Procedimiento para la aplicación de lubricante a una barra de combustible durante el procedimiento de carga de un conjunto de combustible.

Un procedimiento para reducir la fricción y el contacto físico entre una superficie exterior de una barra (66) decombustible y una rejilla (64) de soporte durante el montaje de una barra de combustible de un conjunto (22) decombustible nuclear que comprende:

aplicar a la superficie exterior de la barra (66) de combustible una película de un compuesto de lubricante,comprendiendo dicho compuesto de lubricante polialquilenglicol, comprendiendo dicha barra decombustible circonio y comprendiendo dicha rejilla de soporte un material seleccionado de entre el grupoque consiste en una aleación de circonio, una aleación de Inconel® y mezclas de las mismas; ycargar la barra (66) de combustible con dicha película aplicada a la misma dentro de la rejilla (64) desoporte del conjunto (22) de combustible.

Procedimiento para la aplicación de lubricante a una barra de combustible durante el procedimiento de carga de un conjunto de combustible

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a reactores nucleares y, más en particular, a reactores nucleares con conjuntos de combustible que emplean rejillas de soporte.

2. Descripción de la Técnica Relacionada

En la mayoría de los reactores nucleares refrigerados por agua, el núcleo del reactor comprende una gran cantidad de conjuntos de combustible alargados. En los reactores nucleares de agua a presión, estos conjuntos de combustible típicamente incluyen una pluralidad de barras de combustible sujetas en un conjunto organizado por una pluralidad de rejillas de soporte separadas axialmente a todo lo largo del conjunto de combustible y sujetas a una pluralidad de tubos guía alargados. Los tubos guía típicamente reciben unas barras de control o instrumentación en los mismos. Unas boquillas superior e inferior están situadas en los extremos opuestos del conjunto de combustible y están aseguradas a los extremos de los tubos guía que se extienden ligeramente por encima y por debajo de los extremos de las barras de combustible.

Las rejillas, tal como es sabido en la técnica relevante, se utilizan para mantener de manera precisa la separación y el soporte entre las barras de combustible en el núcleo del reactor, proporcionar soporte lateral para las barras de combustible e inducir la mezcla del refrigerante. Un tipo de diseño de rejilla convencional incluye una pluralidad de tiras entrelazadas que forman entre sí una configuración en nido de abeja con una pluralidad de celdas aproximadamente cuadradas que aceptan individualmente las barras de combustible dentro de las mismas. Dependiendo de la configuración de los tubos guía, los tubos guía pueden ser recibidos en celdas del mismo tamaño que las que reciben las barras de combustible dentro de las mismas, o en unas celdas para tubos guía relativamente más grandes definidas entre las tiras entrelazadas. Las tiras entrelazadas proporcionan puntos de sujeción a los tubos guía, permitiendo de esta manera su posicionamiento en localizaciones separadas a lo largo de la longitud del conjunto de combustible.

Durante el proceso de carga de las barras de combustible, se hace un esfuerzo diligente para ayudar a asegurar que se reduzcan o eliminen el contacto físico y la fricción dinámica entre la barra y la rejilla. La fabricación de combustible nuclear ha demostrado la formación de excoriaciones en la interfaz entre la barra de combustible y los elementos de soporte de barra de la rejilla. La presencia de excoriaciones en estas interfaces, dadas las condiciones de flujo y las duraciones de ciclo apropiadas, podría contribuir a la formación de huecos entre la barra de combustible y el sistema de soporte de la barra de combustible. Por ejemplo, la formación de grandes huecos podría resultar en un aumento del grado de erosión entre la rejilla y la barra y en daños a la barra de combustible. En particular, en al menos un reactor nuclear, se ha observado que la presencia de excoriaciones resultó en la profundización de las marcas de desgaste en las barras de combustible.

Por consiguiente, resulta deseable un medio para reducir o minimizar el tamaño y la cantidad de las excoriaciones durante el proceso de carga y montaje de la barra de combustible para: (i) reducir el riesgo de erosión entre la rejilla y la barra resultante de la presencia de excoriaciones dentro del espacio de la rejilla de un conjunto de combustible nuclear y/o (ii) reducir la cantidad de residuos en el refrigerante del reactor para reducir potencialmente el daño al conjunto de combustible y otros daños internos del reactor creados por las sustanciales fuerzas de flujo y la circulación de residuos.

El documento EP 0650 168 A1 da a conocer un procedimiento para evitar arañazos en las barras de combustible durante el montaje de un haz de combustible utilizando un tubo metálico de paredes delgadas que se posiciona alrededor de la barra de combustible durante su inserción dentro del haz de combustible. Puede utilizarse un lubricante entre este tubo y la barra de combustible.

El documento US 5 028 382 A1 da a conocer un procedimiento para montar haces de combustible para su servicio en un reactor nuclear que minimiza el daño a los componentes montados mediante el uso de lubricantes eliminables tales como silicado de sodio soluble en agua o gelatina. Puede añadirse un agente fluorescente para la inspección posterior a su retirada para determinar la completa eliminación del lubricante.

Sumario de la invención

La presente invención logra el objetivo anterior proporcionando un procedimiento para reducir la fricción y el contacto físico entre una barra de combustible y una rejilla de soporte durante el montaje de la barra de combustible

en un conjunto de combustible nuclear. El procedimiento incluye aplicar una película de un compuesto de lubricante a la barra de combustible. El compuesto de lubricante incluye polialquilenglicol. La barra de combustible incluye circonio, y la rejilla de soporte incluye un material seleccionado de entre el grupo que consiste en una aleación de circonio, una aleación de Inconel® y mezclas de las mismas. El procedimiento incluye adicionalmente cargar la barra de combustible, con dicha película aplicada sobre la misma, dentro de la rejilla de soporte del conjunto de combustible nuclear.

Breve descripción del dibujo

Puede obtenerse un mejor entendimiento de la invención a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas al leerse en conjunto con el dibujo adjunto, en el cual:

La Fig. 1 es una vista en alzado, en sección parcial, de un conjunto de combustible en el que está incorporada la realización preferida de esta invención, estando ilustrado el conjunto de forma verticalmente acortada, con partes retiradas por claridad.

Descripción de la realización preferida

Con referencia al dibujo, se muestra una vista en alzado, representada de forma verticalmente acortada, de un conjunto de combustible designado generalmente por el número de referencia 22. El conjunto 22 de combustible es del tipo utilizado en un reactor nuclear de agua a presión y tiene un esqueleto estructural que, en su extremo inferior, incluye una tobera inferior 58. La tobera inferior 58 soporta el conjunto 22 de combustible sobre una placa inferior 60 de soporte del núcleo en la región del núcleo del reactor nuclear. Adicionalmente a la tobera inferior 58, el esqueleto estructural del conjunto 22 de combustible también incluye una tobera superior 62 en su extremo superior y un número de tubos de guiado o tubos guía 54, que se extienden longitudinalmente entre las toberas inferior y superior 58 y 62 y que por sus extremos opuestos están sujetos de manera rígida a las mismas.

El conjunto 22 de combustible incluye adicionalmente una pluralidad de rejillas transversales 64 separadas axialmente a lo largo de, y montadas en, los tubos guía 54 (también denominados tubos de guiado) y un conjunto organizado de barras 66 de combustible alargadas, separadas transversalmente y soportadas por las rejillas 64. Aunque en la Fig. 1 no puede observarse, las rejillas 64 están formadas convencionalmente a partir de tiras ortogonales que están entrelazadas en un patrón en nido de abeja con la interfaz adyacente de cuatro tiras que definen unas celdas de soporte aproximadamente cuadradas a través de las que las barras 66 de combustible están soportadas en relación transversalmente separada entre sí. Además, el conjunto 22 tiene un tubo 68 de instrumentación situado en el centro del mismo que se extiende entre, y está montado en, las toberas inferior y superior 58 y 62. Con tal disposición de partes, el conjunto 22 forma una unidad integral capaz de ser manejada convenientemente sin dañar el conjunto de partes.

Tal como se ha mencionado anteriormente, las barras 66 de combustible del conjunto 22 están sujetas en relación separada entre sí por las rejillas 64 espaciadas longitudinalmente a lo largo del conjunto. Cada barra 66 de combustible incluye una pluralidad de pastillas 70 de combustible nuclear y está cerrada en sus extremos opuestos por unos tapones extremos superior e inferior 72 y 74. Las pastillas 70 son mantenidas en una pila mediante un muelle 76 de empuje dispuesto entre el tapón extremo superior... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para reducir la fricción y el contacto físico entre una superficie exterior de una barra (66) de combustible y una rejilla (64) de soporte durante el montaje de una barra de combustible de un conjunto (22) de combustible nuclear que comprende:

aplicar a la superficie exterior de la barra (66) de combustible una película de un compuesto de lubricante, comprendiendo dicho compuesto de lubricante polialquilenglicol, comprendiendo dicha barra de combustible circonio y comprendiendo dicha rejilla de soporte un material seleccionado de entre el grupo que consiste en una aleación de circonio, una aleación de Inconel® y mezclas de las mismas; y

cargar la barra (66) de combustible con dicha película aplicada a la misma dentro de la rejilla (64) de 10 soporte del conjunto (22) de combustible.

2. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el cual el compuesto de lubricante comprende adicionalmente un disolvente.

3. El procedimiento de la Reivindicación 2, en el cual el disolvente es agua.

4. El procedimiento de la Reivindicación 3, en el cual la mezcla de lubricante y agua se mantiene a una 15 temperatura inferior a 60ºC.

5. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el cual el lubricante tiene una viscosidad mayor de aproximadamente 1050 cSt a 40ºC y de 178 cSt a 100ºC aproximadamente.

6. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el cual el reactor nuclear es un reactor nuclear de agua a presión.

7. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el cual la película tiene un grosor de entre 12, 7 µm y 38, 1µm.