Aparato y procedimiento para aumentar la capacidad de filtro empleando regeneración ultrasónica.

Un sistema de filtración (100) para filtrar fluido que contiene residuos en forma de partículas radioactivas,

teniendoel sistema de filtración un modo de filtración y un modo de regeneración, comprendiendo el sistema de filtración:un alojamiento de filtro (102);

un conjunto de filtro dispuesto en el alojamiento de filtro, comprendiendo el conjunto de filtro una zona deregeneración (106a) y una zona de recolección (106b);

un reborde (112) o estructura equivalente que define zonas de plénum primera y segunda (114a, 114b)entre las superficies de conjunto de filtro externas y superficies internas del alojamiento de filtro paraproporcionar flujos diferenciales a través de la zona de regeneración (106a) y la zona de recolección (106b);y

un transductor ultrasónico (120) configurado para aplicar energía a la zona de regeneración del conjunto defiltro en el modo de regeneración de dicho sistema de filtración,

teniendo dicho alojamiento de filtro:

una entrada principal (104) para introducir un fluido que contiene residuos en forma de partículas radioactivas en el sistema de filtración en el modo de filtración de dicho sistema de filtración;un conducto de zona de regeneración (110a) en comunicación de fluido con la primera zona deplénum (114a) y la zona de regeneración (106a) del conjunto de filtro; y

un conducto de zona de recolección (110b) en comunicación de fluido con la segunda zona deplénum (114b) y la zona de recolección (106b) del conjunto de filtro,

en el que el sistema de filtración está configurado, en el modo de filtración, para pasar el fluido desde laentrada principal (104) a través de la zona de regeneración (106a) así como la zona de recolección (106b)del conjunto de filtro al conducto de zona de regeneración (110a) y conducto de zona de recolección (110b)en una primera dirección de flujo (118), para formar una capa (116) de partículas radioactivas desde dichofluido sobre una superficie de dichas zonas de regeneración y recolección del conjunto de filtro retirando ala vez el filtrado de dicho alojamiento de filtro a través de dicho conducto de zona de regeneración (110a)así como dicho conducto de zona de recolección (110b), y

en el que el sistema de filtración está configurado, en el modo de regeneración, para pasar un flujo de fluidoinvertido desde el conducto de zona de regeneración (110a) a través de la zona de regeneración (106a) enuna segunda dirección de flujo (118a), opuesta a dicha primera dirección de flujo, mientras se agita dichotransductor ultrasónico (120), de modo que el flujo invertido continua entonces a través de dicha zona derecolección (106b) del conjunto de filtro en dicha primera dirección de flujo (118b) a dicho conducto de zonade recolección (110b), para provocar la recolocación de al menos porciones de dicha capa de partículasradioactivas desde la superficie de dicha zona de regeneración (106a) a la superficie de dicha zona derecolección (106b) del conjunto de filtro.

Aparato y procedimiento para aumentar la capacidad de filtro empleando regeneración ultrasónica

DECLARACIÓN DE PRIORIDAD

Esta solicitud reivindica la prioridad bajo 35 USC § 119 (e) de la solicitud de Patente Provisional US 60/940, 928, que fue presentada en la USPTO el 30 de mayo de 2007, cuyos contenidos se incorporan en este documento, en su totalidad, por referencia.

ANTECEDENTES

Los residuos de partículas radiactivas, tales como los generados durante la limpieza ultrasónica de combustible de los conjuntos de combustible nuclear irradiados, puede ser de eliminación difícil y costosa. El aspecto radiactivo de este tipo de residuos de partículas presenta consideraciones de costes de filtración únicas con respecto a las aplicaciones de filtración más convencionales como resultado de las diversas normas y reglamentos que rigen el manejo, el transporte y la disposición de los filtros gastados o cargados. A menudo, el coste de la filtración está dominado por el coste de eliminación de los filtros contaminados. En consecuencia, el aumento de la capacidad de retención de partículas de cada filtro tenderá a reducir el coste total de filtración.

La capacidad de retención de partículas de un filtro de tipo membrana depende de un número de factores que incluyen, por ejemplo, la diferencia de presión disponible a través de los medios de comunicación, el área disponible de los medios de filtro y la velocidad de flujo a través del filtro. En consecuencia, la capacidad de retención de partículas se puede aumentar mediante el uso de una variedad de técnicas que incluyen, por ejemplo, proporcionar presión diferencial adicional, aumentar la cantidad de medios de comunicación en el filtro y / o mediante la reducción de la velocidad de flujo a través del filtro. WO 92/11923 A1 describe un sistema de filtración y procedimiento según el preámbulo de las reivindicaciones independientes adjuntas. Un sistema de filtración y un procedimiento similares se describen en DE 33 35 127 A1.

RESUMEN

Algunos ejemplos de formas de realización del nuevo sistema de filtro y procedimientos asociados de filtrado utilizan una combinación mejorada de lavado por ultrasonidos a contracorriente y una configuración de material de filtro modificada para aumentar la carga específica en una parte de los medios de filtro, que tiende así a aumentar la capacidad total de retención de partículas del filtro mejorado. Dependiendo de factores tales como la configuración del filtro, la distribución del tamaño de partículas y la caída de presión disponible que puede ser mantenida a través del filtro, se espera que la capacidad de retención de partículas pueda ser de más del doble con respecto a un filtro convencional que tiene medios de filtro configurados de forma similar.

Se espera que las aplicaciones principales para el filtro mejorado puedan ser tanto en aplicaciones de limpieza de combustible en reactores de agua en ebullición (BWR) como en reactores de agua a presión (PWR) , aunque los expertos apreciarán que el aumento de la capacidad del filtro eficaz puede ser útil en una amplia gama de aplicaciones. Se espera que en las aplicaciones BWR y PWR, el conjunto de filtro será empaquetado o configurado en una forma compatible con una ubicación de conjunto de combustible convencional que puede, a su vez, ser limpiado usando un aparato de limpieza de combustible ultrasónica apropiado. Para otras aplicaciones, los expertos en la técnica apreciarán que se puede adaptar una amplia gama de conjuntos de filtro y accesorios de ultrasonidos para lograr configuraciones de equipos consistentes con las realizaciones dadas a conocer y para la práctica de los procedimientos descritos.

Se espera que los materiales y procedimientos coherentes con las realizaciones dadas a conocer proporcionen una o más ventajas con respecto a conjuntos y procedimientos de filtración convencionales. Se espera, por ejemplo, que los equipos y procedimientos que sean compatibles con las realizaciones dadas a conocer puedan incluir una o más ventajas, incluyendo la reducción del coste de los medios de filtro mediante la reducción del volumen de los medios de filtro requeridos para la captura de una cantidad dada de partículas, el aumento de la vida de los conjuntos de filtro mediante la reducción de la velocidad de llenado efectivo, reduciendo el número de filtros contaminados que se almacenarán en el sitio, lo que reducirá el número de filtros a eliminar y los costes asociados y / o permitirá el uso de equipos de limpieza por ultrasonidos existentes reduciendo de este modo los gastos y el mantenimiento de equipamiento asociados.

Si bien se espera que la filtración de los residuos de partículas generados durante la limpieza de residuos de combustible ultrasónica sea uno de los usos más comunes de los procedimientos y aparatos descritos, los expertos en la técnica apreciarán que la divulgación y la aplicación no son tan limitados. Por ejemplo, se espera que los procedimientos y aparatos descritos pueden tener utilidad particular en otras aplicaciones, que incluyen, pero que no se limitan a, la filtración local de los diversos residuos radiactivos y no radiactivos en piscinas de combustible gastado del reactor, cavidades y otros recipientes o zonas que tienden recoger, o ser particularmente sensibles a la contaminación por partículas. Ejemplos de formas de realización pueden incluir, sin limitación, la aspiración bajo el agua de las virutas y / u otros residuos de mecanizado que se podrían generar y / o eliminar durante las actividades de mantenimiento de la planta o de desmantelamiento de la planta. Otros ejemplos de realizaciones pueden incluir, sin limitación, la aspiración bajo el agua como parte de la limpieza general de la piscina / cavidad, y la filtración de zona local para mejorar la claridad del agua y / o las tasas de dosis de la zona, la filtración a gran escala para reducir

o eliminar el número de filtros utilizados en la piscina de combustible y los sistemas de filtración de la cavidad del reactor, cualquier otra aplicación de filtración, donde la capacidad de retención de partículas del filtro requerida está más allá que la que se puede conseguirse utilizando filtros de membrana tradicionales y / o aquellas aplicaciones en las que es deseable contener todo el material capturado en el filtro original para el almacenamiento último.

Incluso otros ejemplos de formas de realización pueden incluir, sin limitación, la regeneración de las capas de pre-recubrimiento de filtros. Por ejemplo, algunas aplicaciones de filtración incluyen una capa de pre-recubrimiento que se aplica al medio antes de su uso en la aplicación de filtración primaria. El aparato y los procedimientos descritos en este documento podrían ser utilizados para la eliminación de la capa de pre-recubrimiento gastada/ obstruida de la zona de filtración activa, lo que permite la aplicación de un nuevo pre-recubrimiento en la capa de filtro limpiada sin necesidad de tratar los medios de pre-recubrimiento eliminados por separado.

Incluso otros ejemplos de formas de realización pueden incluir, sin limitación, la regeneración de las capas de pre-recubrimiento de filtros. Por ejemplo, algunas aplicaciones de filtración incluyen una capa de pre-recubrimiento que se aplica al medio antes de su uso en la aplicación de filtración primaria. El aparato y los procedimientos descritos en este documento podrían ser utilizados para la eliminación de la capa de pre-recubrimiento gastada/ obstruida de la zona de filtración activa, lo que permite la aplicación de un nuevo pre-recubrimiento en la capa de filtro limpiada sin necesidad de tratar los medios de pre-recubrimiento eliminados por separado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Algunos ejemplos de formas de realización descritas a continuación se comprenderán con mayor claridad cuando la descripción detallada se considere junto con los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 ilustra un ejemplo de realización de un aparato adecuado para la práctica de los procedimientos detallados en la descripción detallada;

Las figuras 2-5 ilustran un ejemplo de realización de un procedimiento de filtración tal como se detalla en la descripción siguiente;

La figura 6 ilustra otro ejemplo de realización de un aparato adecuado para la práctica de los procedimientos detallados en la descripción detallada;

La figura 7 ilustra datos de presión y de captura de partículas generadas mediante una implementación de procedimientos descritos en un ejemplo de realización de un aparato adecuado para llevar cabo el procedimiento;

La figura 8 ilustra un ejemplo de realización de etapas que podrían... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de filtración (100) para filtrar fluido que contiene residuos en forma de partículas radioactivas, teniendo el sistema de filtración un modo de filtración y un modo de regeneración, comprendiendo el sistema de filtración:

un alojamiento de filtro (102) ;

un conjunto de filtro dispuesto en el alojamiento de filtro, comprendiendo el conjunto de filtro una zona de regeneración (106a) y una zona de recolección (106b) ;

un reborde (112) o estructura equivalente que define zonas de plénum primera y segunda (114a, 114b) entre las superficies de conjunto de filtro externas y superficies internas del alojamiento de filtro para proporcionar flujos diferenciales a través de la zona de regeneración (106a) y la zona de recolección (106b) ; y

un transductor ultrasónico (120) configurado para aplicar energía a la zona de regeneración del conjunto de filtro en el modo de regeneración de dicho sistema de filtración,

teniendo dicho alojamiento de filtro:

una entrada principal (104) para introducir un fluido que contiene residuos en forma de partículas radioactivas en el sistema de filtración en el modo de filtración de dicho sistema de filtración;

un conducto de zona de regeneración (110a) en comunicación de fluido con la primera zona de plénum (114a) y la zona de regeneración (106a) del conjunto de filtro; y

un conducto de zona de recolección (110b) en comunicación de fluido con la segunda zona de plénum (114b) y la zona de recolección (106b) del conjunto de filtro,

en el que el sistema de filtración está configurado, en el modo de filtración, para pasar el fluido desde la entrada principal (104) a través de la zona de regeneración (106a) así como la zona de recolección (106b) del conjunto de filtro al conducto de zona de regeneración (110a) y conducto de zona de recolección (110b) en una primera dirección de flujo (118) , para formar una capa (116) de partículas radioactivas desde dicho fluido sobre una superficie de dichas zonas de regeneración y recolección del conjunto de filtro retirando a la vez el filtrado de dicho alojamiento de filtro a través de dicho conducto de zona de regeneración (110a) así como dicho conducto de zona de recolección (110b) , y

en el que el sistema de filtración está configurado, en el modo de regeneración, para pasar un flujo de fluido invertido desde el conducto de zona de regeneración (110a) a través de la zona de regeneración (106a) en una segunda dirección de flujo (118a) , opuesta a dicha primera dirección de flujo, mientras se agita dicho transductor ultrasónico (120) , de modo que el flujo invertido continua entonces a través de dicha zona de recolección (106b) del conjunto de filtro en dicha primera dirección de flujo (118b) a dicho conducto de zona de recolección (110b) , para provocar la recolocación de al menos porciones de dicha capa de partículas radioactivas desde la superficie de dicha zona de regeneración (106a) a la superficie de dicha zona de recolección (106b) del conjunto de filtro.

2. El sistema de filtración según la reivindicación 1, en el que:

el conjunto de filtro utiliza una construcción unitaria.

3. El sistema de filtración según la reivindicación 1, en el que:

el conjunto de filtro utiliza una construcción multi-parte modular.

4. El sistema de filtración según la reivindicación 1, que comprende además:

un primer sensor de presión y un segundo sensor de presión dispuestos para medir un descenso de presión a través del conjunto de filtro.

5. El sistema de filtración de la reivindicación 1, en el que:

la zona de filtro de recolección (106b) está configurada para recolectar y retener partículas liberadas de la zona de filtro de regeneración (106a) .

6. Procedimiento para filtrar fluido que contiene residuos en forma de partículas radioactivas, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un sistema de filtración que puede funcionar en un modo de filtración y un modo de regeneración, y que comprende:

un alojamiento de filtro (102) ;

un conjunto de filtro dispuesto en el alojamiento de filtro y having una zona de regeneración (106a) y una zona de recolección (106b) ;

un reborde (112) o estructura equivalente que define zonas de plénum primera y segunda (114a, 114b) entre las superficies de conjunto de filtro externas y superficies internas del alojamiento de filtro para proporcionar flujos diferenciales a través de la zona de regeneración (106a) y la zona de recolección (106b) ; y

un transductor ultrasónico (120) configurado para aplicar energía a la zona de regeneración del conjunto de filtro en el modo de regeneración de dicho sistema de filtración, en el que dicho alojamiento de filtro tiene:

una entrada principal (104) ;

un conducto de zona de regeneración (110a) en comunicación de fluido con la primera zona de plénum (114a) y la zona de regeneración (106a) del conjunto de filtro; y un conducto de zona de recolección (110b) en comunicación de fluido con la segunda zona de plénum (114b) y la zona de recolección (106b) del conjunto de filtro;

introducir, en el modo de filtración, un fluido que contiene residuos en forma de partículas radioactivas en el sistema de filtración a través de la entrada principal (104) ; pasar, en el modo de filtración, el fluido desde la entrada principal (104) a través de la zona de regeneración (106a) así como la zona de recolección (106b) del conjunto de filtro al conducto de zona de regeneración (110a) y conducto de zona de recolección (110b) en una primera dirección de flujo (118) , para formar una capa (116) de partículas radioactivas desde dicho fluido sobre una superficie de dichas zonas de regeneración y recolección del conjunto de filtro retirando a la vez el filtrado de dicho alojamiento de filtro a través de dicho conducto de zona de regeneración (110a) así como dicho conducto de zona de recolección (110b) ; y

pasar, en el modo de regeneración, un flujo de fluido invertido desde el conducto de zona de regeneración (110a) a través de la zona de regeneración (106a) en una segunda dirección de flujo (118a) , opuesta a dicha primera dirección de flujo, mientras se agita dicho transductor ultrasónico (120) , de modo que el flujo invertido continua entonces a través de dicha zona de recolección (106b) del conjunto de filtro en dicha primera dirección de flujo (118b) a dicho conducto de zona de recolección (110b) , para provocar la recolocación de al menos porciones de dicha capa de partículas radioactivas desde la superficie de dicha zona de regeneración (106a) a la superficie de dicha zona de recolección (106b) del conjunto de filtro.