (1200, 1202, 1204) adaptados para rotar el brazo (202) respecto a la primera vía (204).

7. Aparato (200) según la reivindicación 2, que también comprende: un sistema de gestión de cable.

8. Aparato (200) según la reivindicación 2, en el que el brazo (202) comprende una o más segundas vías (300).

9. Aparato (200) según la reivindicación 8, en el que por lo menos una de la una o más segundas vías (300) incluye por lo menos tres secciones.

10. Aparato (200) según la reivindicación 2, en el que el efector (208) comprende uno o más sensores.