Racimo fijo (1) para núcleo (47) de reactor nuclear de agua a presión,

comprendiendo el racimo:

- unas barras (3) destinadas a insertarse dentro de unos tubos guía de un elemento (45) de combustible nuclear;

- un soporte (5) para las barras (3) desde el cual las barras (3) se extienden a lo largo de una dirección longitudinalen un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia abajo cuando el racimo fijo (1) se dispone sobre unelemento de combustible nuclear (45);

- al menos un elemento (41) de apoyo longitudinal contra la placa superior (51) del núcleo (47) del reactor nuclear,comprendiendo el soporte (5):

- una empuñadura (7) que presenta un eje central longitudinal (C);

- unas aletas (9) que se extienden radialmente hacia el exterior desde la empuñadura (7);

- unos sistemas (10) para la fijación de las barras (3) distribuidos sobre las aletas (9); y

- al menos dos elementos (41) de apoyo sobre la placa superior (51) del núcleo, sobresaliendo cada uno de dichoselementos de apoyo (41) longitudinalmente desde una aleta (9) respectiva, más allá de los sistemas de fijación (10),en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia arriba cuando el racimo fijo (1) se dispone sobre unelemento de combustible nuclear (45),

caracterizado por que

los elementos de apoyo (41) se disponen radialmente en el exterior con respecto a los sistemas de fijación (10)adyacentes.

Racimo fijo con soporte en forma de araña, núcleo de reactor nuclear de agua a presión correspondiente y conjunto que comprende un elemento de combustible nuclear y dicho racimo fijo La presente invención se refiere a un racimo fijo para núcleo de reactor nuclear de agua a presión del tipo que comprende:

- unas barras destinadas a insertarse dentro de los tubos guía de un elemento de combustible nuclear;

- un soporte de las barras desde el cual las barras se extienden a lo largo de una dirección longitudinal en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia abajo cuando el racimo fijo está situado sobre un elemento de combustible nuclear; y

- al menos un elemento de apoyo longitudinal contra la placa superior del núcleo del reactor nuclear.

De manera tradicional, un elemento de combustible nuclear comprende un haz de barras de combustible nuclear y un armazón de soporte de estas barras. El armazón comprende una contera inferior, una contera superior y unos tubos guía que unen estas dos conteras y destinados a alojar las barras de racimos móviles de ajuste del funcionamiento del núcleo del reactor nuclear.

Cada racimo móvil comprende un haz de barras que absorbe los neutrones mantenidos por un soporte. Este soporte se denomina generalmente « araña » y está formado por una empuñadura alrededor de la cual se extienden radialmente unas aletas provistas de vástagos para la fijación de las barras que absorben los neutrones.

A lo largo de un ciclo de funcionamiento del núcleo, los racimos móviles se van a desplazar para hundir más o menos sus barras dentro de los tubos guía correspondientes y de este modo regular la reactividad dentro del núcleo del reactor nuclear.

Dentro de un núcleo de reactor nuclear, algunos de los elementos de combustible nuclear no están provistos de racimos móviles, sino que están provistos de racimos denominados fijos, ya que estos no están sometidos a un desplazamiento controlado durante un ciclo de funcionamiento del núcleo.

Es el caso, en particular, de los haces con veneno consumible. Al menos algunas de sus barras comprenden un veneno de neutrones consumible que va a permitir la reducción de la concentración del boro disuelto en el agua del circuito primario, principalmente al comienzo de ciclo.

También es el caso de los racimos tapón que equipan algunos elementos. Las barras de estos racimos tapón ocupan entonces los tubos guía de los elementos correspondientes con el fin de limitar el caudal hidráulico de rodeo de los elementos de combustible próximos que están, a su vez, provistos de racimos móviles.

Es también el caso de los racimos de fuentes de neutrones. Estos racimos, que pueden ser racimos de fuentes primarias o de fuentes secundarias, intervienen en las fases de arranque para iniciar la reacción y/o calibrar las cadenas de medida de energía del reactor nuclear.

Se conoce por el documento JP-7/218 672 un racimo fijo del tipo ya mencionado que es, de manera más precisa, un racimo de veneno consumible.

El soporte de las barras está formado por una placa perforada provista en su centro de una guía cilíndrica que se extiende hacia arriba. Esta guía cilíndrica se puede deslizar verticalmente con respecto a una barra apoyada bajo la placa superior de núcleo. La barra de apoyo se extiende a través del orificio de paso de agua realizado en la placa superior del núcleo por encima del elemento de combustible nuclear en cuestión. Un muelle se extiende alrededor de la guía cilíndrica entre el soporte de las barras y la barra de apoyo. El muelle se opone entonces al desplazamiento hacia arriba del soporte por la acción del empuje hidráulico del agua del circuito primario.

De manera general, los racimos móviles inducen en el agua del circuito primario unas pérdidas de carga que son más reducidas que las de los racimos fijos. De este modo, el caudal ascendente del agua del circuito primario va a ser mayor a través de los elementos provistos de racimos móviles que en los elementos provistos de racimos fijos.

Este sobrecaudal se va a traducir en una fuerza de presión incrementada de los racimos móviles dentro de las guías del racimo situadas por encima de la placa superior de núcleo así como en unas fuertes vibraciones de las barras. Estas vibraciones se deben a los flujos de agua que tienden a establecerse, aguas abajo de los elementos sobrealimentados con agua del circuito primario y de los elementos subalimentados, con el fin de reequilibrar la distribución de agua. El documento JP 10170 679 describe un racimo fijo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Con el fin de reducir las pérdidas de carga inducidas por los racimos fijos y, por lo tanto, reducir las dificultades mencionadas con anterioridad, el documento JP-7/218 672 ha modificado la forma de las barras de un racimo fijo para aumentar el caudal en el interior de los tubos guía del elemento de combustible nuclear. Esta solución permite evidentemente reducir la pérdida de carga, pero viene acompañada también de una degradación de la refrigeración de las barras de combustible nuclear del elemento asociado, ya que el agua circula entonces de manera preferente por los tubos guía en vez de alrededor de las barras de combustible nuclear.

Un objetivo de la invención es, por lo tanto, resolver este problema proporcionando un racimo fijo del tipo ya mencionado que induce unas pérdidas de carga más reducidas en el agua del circuito primario sin degradar el rendimiento del núcleo.

Para ello, la invención tiene por objeto un racimo fijo de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con modos de realización particulares, el racimo fijo puede comprender una o varias de las características de las reivindicaciones dependientes 2 a 9. La invención también tiene por objeto un núcleo de reactor nuclear de acuerdo con la reivindicación 10. Las reivindicaciones dependientes 11 y 12 se refieren a variantes del núcleo de la reivindicación 10. La invención también tiene por objeto un conjunto de acuerdo con la reivindicación 13. La invención se comprenderá mejor tras la lectura de siguiente descripción que se proporciona únicamente a título de ejemplo y se realiza en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es un vista esquemática en perspectiva de un racimo fijo de acuerdo con un primer modo de realización de la invención;

- la figura 2 es una vista esquemática desde arriba del racimo de la figura 1;

- la figura 3 es una vista esquemática en sección tomada según la línea III-III de la figura 2;

- la figura 4 es una vista parcial esquemática, en sección, tomada según la línea discontinua IV-IV de la figura 2, y que ilustra el apoyo del racimo de la figura 1 sobre una placa superior del núcleo de un reactor nuclear; y

- las figuras 5 y 6 son unas vistas esquemáticas desde arriba que ilustran las secciones de flujo del agua del circuito

primario alrededor de un racimo fijo de acuerdo con el estado de la técnica y de acuerdo con la invención. La figura 1 ilustra un racimo fijo 1 para reactor nuclear de agua a presión (PWR, en inglés) . Se trata, por ejemplo, de un racimo tapón.

El racimo 1 comprende principalmente barras 3 y un soporte 5.

El soporte 5 tiene una forma globalmente parecida a la que se utiliza en el estado de la técnica para los racimos móviles, con la excepción de las principales diferencias que se señalan en la siguiente descripción. Este soporte 5, que se puede, por lo tanto, calificar de araña, comprende principalmente:

- una empuñadura 7 cuyo eje longitudinal y central C está destinado a orientarse verticalmente cuando el racimo 1 se dispone sobre un elemento de combustible nuclear dentro de un núcleo de reactor nuclear;

- unas aletas 9 que se extienden radialmente hacia el exterior desde la empuñadura 7 y que están distribuidas angularmente de manera claramente regular alrededor del eje C; y

- unos sistemas 10 de montaje de las barras 3 sobre el soporte 5. El soporte 5 está fabricado con un metal resistente a las radiaciones, por ejemplo, acero, tal como el acero AISI 304.

La empuñadura 7 tiene una forma de cilindro hueco con base circular. Comprende una parte inferior 11 desde la cual se extienden las aletas 9. Esta parte inferior 11 forma, por ejemplo, una única pieza con las aletas 9, tal y como se describe en el documento FR-2 742 912 y el documento correspondiente US-5 889 832. La parte inferior 11 de la empuñadura 7 y las aletas 9 pueden entonces fabricarse por moldeo, mecanizado... [Seguir leyendo]

1. Racimo fijo (1) para núcleo (47) de reactor nuclear de agua a presión, comprendiendo el racimo:

- unas barras (3) destinadas a insertarse dentro de unos tubos guía de un elemento (45) de combustible nuclear;

- un soporte (5) para las barras (3) desde el cual las barras (3) se extienden a lo largo de una dirección longitudinal en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia abajo cuando el racimo fijo (1) se dispone sobre un elemento de combustible nuclear (45) ;

- al menos un elemento (41) de apoyo longitudinal contra la placa superior (51) del núcleo (47) del reactor nuclear,

comprendiendo el soporte (5) :

- una empuñadura (7) que presenta un eje central longitudinal (C) ;

- unas aletas (9) que se extienden radialmente hacia el exterior desde la empuñadura (7) ;

- unos sistemas (10) para la fijación de las barras (3) distribuidos sobre las aletas (9) ; y

- al menos dos elementos (41) de apoyo sobre la placa superior (51) del núcleo, sobresaliendo cada uno de dichos elementos de apoyo (41) longitudinalmente desde una aleta (9) respectiva, más allá de los sistemas de fijación (10) , en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia arriba cuando el racimo fijo (1) se dispone sobre un elemento de combustible nuclear (45) ,

caracterizado por que

los elementos de apoyo (41) se disponen radialmente en el exterior con respecto a los sistemas de fijación (10) adyacentes.

2. Racimo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los elementos de apoyo (41) se sitúan en los extremos radialmente exteriores de las aletas (9) .

3. Racimo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el cual los elementos de apoyo (41) se sitúan angularmente alrededor del eje central longitudinal (C) de manera sensiblemente regular.

4. Racimo de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual el soporte (5) comprende dos elementos de apoyo (41) que se disponen sensiblemente de manera diametralmente opuesta con respecto al eje central longitudinal (C) .

5. Racimo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual al menos una parte (11) de la empuñadura (7) y las aletas (9) forman una única pieza.

6. Racimo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual los sistemas de fijación (10) comprenden unos vástagos (29) para la recepción de los extremos superiores (33) de las barras (3) y de las tuercas

(31) atornilladas en los extremos superiores (33) para fijar unas barras (3) dentro de los vástagos de recepción (29) .

7. Racimo de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual las tuercas (31) sobresalen longitudinalmente desde los vástagos (29) en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia arriba cuando el racimo fijo (1) se dispone sobre un elemento de combustible nuclear (45) , y en el cual las tuercas (31) se disponen a niveles diferentes a lo largo del eje central longitudinal (C) .

8. Racimo de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en el cual los extremos superiores (33) de las barras (3) comprenden unas varillas (39) que atraviesan las tuercas (31) y que están soldadas a las tuercas (31) .

9. Racimo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual al menos una aleta (29) comprende un paso (30) para la recepción de un dispositivo de instrumentación.

10. Núcleo (47) de reactor nuclear de agua a presión que comprende una placa superior (51) , una placa inferior y unos elementos de combustible nuclear (45) dispuestos entre las placas superior (51) e inferior, comprendiendo adicionalmente el núcleo (47) racimos fijos (1) y racimos móviles dispuestos sobre unos elementos de combustible nuclear (45) respectivos, comprendiendo cada uno de los racimos fijos:

- unas barras (3) destinadas a insertarse dentro de los tubos guía del elemento de combustible nuclear (45) respectivo;

- un soporte (5) de las barras (3) desde el cual las barras (3) se extienden a lo largo de una dirección longitudinal en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia abajo cuando el racimo fijo (1) se dispone sobre el elemento de combustible nuclear (45) respectivo;

- al menos un elemento (41) de apoyo longitudinal contra la placa superior (51) del núcleo (47) del reactor nuclear,

caracterizado por que al menos uno de los racimos fijos es un racimo fijo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, apoyándose los elementos de apoyo (41) del racimo fijo (1) verticalmente contra la placa superior (51) alrededor de un orificio de paso de agua (55) previsto en la placa superior (51) por encima del elemento de combustible nuclear (45) sobre el cual se dispone dicho racimo fijo (1) .

11. Núcleo de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual al menos un racimo móvil comprende.

10. unas barras destinadas a insertarse dentro de unos tubos guía del elemento de combustible nuclear respectivo;

- un soporte de las barras desde el cual las barras se extienden a lo largo de una dirección longitudinal en un sentido destinado a orientarse verticalmente hacia abajo cuando el racimo móvil se dispone sobre el elemento de combustible nuclear respectivo;

y en el cual las formas de los soportes (5) de dicho racimo fijo (1) y de dicho racimo móvil son similares.

12. Núcleo de acuerdo con la reivindicación 11, en el cual dicho racimo fijo (1) y dicho racimo móvil son adyacentes.

13. Conjunto que comprende un elemento de combustible nuclear y un racimo fijo (1) que se puede disponer sobre el elemento de combustible nuclear (45) , caracterizado por que el racimo fijo es un racimo fijo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.