Aparato y método para soportar conjuntos combustibles en un entorno subacuático que tiene carga de acceso lateral.

Un aparato para soportar conjuntos combustibles alargados (110) que tiene un eje,

comprendiendo el aparato:

una estructura de cuerpo (10) que comprende una pluralidad de celdas (11) para recibir un conjuntocombustible alargado (110), teniendo el cuerpo una parte superior, un fondo y un primer lado lateral;

una pluralidad de ranuras alargadas (16) en el primer lado lateral de la estructura de cuerpo (10), formandocada ranura alargada (16) un pasaje lateral (16) hacia el interior de una de la pluralidad de celdas (11);

caracterizado por que las ranuras alargadas (16) tienen un tamaño y una forma tales que:

(i) cuando el conjunto combustible (110) se encuentra en una primera posición rotacional sobre el eje,el conjunto combustible (110) no puede pasar a través de la ranura alargada (16), y

(ii) cuando el conjunto combustible (110) se encuentra en una segunda posición rotacional sobre eleje, el conjunto combustible (110) puede pasar a través de la ranura alargada (16) sin obstrucciones;

incluyendo además el aparato (100) medios (8) para soportar los conjuntos combustibles (110) dentro delas celdas (11) en la primera posición rotacional.

Aparato y método para soportar conjuntos combustibles en un entorno subacuático que tiene carga de acceso lateral

La presente invención se refiere, en general, a un aparato y métodos para cargar y/o soportar conjuntos combustibles radioactivos y, específicamente, a un aparato y métodos para cargar y/o soportar conjuntos combustibles nucleares gastados en un entorno subacuático.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la industria de la energía nuclear, la fuente de energía nuclear está en forma de tubos de zircaloy huecos rellenados con uranio enriquecido, conocidos como conjuntos combustibles. Tras agotarse hasta cierto nivel, los conjuntos combustibles gastados se retiran del reactor. En ese momento, los conjuntos combustibles emiten niveles muy peligrosos de neutrones y protones gamma (es decir, radiación neutrónica y gamma) . Es necesario que la radiación neutrónica y gamma emitida por los conjuntos combustibles gastados sea contenida adecuadamente en todo momento tras su remoción del reactor. Dado que el agua es un excelente absorbente de la radiación, los conjuntos combustibles gastados típicamente se sumergen en agua en una piscina rápidamente luego de ser retirados del reactor. El agua de la piscina también sirve para enfriar los conjuntos combustibles gastados, los cuales inicialmente pueden despedir cantidades peligrosas de calor que debe extraerse de los conjuntos combustibles.

Normalmente se utilizan bastidores de almacenamiento de combustible que sostienen una pluralidad de conjuntos combustibles gastados para soportar los conjuntos combustibles gastados en el entorno subacuático de la piscina. En general, es deseable que los bastidores de almacenamiento de combustible soporten los conjuntos combustibles en una orientación vertical. Cada conjunto combustible se coloca en una celda separada para que los conjuntos combustibles queden blindados con respecto a los demás. Las celdas normalmente son cavidades verticales alargadas abiertas en su extremo superior para recibir el conjunto combustible durante un procedimiento de carga. Un ejemplo de bastidor de combustible típico se describe en la Patente de los Estados Unidos 4.382.060 de Maurice Holtz et al., otorgada el 3 de mayo de 1983, cuyo contenido se incorpora a la presente en su totalidad a modo de referencia.

Durante un procedimiento típico de carga subacuática de bastidores de combustible existentes, un bastidor de combustible vacío se sumerge primero en una piscina de combustible. El bastidor de combustible debe ser lo suficientemente alto para que sus celdas puedan recibir la longitud total de los conjuntos combustibles para que los mismos se carguen en su interior. Inicialmente, un conjunto combustible se ubica encima del bastidor de combustible en orientación vertical y alineado con la celda en la que va a ser cargado. Una vez que se alcanza la alineación adecuada, el conjunto combustible se hace descender y se coloca dentro de la celda. El conjunto combustible mantiene una orientación vertical durante la totalidad del proceso de carga. A efectos de seguridad, la totalidad del conjunto combustible deber permanecer sumergida en el agua de la piscina en todo momento. Por lo tanto, la profundidad de la piscina debe ser, como mínimo, igual a la altura combinada del bastidor de combustible y la altura del conjunto combustible (más un margen de seguridad) .

Este requisito de profundidad mínima para el procedimiento de carga subacuática presenta problemas para muchas instalaciones. En algunos casos, la piscina de combustible en sí misma no puede ser lo suficientemente profunda para albergar la altura combinada del bastidor de combustible y el conjunto combustible. En otros casos, las piscinas de mantenimiento temporal pueden no ser adecuadamente profundas para realizar el procedimiento de carga de manera adecuada.

El documento US-A-5365556 divulga un bastidor de combustible que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Compendio de la invención Por lo tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un bastidor de combustible que pueda cargarse sin ubicar los conjuntos combustibles encima del bastidor de combustible.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que pueda cargarse lateralmente.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que pueda cargarse en entornos de piscinas poco profundas.

Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que pueda soportar las cargas de alta inercia que actúan de acuerdo con las cargas hidráulicas provocadas por el movimiento del agua.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que pueda cargarse lateralmente y que, a la vez, proporcione una contención lateral adecuada para los conjuntos combustibles una vez cargados.

Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que elimine la necesidad de placas de absorción de neutrones.

Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que sea fácil de fabricar.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un método novedoso para cargar conjuntos combustibles gastados en un bastidor de combustible en un entorno subacuático.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para cargar lateralmente conjuntos combustibles gastados en un bastidor de combustible.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que sea compacto y maximice el espacio de almacenamiento de una piscina de combustible.

Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que resista la corrosión del agua.

Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un bastidor de combustible que mantenga la estabilidad estructural bajo la exposición a la radiación.

Este y otros objetos son satisfechos por la presente invención, tal como se reivindica en la reivindicación 1. En una realización, el aparato para sostener conjuntos combustibles comprende: una pluralidad de placas que forman una grilla de celdas orientadas básicamente verticalmente para sostener conjuntos combustibles, medios para soportar una pluralidad de conjuntos combustibles en una orientación básicamente vertical dentro de las celdas y una pluralidad de ranuras alargadas que proporcionan acceso lateral al interior de las celdas.

En otra realización, la invención puede ser un aparato para sostener una pluralidad de conjuntos combustibles que tienen una sección transversal básicamente cuadrada que tiene un ancho y una diagonal, comprendiendo el aparato: una pluralidad de placas que forman una grilla de celdas orientadas básicamente verticalmente para sostener los conjuntos combustibles, teniendo las celdas un perfil horizontal rectangular transversal con un ancho que es mayor que la diagonal de los conjuntos combustibles, extendiéndose la pluralidad de placas desde una base que tiene medios para soportar los conjuntos combustibles en una orientación básicamente vertical dentro de las celdas; teniendo las ranuras un ancho; y en donde el ancho de la ranura es mayor que el ancho de los conjuntos combustibles y menor que la diagonal de los conjuntos combustibles.

En otra realización adicional, la invención puede ser un aparato para sostener conjuntos combustibles que comprende: una base; una pared central ubicada encima de la base en una orientación básicamente vertical, teniendo la pared central una primera y segunda superficie opuestas; extendiéndose un primer conjunto de paredes secundarias desde la primera superficie de la pared central en una configuración rectilínea y espaciada para formar una primera fila de celdas orientadas verticalmente; extendiéndose un segundo conjunto de paredes secundarias desde la segunda superficie de la pared central en una configuración rectilínea y espaciada para formar una segunda fila de celdas orientadas verticalmente; y, para cada celda, una ranura alargada verticalmente orientada que proporciona acceso lateral al interior de la celda desde el exterior del aparato.

En otra realización, la invención puede ser un método para cargar un conjunto combustible alargado que tiene un eje y al menos una porción que tiene una sección transversal básicamente cuadrada rectangular que tiene un ancho y una diagonal en un bastidor de combustible en un entorno subacuático, comprendiendo el método: a) proporcionar un bastidor de combustible en o cerca del fondo de una piscina de agua, comprendiendo el bastidor de combustible una pluralidad de placas que forman al menos una celda que tiene un perfil... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para soportar conjuntos combustibles alargados (110) que tiene un eje, comprendiendo el aparato: una estructura de cuerpo (10) que comprende una pluralidad de celdas (11) para recibir un conjunto combustible alargado (110) , teniendo el cuerpo una parte superior, un fondo y un primer lado lateral; una pluralidad de ranuras alargadas (16) en el primer lado lateral de la estructura de cuerpo (10) , formando cada ranura alargada (16) un pasaje lateral (16) hacia el interior de una de la pluralidad de celdas (11) ; caracterizado por que las ranuras alargadas (16) tienen un tamaño y una forma tales que:

(i) cuando el conjunto combustible (110) se encuentra en una primera posición rotacional sobre el eje, el conjunto combustible (110) no puede pasar a través de la ranura alargada (16) , y

(ii) cuando el conjunto combustible (110) se encuentra en una segunda posición rotacional sobre el eje, el conjunto combustible (110) puede pasar a través de la ranura alargada (16) sin obstrucciones;

incluyendo además el aparato (100) medios (8) para soportar los conjuntos combustibles (110) dentro de las celdas (11) en la primera posición rotacional.

2. El aparato de la reivindicación 1 que comprende, además: una grilla (60) de placas (61, 70) que forman la pluralidad de celdas (11) ; y una placa base, estando la grilla (60) de placas (61, 70) ubicada encima de la placa base.

3. El aparato de la reivindicación 2 que comprende, además: la estructura de cuerpo (10) que tiene un segundo lado lateral opuesto al primer lado lateral; la grilla (60) de placas (61, 70) que forma una primera fila de las celdas (11) y una segunda fila de las

celdas (11) ; la pluralidad de ranuras alargadas (16) en el primer lado lateral de la estructura de cuerpo (10) que forma pasajes laterales hacia la primera fila de las celdas (11) ; y una pluralidad de las ranuras alargadas (16) en un segundo lado lateral de la estructura de cuerpo (10) que forma pasajes laterales hacia la segunda fila de las celdas (11) .

4. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medio de soporte comprende una estructura estabilizadora (80) ubicada en el fondo de cada una de las celdas (11) , teniendo las estructuras estabilizadoras (80) una cavidad estabilizadora (81) que tiene un piso y un extremo superior abierto en comunicación espacial con las celdas (11) .

5. El aparato de la reivindicación 4, en donde las celdas (11) tienen un perfil horizontal rectangular transversal y las cavidades estabilizadoras (81) tienen un perfil transversal horizontal básicamente en forma de rombo.

6. El aparato de la reivindicación 4, en donde las celdas (11) tienen un perfil horizontal rectangular transversal que tiene una primera diagonal (D3) y las cavidades estabilizadoras (81) tienen un perfil horizontal rectangular transversal que tiene una segunda diagonal (D2) , y en donde la primera y la segunda diagonal (D3, D2) se cruzan en un ángulo e distinto de cero.

7. El aparato de la reivindicación 4, en donde los pisos de las cavidades estabilizadoras (81) tienen una característica de diseño para orientar los conjuntos combustibles (110) dentro de las celdas (11) .

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde las ranuras alargadas (16) tienen un primer ancho (W1) y las celdas

(11) tienen un segundo ancho (W2) , siendo el primer ancho (W1) menor que el segundo ancho (W2) .

9. El aparato de la reivindicación 8, en donde el primer ancho (W1) es mayor que un ancho (W3) de un conjunto combustible (110) que ha de ser sostenido en el aparato y menor que una diagonal (D1) del conjunto combustible (110) que ha de ser sostenido en el aparato.

10. El aparato de la reivindicación 9, en donde el segundo ancho (W2) es mayor que la diagonal (D1) de los conjuntos combustibles (110) .

11. El aparato de la reivindicación 1, en donde las celdas (11) tienen un extremo superior abierto.

12. El aparato de la reivindicación 1 que comprende, además:

una grilla (60) de placas (61, 70) que forman una primera fila de las celdas (11) y una segunda fila de las celdas (11) ;

comprendiendo la grilla (60) de placas (61, 70) una placa principal (61) en una orientación básicamente vertical, separando la placa principal (61) la primera fila de las celdas (11) de la segunda fila de las celdas (11) ;

comprendiendo además la grilla (60) de placas (61, 70) una pluralidad de placas secundarias (70) orientadas básicamente verticalmente conectadas a ambos lados de la placa principal (61) en una configuración rectilínea, separando las placas secundarias (70) las celdas (11) de la primera fila de las celdas (11) entre sí y separando las celdas (11) de la segunda fila de las celdas (11) entre sí.

13. El aparato de la reivindicación 12, en donde primeros bordes laterales de las placas secundarias (70) están conectados a la placa principal (61) y segundos bordes laterales de las placas secundarias (70) comprenden un miembro de retención (12) , estando las ranuras alargadas (16) formadas entre los miembros de retención (12) .

14. El aparato de la reivindicación 1, en donde las celdas (11) de la estructura de cuerpo (10) tienen una longitud mayor o igual a una longitud de los conjuntos combustibles (110) que han de ser sostenidos en ellas para que los conjuntos combustibles en las celdas (11) estén blindados entre sí.

15. Un método para cargar un conjunto combustible alargado (110) que tiene un eje y al menos una porción que tiene una sección transversal horizontal básicamente rectangular que tiene un ancho (W3) y una diagonal (D1) en un bastidor de combustible (100) en un entorno subacuático, comprendiendo el método:

a) proporcionar un bastidor de combustible (100) en una piscina de agua, comprendiendo el bastidor de combustible (100) una estructura de cuerpo (10) que comprende una pluralidad de celdas alargadas (11) , una parte superior, un fondo, un primer lado lateral, una pluralidad de ranuras alargadas (16) en el primer lado lateral que forman pasajes laterales hacia el interior de las celdas (11) , teniendo las ranuras alargadas (16) un ancho (W1) que es mayor que el ancho (W3) del conjunto combustible (110) y menor que la diagonal (D1) del conjunto combustible (110) ;

b) ubicar el conjunto combustible (110) lateralmente adyacente a una de las ranuras alargadas (16) del bastidor de combustible (100) de forma que el eje del conjunto combustible (110) quede básicamente alineado con la ranura alargada (16) , estando el conjunto combustible (110) en una primera posición rotacional sobre el eje de forma que el conjunto combustible (110) pueda pasar a través de la ranura alargada (16) ;

c) desplazar el conjunto combustible (110) en una dirección lateral a través de la ranura alargada (16) y hacia el interior de la celda (11) , pasando el ancho (W3) del conjunto combustible (110) a través del ancho (W1) de la ranura (16) ; y

d) rotar el conjunto combustible (110) un ángulo e sobre el eje del conjunto combustible (110) a una segunda posición rotacional de forma de impedir que el conjunto combustible (110) se desplace hacia atrás a través de la ranura (16) .

16. El método de la reivindicación 15, en donde cuando el conjunto combustible (110) está en la primera posición rotacional, el ancho (W3) del conjunto combustible (110) queda básicamente paralelo al ancho (W3) de la ranura (16) ; y en donde cuando el conjunto combustible (110) está en la segunda posición rotacional, la diagonal (D1) del conjunto combustible (110) queda básicamente paralela al ancho (W1) de la ranura (16) .

17. El método de la reivindicación 16 que comprende, además:

e) soportar el conjunto combustible (110) en la celda (11) en la segunda posición rotacional.

18. El método de la reivindicación 17, en donde la celda (11) y la ranura (16) están orientadas básicamente verticalmente y el bastidor de combustible (100) también comprende medios (80) para soportar el conjunto combustible (110) en una orientación básicamente vertical dentro la celda (11) , comprendiendo el paso e) soportar el conjunto combustible (110) en una orientación básicamente vertical dentro la celda (11) en la segunda posición rotacional.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para conveniencia del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha tenido mucho cuidado en la compilación de las referencias, no pueden exluirse errores u omisiones y la EPO declina responsabilidades por este asunto.

Documentos de patentes citadas en la descripción * US 4382060 A, Maurice Holtz [0003] *US 5365556 A [0006]