CONJUNTO DE COMBUSTIBLE Y SEPARADOR ENTRE ELEMENTOS INSERTABLE.

Conjunto de combustible y separador entre elementos insertable Campo de la invención La presente invención se refiere a ingeniería nuclear y se puede utilizar en estructuras de conjuntos de combustible nuclear formados de un haz de barras de combustible que están separadas y fijadas en rejillas de separación, en particular en conjuntos de combustible para reactores PWR y BWR, en el que las barras de combustible están dispuestas de acuerdo a un patrón cuadrado. Estado de la técnica Para garantizar una separación requerida entre las barras de combustible durante toda la vida de un conjunto de combustible, se utilizan rejillas de separación elementos que también fijan las barras de combustible en posiciones presionadas con el propósito de excluir el desgaste por ajuste de los materiales de revestimiento de las barras de combustible. Se pueden formar células de rejillas de separación, en particular, mediante placas ortogonales cruzadas o presionando a partir de piezas de tubo y conectándolas entre las mismas y con un reborde circundante mediante soldadura. Para eliminar los desbordamientos cruzados entre conjuntos de combustible, sus rejillas de separación deben tener características hidráulicas próximas y situarse en niveles similares. Para evitar que las rejillas de separación de conjuntos de combustible que topan se conecten con sobrecargas, sus rebordes están provistos de bordes de entrada. La rigidez torsional de los tubos de guía depende de la configuración de las células en las rejillas de separación. E07793996 03-01-2012 Los requisitos de ensamblado de barras de combustible, así como para facilitar la extracción de las barras de combustible durante reparaciones de un conjunto de barras de combustible es necesario usar células compatibles. Al mismo tiempo, para asegurar una rigidez torsional preestablecida, se requieren células rígidas. Además, deben proporcionarse elementos que realizan la función de mezcla de un refrigerante en los diseños de la rejilla de separación. Un conjunto de combustible que comprende rejillas de separación es conocido, en el que las rejillas de separación comprenden células formadas por tiras que cruzan de manera ortogonal, así como dispositivos remolino de flujo de refrigeración (USP 5.365.557, G 21 3/322, 15.11.1994). Las tiras de ese diseño tienen recortes conformados que están girados de manera diferente. En cuanto a la esencia técnica y a los resultados obtenidos, el más cercano a esta invención es un conjunto combustible que comprende rejillas de separación dispuestas longitudinalmente a lo largo del flujo de refrigerante y que comprende células formadas por placas cruzadas ortogonales, en el que un elemento separador insertable se instala en cada célula a través de la que pasa una barra de combustible, encerrando dicho elemento separador insertable dicha barra de combustible y que está diseñando para la fijación de dicha barra de combustible que pasa a través de dicha célula (EP 01925346, G 21 C 3/34, 31.1.1986). Además, en cuanto a la esencia técnica y los resultados obtenidos, el más cercano a esta invención es un elemento separador insertable que comprende una carcasa que tiene una sección transversal de octágono formada por cuatro caras que son redondeadas y convexas en la dirección desde el centro de dicho elemento y mediante cuatro caras situadas entre las mismas que tienen forma cóncava hacia el centro de dicho elemento, en el que las caras convexas están diseñadas para conectarse a una célula de la rejilla de separación y las cóncavos para la fijación a una barra de combustible (EP 1679722, G 21 C 3/344, 12.7.2006). El documento EP-A1-0192534 divulga un conjunto de combustible que comprende rejillas de separación dispuestas a lo largo del conjunto a lo largo del flujo de refrigerante y que comprende células formadas por placas cruzadas ortogonales, estando dispuesto un elemento separador insertable en cada célula, a través del cual pasa una barra de combustible, abrazando dicho elemento separador la barra de combustible respectiva y fijando la barra de combustible que pasa a través de la célula. El documento US-A-4061536 divulga un conjunto de combustible que comprende rejillas de separación, en el que la primera y la última rejillas de separación comprenden menos deflectores que las rejillas de separación entre las mismas. Además, estos deflectores están dispuestos en posiciones particulares. En uno de los conjuntos de combustible conocidos, el elemento de separación insertable está hecho en forma de una 2   carcasa que sujeta de manera más fiable una barra de combustible. Sin embargo, las superficies convexas del elemento insertable conocido son, en la práctica, nervios de refuerzo que no permiten reunir un haz de barras de combustible para asegurar la estanqueidad entre un elemento insertable y una barra de combustible, lo cual es necesario para garantizar un contacto entre una barra de combustible y un elemento de separación insertable (para evitar vibraciones). A diferencia de una superficie convexa, una superficie plana de un elemento insertable proporciona propiedades elásticas a un elemento insertable que permiten compensar las diferencias en la geometría, desalineación de los ejes de una barra de combustible y un elemento insertable y mantener fuerzas aceptables al pasar una barra de combustible a través de una rejilla de separación y asegurar la estanqueidad del conjunto. La presencia de placas que conecta un elemento de separación insertable con las esquinas de las células aumenta, por un lado, la rigidez de la célula en conjunto, y aumenta, por otro lado, la resistencia hidráulica de la célula debido a la formación de vórtices de flujo de refrigerante aguas abajo de la placa de unión inferior y luego en la placa de unión superior. La separación de una barra de combustible haciendo ranuras o recortes en una carcasa resulta en la formación de elementos elásticos que no tienen la suficiente rigidez, y esto permite que el eje longitudinal de una barra de combustible se mueva, durante la operación, en relación al eje longitudinal de la célula respectiva y, en consecuencia, resulta en la flexión de esa barra de combustible. La presencia de turbulenciadores de flujo de refrigerante "indirectos" fabricados en forma de placas de conexión y elementos elásticos, que fijan una barra de combustible, provoca una mezcla insignificante de flujo de refrigerante sólo a lo largo de esta barra de combustible, mientras que prácticamente excluye la transferencia de masa de un flujo de refrigerante entre las células adyacentes. Sumario de la invención El objetivo de la presente invención es desarrollar y proporcionar un conjunto de combustible y un elemento de separación insertable (inserto) que tiene características mejoradas. El logro de este objetivo permite obtener efectos técnicos en la mejora general de la rigidez de la célula y, al mismo tiempo, se reduce la flexión de las barras de combustible a lo largo de un conjunto de combustible, así como disminuye la resistencia hidráulica a un flujo de refrigerante y, al mismo tiempo, se incrementa el grado de mezcla de un flujo de refrigerante entre células adyacentes en un conjunto de combustible; la presión de contacto sobre la superficie de la barra de combustible se reduce, lo que significa menor desgaste de rozamiento de las barras de combustible. Dichos efectos técnicos se consiguen proporcionando un conjunto de combustible de acuerdo con la reivindicación 1. La característica distintiva de esta invención es que sólo en las rejillas de separación que están dispuestas entre la primera y la última aguas abajo del flujo de refrigerante, al menos algunas de las células, a través de las cuales pasan las barras de combustible, están provistas de deflectores diseñados para mezclar el flujo de refrigerante. En consecuencia, el grado de mezcla de un flujo de refrigerante a lo largo de la longitud de un conjunto de combustible se incrementa con la disminución de la resistencia hidráulica. La resistencia hidráulica de un conjunto de combustible se reduce debido al hecho de que los deflectores, los cuales están diseñados para mezclar un flujo de refrigerante, no se están instalados en todas las rejillas de separación, sino sólo en aquellas que están colocadas entre las rejillas de separación de extremo, es decir, en las rejillas que se colocan entre la primera y la última aguas abajo del flujo de refrigerante. De hecho, un perfil (distribución) de liberación de energía aguas debajo de un flujo de refrigerante (es decir, a lo largo de la altura del núcleo) es tal que los valores de la liberación de energía son mínimos en las secciones inferior y superior del núcleo del reactor, lo que garantiza, naturalmente, el mínimo calentamiento de un refrigerante en esas secciones. Por lo tanto, de acuerdo con... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de combustible (1) que comprende rejillas de separación (2, 7, 8) dispuestas a lo largo del conjunto (1) a lo largo del flujo de refrigerante y que comprende células (3) formadas por placas ortogonales cruzadas (4), en el que dichas células (3) están formadas mediante la colocación mutua de las placas cruzadas (4) en ranuras (15) que están orientadas hacia direcciones opuestas en las placas cruzadas (4) situadas ortogonalmente, y deflectores (9) diseñados para mezclar el flujo de refrigerante están dispuestos en el reborde superior de las placas cruzadas (4), estando dispuesto un elemento de separación insertable (6) en cada célula (3), a través del cual pasa una barra de combustible (5), en el que dicho elemento (6) abraza la respectiva barra de combustible (5) y está diseñado para la fijación de dicha barra de combustible (5) que pasa a través de dicha célula (3), caracterizado porque no en todas las rejillas de separación (2, 7, 8), sino sólo en las rejillas de separación (2) que están dispuestas entre la primera (7) y la última (8) aguas abajo del flujo de refrigerante, algunas de las células (3), a través de las cuales pasan las barras de combustible (5), están provistas de deflectores (9). 2. Conjunto de combustible (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho deflectores (9) están fabricados en forma de aletas dobladas (10). 3. Conjunto de combustible (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud de la célula (3) a lo largo de su eje longitudinal se selecciona en el intervalo de 15 mm a 60 mm. 4. Conjunto de combustible (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud de dicho elemento de separación insertable (6) a lo largo de su eje longitudinal es de 5 mm a 20 mm. 5. Conjunto de combustible (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento de separación insertable (6) tiene un contorno cerrado. 6. Conjunto de combustible (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento de separación insertable (6) está fabricado presionando una preforma de tubo. 7. Conjunto de combustible (1) según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de separación insertable (6) comprende una carcasa que tiene una sección transversal de octágono formada por cuatro caras (12) que son redondeadas y convexas en la dirección desde el centro de dicho elemento (6) y por cuatro caras (13) situadas entre las mismas de forma cóncava hacia el centro de dicho elemento, estando dichas caras convexas (12) diseñadas para conectarse a una célula de la rejilla de separación (3) y estando diseñadas dichas caras cóncavas (13) para la fijación de una barra de combustible (5), caracterizado porque dichas caras cóncavas (13) tiene una porción recta (14) en su parte central. 8. Conjunto de combustible (1), que comprende un elemento de separación insertable (6) según la reivindicación 7, caracterizado porque el radio redondeado de dichas caras convexas (12) es de 8,5 mm a 11 mm. 9. Conjunto de combustible (1), que comprende un elemento de separación insertable (6) según la reivindicación 7, caracterizado porque la longitud de dicha porción recta (14) es de 0,5 a 1,1 mm. 10. Conjunto de combustible (1), que comprende un elemento de separación insertable (6) según la reivindicación 7, caracterizado porque su longitud a lo largo del eje longitudinal es de 5 mm a 20 mm . 11. Conjunto de combustible (1), que comprende un elemento de separación insertable (6) según la reivindicación 7, caracterizado porque tiene un contorno cerrado. 12. Conjunto de combustible (1) que comprende un elemento de separación insertable (6) según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho elemento de separación insertable (6) está fabricado presionando una preforma de tubo. 6 E07793996 03-01-2012   7 E07793996 03-01-2012   8 E07793996 03-01-2012   9 E07793996 03-01-2012   E07793996 03-01-2012