MONTAJE DE RETENCIÓN DE COMPONENTE DEL NÚCLEO DE REACTOR NUCLEAR.

Un montaje de retención (88) de componentes del núcleo de un reactor nuclear que acomoda unos sistemas de instrumentación (108,

110) montados sobre la parte superior, que comprende:

una placa de base (90) dimensionada para asentarse dentro de una tobera superior (62) de un conjunto combustible de un reactor nuclear por encima y separada de una placa adaptadora (84) de la tobera superior (62), presentando la placa de base (90) una pluralidad de aberturas que se alinean con un número igual de orificios existentes en la placa adaptadora (84) a través de cada uno de los cuales se accede a un correspondiente tubo guía (54) de la varilla de control del conjunto combustible (22);

un manguito hueco (94) alargado y vertical que presenta un eje geométrico a lo largo de la dimensión alargada, extendiéndose el manguito (94) a través y por debajo de una abertura central (92) existente en la placa (90) para acoplarse con una abertura superior existente en el tubo guía (110) de instrumentos existente en el conjunto combustible (22), extendiéndose el manguito (94) verticalmente por encima de la placa de base (90) y estando dimensionado para extenderse a través de una placa superior (40) del núcleo del reactor cuando es instalado en un núcleo del reactor;

una barra de retención (96) montada de manera deslizable sobre el manguito y que presenta una longitud de desplazamiento axial que queda restringida en una distancia determinada por debajo de la parte superior del manguito (94) para que el manguito se extienda por encima de la barra de retención (96) cuando la barra de retención está completamente extendida en una dirección alejada de la placa de base (90), y un muelle (98) situado de forma concéntrica alrededor del manguito (94) y que se extiende sustancialmente entre la barra de retención (96) y la placa de base (90).

Montaje de retención de componente del núcleo de reactor nuclear 1. Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a un montaje de retención de componente del núcleo de reactor nuclear y, más concretamente, a dicho montaje de retención que es compatible con un sistema de instrumentación montado en la parte superior que puede proporcionar un canal definido en un emplazamiento central dentro del conjunto combustible para la inserción y retirada de la instrumentación del interior del núcleo.

2. Descripción de la técnica relacionada El lado primario de los sistemas de generación de energía de reactor nuclear, los cuales son enfriados por agua a presión, comprende un circuito cerrado el cual está aislado y en relación de intercambio de calor con un lado secundario para la producción de energía útil. El lado primario comprende la vasija del reactor que encierra una estructura interna del núcleo que soporta una pluralidad de conjuntos combustibles que contienen el material fisionable, el circuito primario dentro de los generadores de vapor de intercambio de calor, el volumen interior de un presurizador, las bombas y los tubos para la circulación de agua presurizada; los tubos que conectan, de manera independiente cada uno de los generadores de vapor y las bombas con la vasija del reactor. Comprendiendo cada una de las partes del lado primario un generador de vapor, una bomba, y un sistema de tubos los cuales están conectados a la vasija forman un bucle del lado primario.

Con fines de ilustración, la Fig. 1 muestra un sistema primario simplificado de reactor nuclear que instruye una vasija de presión 10 del reactor, genéricamente cilíndrica, que presenta una cabeza 12 del cierre que encierra un núcleo 14 del reactor nuclear. Un refrigerante líquido del reactor, como por ejemplo agua, es bombeado dentro de la vasija 10 mediante una bomba 16 a través del núcleo 14 donde la energía térmica es absorbida y es descargada en un intercambiador de calor 18, típicamente designado como generador de calor, en el cual el calor es transferido hasta un circuito de utilización (no mostrado) , como por ejemplo un generador de turbina accionado por vapor. El refrigerante del reactor es, a continuación, devuelto a la bomba 16, completando el bucle primario. Típicamente, una pluralidad de los bucles descritos anteriormente está conectado a una única vasija 10 del reactor mediante una tubuladura 20 de refrigerante.

Un diseño de reactor ejemplar se muestra con mayor detalle en la Fig. 2. Además del núcleo 14 compuesto por una pluralidad de conjuntos combustibles 22 coextendidos, paralelos, verticales, a los fines de la presente descripción, las demás estructuras internas de la vasija pueden ser divididas en las partes internas inferiores 24 las partes internas superiores 26. En diseños convencionales la función de las partes internas inferiores consiste en soportar y alinear los componentes del núcleo y guiar la instrumentación así como dirigir el flujo por dentro de la vasija. Los elementos internos superiores restringen o proporcionan una restricción secundaria para los montajes 22 de combustible (de los cuales solo se muestran dos para simplificar esta figura) , y soportar y guiar la instrumentación y los componentes, como por ejemplo las varillas de control 28. En el reactor ejemplar mostrado en la Fig. 2, el refrigerante entra en la vasija 10 del reactor a través de una o más toberas de entrada 30, fluye hacia abajo a través de un ánulo existente entre la vasija y el cuerpo cilíndrico 32 del núcleo, y gira 180º dentro de una cámara de sobrepresión inferior 34, discurre hacia arriba a través de una placa inferior 37 de soporte y de una placa inferior 36 del núcleo sobre la cual están asentados los conjuntos combustibles 22 y a través de los montajes. En algunos diseños, la placa inferior 37 de soporte y la placa inferior 36 del núcleo son sustituidas por una estructura única, la placa inferior de soporte del núcleo, en la misma elevación que la placa 37. El flujo de refrigerante a través del núcleo y del área circundante 38 es típicamente considerable, del orden de 1.514.000 litros por minuto a una velocidad de aproximadamente 6.'096 metros por segundo. La caída de la presión resultante y las fuerzas de fricción tienden a provocar que los conjuntos combustibles se eleven, desplazamiento que es restringido por los elementos internos superiores, incluyendo una placa circular 40 del núcleo superior. El refrigerante que sale del núcleo 14 fluye a lo largo del lado inferior de la placa del núcleo superior y asciende a través de una pluralidad de perforaciones 42. El refrigerante, a continuación, fluye hacia arriba, y en sentido radial hacia las una o más toberas de salida 44.

Los elementos internos superiores 26 pueden ser soportados desde la vasija o desde la cabeza de la vasija e incluyen un montaje 46 de soporte superior. Las cargas son transmitidas entre el montaje 46 de soporte superior y la placa 40 del núcleo superior, principalmente mediante una pluralidad de columnas de soporte 48. Una columna de soporte está alineada por encima de un montaje 22 de combustible seleccionado y de las perforaciones 42 existentes en la placa 40 del núcleo superior.

Las varillas 28 rectilíneamente amovibles de control típicamente incluyen un eje de accionamiento 50 y un montaje de araña 52 de las varillas de material que reduce la reactividad de los neutrones que son guiadas a través de los elementos internos superiores 26 y hasta el interior de los montajes 22 de combustible alineados mediante los tubos guía 54 de las varillas de control. Los tubos guía están unidos de manera fija al montaje 46 de soporte superior y están conectados mediante un pasador hendido 56 ajustado de modo forzado dentro de la parte superior de la placa 40 del núcleo superior. La configuración de pasador proporciona la fácil instalación del montaje del tubos guía y su sustitución si alguna vez es necesario y asegura que las cargas del núcleo, concretamente en situaciones sísmicas o de otros accidentes de gran carga sean asumidas en primer lugar por las columnas de soporte 48 y no por los tubos guía 54. La disposición de las columnas de soporte contribuye a retrasar la deformación de los tubos guía en caso de accidente, lo cual podría afectar negativamente a la capacidad de inserción de las varillas de control.

La Fig. 3 es una vista en alzado, representada de forma verticalmente acortada de un conjunto combustible indicado de modo genérico mediante la referencia numeral 22. El conjunto combustible 22 es del tipo utilizado en un reactor de agua presurizada y presenta un esqueleto estructural el cual, en su extremo inferior incluye una tobera de fondo 58. La tobera de fondo 58 soporta el conjunto combustible 22 sobre una placa 36 de soporte del núcleo inferior situada en la zona del núcleo del reactor nuclear. Además de la tobera de fondo 58, el esqueleto estructural del conjunto combustible 22 incluye, así mismo, una tobera superior 62 situada en su extremo superior y una pluralidad de tubos guía 54, los cuales se extienden en sentido longitudinal entre las toberas inferior y superior 58 y 62 y en los extremos opuestos están rígidamente fijados a ellas.

El conjunto combustible 22 incluye, así mismo, una pluralidad de rejillas transversales 64 separadas axialmente y montadas sobre los tubos guía 54 (también designados como tubos guía ) y una formación organizada de varillas 66 de combustible alargadas separadas en sentido transversal y soportadas por las rejillas 64. Así mismo, el montaje 22 presenta un tubo 68 de instrumentación situado en su centro y extendiéndose entre y estando montado sobre las toberas de fondo y superior 58 y 62. Con una tal disposición de partes, el conjunto combustible 22 forma una unidad integral capaz de ser cómodamente manipulada sin dañar el montaje de las partes.

Tal y como se indicó con anterioridad, las varillas 66 de combustible situadas en la formación que presentan dentro del montaje 22 están sujetas en relación separada entre sí por las rejillas 64 separadas junto con la extensión del conjunto combustible. Cada varilla 66 de combustible incluye unas pellas 70 de combustible nuclear y está cerrada por sus extremos opuestos mediante los obturadores terminales superior e inferior 72 y 74. Las pellas 70 se mantienen en una pila mediante un resorte 76 de la cámara de sobrepresión dispuesto entre el obturador terminal superior 72 y la parte superior de la pila de pellas. Las pellas 70 de combustible, compuestas por material fisionable, son las responsables de la creación de la energía reactiva del reactor.

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1. Un montaje de retención (88) de componentes del núcleo de un reactor nuclear que acomoda unos sistemas de instrumentación (108, 110) montados sobre la parte superior, que comprende:

una placa de base (90) dimensionada para asentarse dentro de una tobera superior (62) de un conjunto combustible de un reactor nuclear por encima y separada de una placa adaptadora (84) de la tobera superior (62) , presentando la placa de base (90) una pluralidad de aberturas que se alinean con un número igual de orificios existentes en la placa adaptadora (84) a través de cada uno de los cuales se accede a un correspondiente tubo guía (54) de la varilla de control del conjunto combustible (22) ;

un manguito hueco (94) alargado y vertical que presenta un eje geométrico a lo largo de la dimensión alargada, extendiéndose el manguito (94) a través y por debajo de una abertura central (92) existente en la placa (90) para acoplarse con una abertura superior existente en el tubo guía (110) de instrumentos existente en el conjunto combustible (22) , extendiéndose el manguito (94) verticalmente por encima de la placa de base (90) y estando dimensionado para extenderse a través de una placa superior (40) del núcleo del reactor cuando es instalado en un núcleo del reactor;

una barra de retención (96) montada de manera deslizable sobre el manguito y que presenta una longitud de desplazamiento axial que queda restringida en una distancia determinada por debajo de la parte superior del manguito (94) para que el manguito se extienda por encima de la barra de retención (96) cuando la barra de retención está completamente extendida en una dirección alejada de la placa de base (90) , y un muelle (98) situado de forma concéntrica alrededor del manguito (94) y que se extiende sustancialmente 20 entre la barra de retención (96) y la placa de base (90) .

2. El montaje de retención de la Reivindicación 1, en el que el muelle (98) comprende dos muelles concéntricos.

3. El montaje de retención de la Reivindicación 1, en el que el manguito vertical hueco está dimensionado para extenderse por encima de la placa superior (40) del núcleo dentro del reactor cuando está instalado dentro del núcleo del reactor.

4. El montaje de retención de la Reivindicación 1, en el que el manguito (94) presenta unas ranuras (102) que se extienden axialmente y que están separadas circunferencialmente, que se extienden sobre la longitud de desplazamiento de la barra de retención (96) y la barra de retención (96) presenta unos pasadores (100) que se extienden radialmente hacia el interior que se desplazan respectivamente por dentro de las ranuras (102) .

5. El montaje de retención de la Reivindicación 1, en el que una cavidad hueca interior del manguito vertical (94) 30 presenta dos diámetros diferentes a lo largo de su longitud axial.

6. El montaje de retención de la Reivindicación 5, en el que una sección superior de la cavidad hueca interior del manguito radial (94) tiene un diámetro interior de mayor tamaño para recibir una camisa de instrumentación (108) , una porción inferior de la cavidad hueca inferior del manguito vertical (94) que guía una vaina de instrumentación montada sobre la parte superior a través de la placa adaptadora (84) de la tobera superior hacia el tubo guía de instrumentación (110) existente en el conjunto combustible (22) .

7. El montaje de retención de la Reivindicación 6, en el que la sección superior de la cavidad hueca inferior del manguito vertical (94) presenta una longitud suficiente de la cavidad para adaptarse a un diferencial térmico y a un crecimiento de la irradiación entre el conjunto combustible (22) y la vasija del reactor dentro de la cual será soportado el conjunto combustible.

8. Un conjunto combustible alargado de reactor nuclear que presenta una dimensión axial a lo largo de su longitud alargada, comprendiendo el conjunto combustible (22) :

una tobera superior que presenta una placa adaptadora (84)

una pluralidad de tubos guía (54) que se extiende por el interior de unas correspondientes aberturas existentes en la placa adaptadora (84)

45 un tubo guía de instrumentación (110) que se extiende por el interior de una abertura central existente en la placa adaptadora (84) y un montaje de retención (88) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Un sistema de generación de energía de un reactor nuclear que presenta un núcleo que comprende una pluralidad de conjuntos combustibles (22) comprendiendo al menos alguno de los conjuntos combustibles:

50 una tobera superior que presenta una placa adaptadora (84) una pluralidad de tubos guía (54) que se extienden por el interior de unas correspondientes aberturas existentes en la placa adaptadora (84)

un tubo guía de instrumentación (110) que se extiende por el interior de una abertura central existente en la placa adaptadora (84) y un montaje de retención (88) de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 5 a 7.