DETECTOR DE DEFECTOS EN BARRAS DE COMBUSTIBLE QUE UTILIZA UN GENERADOR DE NEUTRONES.

DETECTOR DE DEFECTOS EN BARRAS DE COMBUSTIBLE QUE

UTILIZA UN GENERADOR DE NEUTRONES 5 Descripción detallada de la invención Campo técnico La presente invención se refiere a detectores de defectos en barras de combustible, como los empleados para la inspección de las barras de 1 O combustible nuclear utilizadas en reactores nucleares, y en particular a un detector de defectos en barras de combustible que utiliza un generador de neutrones, que gracias al uso de una fuente emisora de neutrones en substitución de Cf-232, permite reducir los costes de operación, prolongar su vida útil y facilitar el mantenimiento y la reparación. 15 Antecedentes de la invención Por lo general, el combustible nuclear empleado en reactores nucleares, etc. está formado por unas pastillas sinterizadas de unos 6 gramos de óxido de uranio. Se introducen aproximadamente 380 de estas pastillas sinterizadas y 20 un muelle junto con helio presurizado en un tubo hueco de aleación circaloy de aproximadamente 4 metros de largo y se sella herméticamente con un elemento terminal, para formar una barra de combustible. Las barras de combustible con esta configuración se usan para formar un conjunto de combustible nuclear (llamado elemento de combustible) , que 25 comprende una placa de soporte con cavidades arriba y abajo por las que pasa refrigerante y por una rejilla rectangular en el centro que mantiene la separación entre las barras de combustible, que contiene unas 60 en el caso de reactores nucleares de agua en ebullición y unas 230 en el caso de reactores de agua presurizada. El conjunto de combustible nuclear así formado se carga y se extrae como una unidad del reactor nuclear, y es de esta forma como el combustible nuclear se carga y se extrae del reactor nuclear. Para que dichos elementos de combustible con esta configuración se 5 fisionen de forma estable dentro del reactor, se examinan previamente con un detector de defectos la integridad, la densidad y la separación de las pastillas sinterizadas en el interior de las barras de combustible y, tras eliminar las defectuosas, se cargan en el reactor. Como ejemplos de precedentes de estos detectores de defectos para la 1O inspección de barras de combustible, se pueden citar los detectores de defectos activos y pasivos de la empresa NDA-TECH (Estados Unidos) . De éstos, los detectores de defectos pasivos detectan las radiaciones emitidas por las barras de combustible y las analizan para detectar defectos en las mismas, de forma que no necesitan una fuente de neutrones. Para detectar 15 de forma precisa los defectos en las barras de combustible, el tamaño del dispositivo debe ser muy grande, lo que hace necesario mucho espacio para su instalación y los hace poco prácticos. A diferencia de éstos, los detectores de defectos activos están construidos para generar neutrones en su interior, irradiar las barras de combustible, y 20 detectar después los rayos gamma producidos por la reacción de los neutrones con el uranio en el interior de la barra de combustible, y emplear su análisis para detectar defectos en la barra de combustible. Por esta razón, se pueden instalar en espacios reducidos y su inspección de las barras de combustible es más precisa, lo que hace que sean los más utilizados. 25 La figura 1 representa una sección de un detector de defectos activo. Como se muestra en la figura 1, los detectores de defectos activos ( 1) hasta la fecha comprenden una cubierta (2) cilíndrica de plomo; un medidor de densidad (3)

que mide la longitud y la densidad de las pastillas de combustible, instalado en el lado de la cubierta (2) por el que se alimentan las barras de combustible; una fuente de Cf-252 (4) provista de Cf-252 situada en el interior de la cubierta (2) ; un detector de rayos gamma (y) (5) capaz de detectar rayos gamma mediante BGO (germanato de bismuto) , fotodetectores, etc., instalado 5 en la parte exterior del lado de la cubierta (2) por el que se extraen las barras de combustible (F) ; y un mecanismo de transporte (T) que introduce la barra de combustible dentro de la cubierta (2) y que extrae de la cubierta (2) la barra de combustible ya analizada. Dicho detector de defectos activo (1) del tipo usado hasta el presente que utiliza una fuente de Cf-252 (4) tiene el 1O problema de que debido a que el Cf-252 produce de forma continua neutrones y rayos gamma muy potentes, debe encapsularse completamente por seguridad de los operarios, lo que aumenta el tamaño necesario de la cubierta (2) , hecho que incrementa el peso y dimensiones del detector de defectos y provoca que el tiempo para reubicarlo o instalarlo sea notablemente mayor. 15 Además, en el caso del detector de defectos activo (1) del tipo usado hasta el presente que utiliza Cf-252, debido a que el Cf-252 emite de forma continua radiaciones que contienen neutrones, rayos gamma, etc., para proteger a los operarios de estas radiaciones durante el mantenimiento (reparaciones, inspecciones de rendimiento, etc.) , es necesario instalar el 20 detector de rayos gamma y otros dispositivos de detección en el exterior de la cubierta, hecho que provoca que el volumen del detector tenga que ser mayor y, además, que los dispositivos de detección deban detectar las señales de la reacción de la barra nuclear desde una posición alejada del punto donde la barra de combustible reacciona con los neutrones, por lo que la intensidad de 2 5 la señal es menor y dificulta la inspección precisa de defectos en la barra de combustible, problema que se tiene que compensar mediante programas informáticos. Por tanto, los detectores de defectos hasta el presente, presentan

el problema de que necesitan gran cantidad de gastos accesorios, como por

ejemplo el desarrollo de programas informáticos, para llevar a cabo una

inspección precisa. Por otro lado existe el problema de que el periodo de semidesintegración del Cf-252 es de 2, 65 años, de modo que debe reemplazarse cada 2, 65 años, 5 y esto es muy costoso (en octubre de 2008: aproximadamente 350 millones de wones) . Existe además del problema de que para efectuar el recambio del Cf 252 se debe tener en cuenta el tiempo se necesita para fabricar el Cf-252 y encargarlo con antelación; incluso una vez comprado, se necesita mucho tiempo para reemplazarlo (aproximadamente 5 días) , lo que hace más largo el 1O tiempo que se interrumpe la producción de combustible para reactor nuclear de agua ligera y reduce notablemente la producción de barras de combustible. Además, el suministrador exclusivo de fuentes de Cf-252 es la empresa estadounidense Frontier Technology Corporation (FTC) , se han comunicado casos de problemas para el suministro estable de fuentes, y el suministro de 15 fuentes de Cf-252 se ha ido haciendo más difícil. A causa a esto, en el año 2008 la empresa española ENUSA tuvo problemas después de adquirir fuentes. Por tanto, existe la necesidad real del desarrollo de detectores de defectos activos para la inspección de barras de combustible que no empleen fuentes de Cf-252. 20 DESCRIPCIÓN Objeto de la invención Por tanto, el objeto de la presente invención es ofrecer un detector de defectos en barras de combustible que utiliza un generador de neutrones que 25 dé solución a los problemas que presentan los detectores de defectos en barras de combustible activos desarrollados hasta el presente, y para ello se substituye la fuente de Cf-252 utilizada en los detectores de defectos en barras

de combustible activos desarrollados hasta el presente por un generador de neutrones, con lo que se reduce el coste que supone reemplazar el Cf-252 y, al ser menores la radiación y los neutrones emitidos, se reduce en consecuencia el peso de la cubierta. Colocando el detector de rayos gamma donde las barras de combustible reaccionan en la cubierta con los neutrones, 5 se reducen las dimensiones y peso totales y se facilita el montaje, reubicación, así como el mantenimiento, y se mejoran las condiciones seguridad de los operarios durante las labores de mantenimiento, puesto que apagando el generador...

l. Detector de defectos en barras de combustible que utiliza un generador de neutrones caracterizado porque comprende: un generador de neutrones, una cubierta que contiene en su interior dicho generador de neutrones y un detector de rayos gamma situado al otro lado de la barra de combustible y orientado de cara a la cubierta en la región donde dicha barra de combustible reacciona con los neutrones emitidos por dicho generador de neutrones.

2. Detector de defectos en barras de combustible que utiliza un generador de neutrones, según reivindicación 1, caracterizado porque el generador de neutrones es un generador de neutrones pulsados.

3. Detector de defectos en barras de combustible por emisión de neutrones, según reivindicación 2, caracterizado porque dicho generador de neutrones está colocado en el interior de dicha cubierta de forma que existe una separación determinada con la pared opuesta con la barra de combustible, para irradiar dicha barra de combustible con los neutrones generados en dicho generador de neutrones y transformados en neutrones térmicos.

4. Detector de defectos en barras de combustible que utiliza un generador de neutrones, según cualquiera de las reivindicaciones del 1 al 3, caracterizado porque dicho detector de rayos gamma detecta los rayos gamma retrasados de dicha barra de combustible después de irradiarse dicha barra de combustible con neutrones térmicos y tras dejar pasar un periodo fijo para que desaparezcan todas las radiaciones excepto los rayos gamma retrasados.

5. Detector de defectos en barras de combustible que utiliza un generador de neutrones, según reivindicación 4, caracterizado porque dicho detector de rayos gamma está compuesto por varias filas.