Procedimiento y aparato para cargar barras de combustible nuclear.

Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear, que comprende:

proporcionar unas pastillas de combustible nuclear (12, 46) en filas (28) de una unidad de transferencia de placas de combustible (30);

transferir las pastillas de combustible nuclear (12, 46) de las filas (28) de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) sobre una cinta rotatoria (42):

cargar las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en un aparato de transferencia de elementos de combustible (70); y

empujar las pastillas de combustible (12, 46) del aparato de transferencia de elementos de combustible (70) al interior de una vaina de barra de combustible (72).

Procedimiento y aparato para cargar barras de combustible nuclear.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a unos conjuntos de combustible nuclear. Más particularmente, la presente invención proporciona un procedimiento y un dispositivo para cargar barras de combustible nuclear de un conjunto de combustible nuclear.

Antecedentes La producción de conjuntos de combustible nuclear exige una gran atención durante su fabricación. Las etapas de fabricación de tales conjuntos de combustible son a menudo costosas y complejas debido a la cantidad de medidas de precaución requeridas. Las barras de combustible nuclear incorporan en su diseño varios componentes; cada uno de estos componentes cumple una finalidad de diseño específica. El componente fisionable de cada barra de combustible nuclear es generalmente un material cerámico de uranio enriquecido (un óxido de uranio) que presenta la forma de una pastilla. Las pastillas individuales se colocan una junto a otra para formar una columna de combustible. La columna de combustible se inserta entonces en una barra alargada realizada en un metal anticorrosivo, como una aleación de circonio, denominado vaina para combustible. La columna de combustible está protegida contra el desgaste mecánico y químico por la vaina para combustible. La vaina para combustible protege la columna de combustible durante el funcionamiento del reactor así como en la manipulación del conjunto de combustible. Como precaución adicional, también se incluyen muelles y/u otros dispositivos dentro del volumen encapsulado en la vaina para combustible para permitir el aumento de volumen y el desplazamiento de los elementos de combustible de uranio dentro de los límites prescritos en la vaina para combustible. Esto permite que la columna de combustible soporte diferentes escenarios de carga sin efectos perjudiciales para la columna de combustible. A continuación, las barras de combustible finalizadas se almacenan. Las barras de combustible finalizadas se colocan entonces en una disposición paralela, denominada conjunto de combustible, para evitar que las barras de combustible entren en contacto entre sí durante su uso.

Los dispositivos y los procedimientos que se utilizan actualmente para incorporar los elementos de combustible nuclear en la vaina para combustible presentan varios inconvenientes y, por lo tanto, no son económicamente eficientes. La producción de barras de combustible nuclear requiere controles de aseguramiento de la calidad que garanticen que no se producen defectos durante la producción de las barras de combustible nuclear. Para eliminar los errores humanos, muchas tecnologías intentan utilizar sistemas automatizados para eliminar la participación de trabajadores en el proceso. Aunque bien intencionados, los sistemas automatizados deben estar diseñados con detenimiento de forma que durante la fabricación de la barra de combustible no se generen piezas sueltas y/o elementos que atasquen la maquinaria y detengan la producción. La creación de estos sistemas automatizados es extremadamente complicada y los sistemas creados son propensos a los errores debido a la incapacidad de los diseñadores de predecir con precisión los modos de fallo y los problemas que se producen durante la producción de las barras de combustible.

En los sistemas de carga automatizados actuales, las pastillas de combustible nuclear se toman de un elevador de pastillas de combustible y se transfieren mediante una cinta transportadora en una bandeja a una mesa de producción de segmentos. Un trabajador retira las pastillas de combustible de la bandeja de pastillas de combustible y las coloca en la mesa. Las pastillas de combustible se colocan en orientación paralela y se compactan mediante un dispositivo empujador para formar columnas de uranio que contienen material cerámico. El dispositivo empujador está conectado a un transductor de desplazamiento variable lineal que está configurado para proporcionar una señal de salida eléctrica. A continuación, un ordenador lee la señal de salida eléctrica y se determina una longitud total de la columna de elementos de combustible individual. A continuación, un ordenador compara una especificación de diseño total de la barra de combustible con la longitud total determinada a partir de la señal de salida. Si la diferencia entre el valor de diseño previsto de la longitud de la columna de elementos de combustible nuclear y el valor medido se ajusta a un valor umbral predeterminado, la vaina de barra de combustible se carga con la columna de pastillas nucleares. Si la longitud total de la columna de pastillas de combustible se encuentra fuera del valor umbral, las pastillas de combustible se rechazan de la mesa de producción de segmentos. A continuación, se suelda una tapa en el extremo abierto existente de la vaina de barra de combustible con lo que se completa la barra de combustible nuclear.

El documento US nº 6.639.961 B2 y la patente US nº 4.125.577 dan a conocer unos sistemas de carga automatizados.

Existe la necesidad de proporcionar un aparato y un procedimiento que permitan a un operario realizar controles de aseguramiento de la calidad adicionales de los elementos de combustible nuclear durante el proceso de fabricación de una barra de combustible nuclear.

Asimismo, existe la necesidad de proporcionar un procedimiento y un dispositivo para cargar pastillas de combustible nuclear en una barra de combustible nuclear de una manera segura, económica e inocua.

Existe, además, la necesidad de proporcionar un procedimiento y un dispositivo para cargar pastillas de combustible cilíndricas en una vaina de barra de combustible abierta, es decir, una vaina de barra de combustible sin un tapón inferior soldado a la vaina para combustible.

Existe, además, la necesidad adicional de proporcionar un procedimiento y un dispositivo que permitan cargar pastillas de combustible cilíndricas en una vaina de barra de combustible abierta para evitar que las pastillas se coloquen a una velocidad de inserción lenta, como ocurre en los procedimientos y los sistemas existentes.

Sumario Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para cargar pastillas en una barra de combustible nuclear de un conjunto de combustible nuclear.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para cargar pastillas de combustible nuclear en una barra de combustible nuclear de una forma segura, económica e inocua.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo que cargará pastillas de combustible cilíndricas en una vaina de barra de combustible abierta.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo que permitirán cargar pastillas de combustible cilíndricas en una vaina de barra de combustible abierta para evitar que las pastillas se coloquen a una velocidad de inserción lenta, como ocurre en los procedimientos y los sistemas existentes.

Los objetivos de la presente invención se consiguen como se muestra y se describe en la presente memoria. La presente invención proporciona un procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1 y un aparato según la reivindicación 9.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista superior de una bandeja de manipulación que soporta unos elementos de combustible que se incorporarán a una barra de combustible nuclear.

La figura 2 es una vista en perspectiva superior de un sistema de palas empujadoras para descargar los elementos de combustible nuclear en una unidad de transferencia de placas combustibles.

La figura 3 es una vista superior de una unidad de transferencia de placas de combustible y una unidad de mando asociada.

La figura 4 es una vista lateral de la unidad de transferencia de placas de combustible y la unidad de mando asociada.

La figura 5 es una vista en perspectiva lateral de una cinta de transferencia para descargar una unidad de transferencia de placas combustibles.

La figura 6 es una vista superior de una yuxtaposición de una cinta de transferencia y una unidad de transferencia de placas de combustible destinada a transferir los elementos de combustible a una zona de carga.

La figura 7 es una vista superior de un dispositivo de carga de barras.

Descripción detallada En la figura 1, se muestra una bandeja de manipulación 10. La bandeja de manipulación 10 proporciona una carcasa en la que los elementos de combustible nuclear -unas pastillas de combustible 12 en la forma de realización mostrada-, se transportan para ser finalmente incorporados en una vaina para combustible... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear, que comprende:

proporcionar unas pastillas de combustible nuclear (12, 46) en filas (28) de una unidad de transferencia de placas de combustible (30) ;

transferir las pastillas de combustible nuclear (12, 46) de las filas (28) de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) sobre una cinta rotatoria (42) :

cargar las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en un aparato de transferencia de elementos de combustible (70) ; y

empujar las pastillas de combustible (12, 46) del aparato de transferencia de elementos de combustible (70) al interior de una vaina de barra de combustible (72) .

2. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, en el que el empuje de pastillas de combustible (12, 46) se realiza hacia el interior de una vaina de barra de combustible (72) abierta en ambos extremos.

3. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, en el que la etapa de proporcionar las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en filas (28) de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) se realiza mediante el empuje de las pastillas de combustible (12, 46) al interior de unas aberturas de pastillas de combustible (31) en la parte inferior de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) .

4. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, en el que las pastillas están previstas en la unidad de transferencia de placas de combustible (30) sobre una superficie de interfaz (33) .

5. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, en el que la etapa de transferencia de pastillas de combustible nuclear (12, 46) de las filas (28) de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) se realiza mediante la indexación de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) sobre una ranura (41) para permitir que las pastillas de combustible (12, 46) caigan desde la parte inferior de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) en el interior de la ranura (41) sobre la cinta rotatoria (42) y transfiriendo las pastillas de combustible (12, 46) hacia abajo de la ranura (41) sobre la cinta rotatoria (42) .

6. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, en el que la etapa de carga de las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en el interior del aparato de transferencia de elementos de combustible (70) se realiza a través de una estación de canal en V.

7. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, que comprende además: verificar la longitud de la columna de pastillas de combustible después de la etapa de carga de las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en el interior del aparato de transferencia de elementos de combustible (70) .

8. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 1, que comprende además: soldar un extremo inferior de la vaina (72) .

9. Procedimiento para cargar una barra de combustible nuclear según la reivindicación 8, que comprende además: soldar un extremo superior sobre una parte superior de la vaina (72) .

10. Aparato para cargar una vaina de barra de combustible nuclear, que comprende:

una bandeja de manipulación (10) configurada para contener unas pastillas de combustible nuclear (12, 46) en filas (40) ;

una pala empujadora (18) , ubicada a una altura para entrar en contacto con las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en las filas (40) y configurada para empujar las pastillas de combustible nuclear (12, 46) fuera de la bandeja de manipulación (10) al interior de las aberturas (31) de una unidad de transferencia de placas de combustible (30) , en el que las aberturas (31) están dimensionadas para permitir que las pastillas de combustible nuclear (12, 46) en las aberturas (31) rueden a lo largo de una superficie de interfaz (33) , definiendo la superficie de interfaz (33) una ranura (41) ;

una cinta rotatoria (42) para aceptar las pastillas de combustible que caen de la parte inferior de una unidad de transferencia de placas de combustible (30) en la ranura (41) ;

un sistema de indexación conectado a la unidad de transferencia de placas de combustible (30) , desplazando el sistema de indexación la unidad de transferencia de placas de combustible (30) sobre la ranura (41) , de manera que las pastillas de combustible nuclear (12, 46) caen de la parte inferior de la unidad de transferencia de placas de combustible (30) al interior de la ranura (41) sobre la cinta rotatoria (42) ; y

un aparato de transferencia de elementos de combustible (70) configurado para recibir las pastillas de combustible (12, 46) de la cinta rotatoria (42) y formar una columna de combustible, en el que está configurada una pala empujadora (74) para empujar las pastillas de combustible (12, 46) hacia abajo del aparato de transferencia de elementos de combustible (70) al interior de una vaina para combustible (72) abierta en los dos extremos.