Disposición de partes internas superiores para un reactor de agua presurizada.

Un reactor nuclear de agua presurizada que comprende:

una vasija (10) a presión;

una tapa (12) desmontable superior para enganchar de forma estanca una abertura superior en la vasija (10) apresión; un núcleo (14) que tiene una dimensión axial soportado en el interior de la vasija (10) a presión;

una pluralidad de conjuntos (22) de combustible nuclear soportados en el interior del núcleo (14);

teniendo por lo menos algunos de los conjuntos (22) de combustible por lo menos un tubo (50) deinstrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos;

una placa (40) de núcleo superior que se extiende sobre los conjuntos (22) de combustible nuclear;

una placa (46) de soporte superior acoplada o bien a la tapa (12) desmontable superior o bien a la vasija (10) apresión y que se extiende a través de la abertura superior en la vasija (10) a presión;

una pluralidad de columnas (48) de soporte que se extienden por lo menos en parte entre la placa (40) denúcleo superior y la placa (46) de soporte superior, estando por lo menos algunas de las columnas (48) desoporte alineadas en sentido axial con un tubo (50) de instrumentación correspondiente a través de unaabertura en la placa (40) de núcleo superior;

caracterizado porque un manguito (60) deslizable en sentido axial se extiende a través de un extremo superioren por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte que están alineadas con el tubo (50) deinstrumentación correspondiente, pudiendo extenderse el manguito (60) en sentido axial desde la columna (48)de soporte correspondiente a través de una abertura en la placa (46) de soporte superior hasta una zona porencima de la placa (46) de soporte superior.

Disposición de partes internas superiores para un reactor de agua presurizada Referencia cruzada a la solicitud relacionada La presente solicitud reivindica la prioridad respecto de la solicitud de patente provisional con n.º de serie. 61/138.155, presentada el 17 de diciembre de 2008.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a reactores nucleares enfriados por agua y, más en particular, a reactores de agua presurizada que tienen una instrumentación dentro del núcleo (conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo) que se introducen en la vasija de reactor a través de unas penetraciones desde la parte superior de la vasija de reactor y se usan para supervisar las actividades de los neutrones y la temperatura de refrigerante en el interior de los conjuntos de combustible de núcleo.

La parte precaracterizadora de la reivindicación 1 se basa en la divulgación del documento US 2008/0 253 497 A1.

Descripción de la técnica relacionada Muchos reactores nucleares enfriados por agua utilizan un núcleo de conjuntos de combustible colocados en sentido vertical en el interior de una vasija de reactor. Para supervisar las actividades de los neutrones y la temperatura de refrigerante en el interior de los conjuntos de combustible de núcleo, la instrumentación dentro del núcleo móvil, tal como detectores de neutrones móviles, se introduce convencionalmente en el núcleo a partir de las penetraciones en el fondo de la vasija. En unos pocos casos en el pasado, tuvieron lugar filtraciones en las penetraciones en el fondo de la vasija, que presentaron unos problemas de reparación significativos. En consecuencia, sería deseable hacer que la totalidad de la instrumentación dentro del núcleo acceda al núcleo a través de las penetraciones desde la parte superior de la vasija de reactor. Adicionalmente, se han empleado unos detectores de neutrones dentro del núcleo fijos que residen en los conjuntos de combustible durante el funcionamiento del reactor. Además de una instrumentación dentro del núcleo fija que se introduce a través de las penetraciones en el fondo de la vasija, hay una instrumentación dentro del núcleo fija que se introduce a través de las penetraciones en la parte superior de la vasija. En esta última configuración, cada conjunto de tubos guía de instrumento dentro del núcleo está encerrado totalmente en una trayectoria de guiado compuesta por tubos. La porción inferior de esta trayectoria de guiado se extiende hacia debajo al interior del conjunto de combustible. No obstante, incluso los detectores de neutrones dentro del núcleo fijos tienen que retirarse de los conjuntos de combustible antes de que pueda accederse al núcleo de reactor para las operaciones de reabastecimiento de combustible. De este modo es necesario, por lo tanto, proporcionar una estructura que pueda guiar y proteger de forma satisfactoria la instrumentación dentro del núcleo introduciéndose desde la parte de arriba de la vasija y mitigar el potencial de filtración.

El guiado para la instrumentación es necesario a través de la zona por encima de la placa de núcleo superior, la cual se encuentra justo por encima de los conjuntos de combustible, hasta una elevación por encima de la placa de soporte superior que está separada de, y se asienta por encima de, la placa de núcleo superior, de tal modo que la instrumentación dentro del núcleo puede retirarse de modo que su extremidad más inferior se encuentre por lo menos en, o alrededor de, el plano medio de la placa de núcleo superior. Esto es necesario para que las partes internas superiores puedan retirarse para acceder al núcleo para mantenimiento, tal como reabastecimiento de combustible. Las columnas de soporte superior existentes se encuentran disponibles entre la placa de núcleo superior y el conjunto de placa de soporte superior para proporcionar tal guiado. No obstante, en la actualidad no hay soporte para la instrumentación por encima del conjunto de placa de soporte superior a través del cual tiene que retirarse la instrumentación dentro del núcleo para limpiar el fondo de la placa de núcleo superior. En consecuencia, es necesaria una nueva estructura que proporcione guiado y protección para la instrumentación dentro del núcleo en una elevación por encima del conjunto de placa de soporte superior sin impedir el flujo de refrigerante en las partes internas superiores durante el funcionamiento del reactor.

Sumario de la invención La presente invención proporciona soporte para la instrumentación dentro del núcleo por encima de la placa de soporte superior cuando la instrumentación dentro del núcleo se retira del núcleo. El diseño de la presente invención proporciona un sistema de soporte para la instrumentación dentro del núcleo de partes internas superiores. Además, el diseño de la presente invención minimiza los requisitos de desmontaje adicional para retirar e instalar los tubos de guiado de partes internas superiores en el caso de que se requiera el mantenimiento de los tubos de guiado.

Tal como se indica anteriormente, es deseable encaminar la instrumentación dentro del núcleo a través de la tapa de reactor superior en lugar del fondo de la vasija de reactor. La instrumentación dentro del núcleo encaminada a través de las penetraciones en la tapa de reactor ha de pasar a través del paquete de partes internas superiores para obtener acceso a los tubos de instrumentación ubicados de forma central en el interior de los conjuntos de combustible en el interior del núcleo. El paquete de partes internas superiores incluye: una placa de núcleo superior que se asienta sobre los conjuntos de combustible; una placa de soporte superior que está separada por encima de, y sobre, la placa de núcleo superior y acoplada o bien a la vasija de reactor o bien a la tapa; y unas columnas de soporte huecas que se extienden entre la placa de núcleo superior y la placa de soporte superior y están alineadas con unos orificios tanto en la placa de núcleo superior como en la placa de soporte superior, con los orificios en la placa de núcleo superior comunicándose con los tubos de instrumentación en el interior de los conjuntos de combustible.

De acuerdo con la presente invención, un manguito deslizable en sentido axial se extiende a través de un extremo superior en por lo menos algunas de las columnas de soporte que están alineadas con unos tubos de instrumentación correspondientes. Los manguitos deslizables en sentido axial pueden extenderse desde las columnas de soporte correspondientes a través de unas aberturas en la placa de soporte superior hasta una zona por encima de la placa de soporte superior en una elevación que es suficiente para proteger los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo en su posición retirada. Preferentemente, el paquete de partes internas superiores incluye un conjunto de rejilla de instrumentación ubicado por encima de la placa de soporte superior, que se extiende sobre cada uno de los manguitos deslizables. El conjunto de rejilla de instrumentación tiene unas aberturas a través de las cuales los manguitos deslizables se extienden por lo menos en parte a su través con una porción superior del manguito deslizable acoplada al conjunto de rejilla de instrumentación. El conjunto de rejilla de instrumentación está configurado para poder moverse en una dirección axial para deslizar cada uno de los manguitos deslizables en el interior de las columnas de soporte correspondientes al unísono. Una pluralidad de espárragos de guiado en sentido axial se extiende a partir de una superficie superior de la placa de soporte superior y a través de unas aberturas correspondientes en el conjunto de rejilla de instrumentación, para soportar en sentido lateral el conjunto de rejilla de instrumentación a medida que éste se mueve en sentido axial. Preferentemente, por lo menos algunos de los espárragos de guiado están separados alrededor del perímetro del conjunto de rejilla de instrumentación. En una realización, hay aproximadamente cuatro espárragos de guiado sustancialmente con la misma separación alrededor del perímetro del conjunto de rejilla de instrumentación.

En una realización preferente, los manguitos deslizables comprenden una pluralidad de tubos telescópicos concéntricos que se extienden entre el conjunto de rejilla de instrumentación y la columna de soporte correspondiente. Preferentemente, un resorte en espiral se extiende alrededor de uno de los más interiores de los tubos telescópicos concéntricos por debajo de un acoplamiento del manguito deslizable con el conjunto de rejilla de instrumentación entre el acoplamiento del manguito deslizable con el conjunto de rejilla de instrumentación y otro de los tubos telescópicos. El resorte... [Seguir leyendo]

1. Un reactor nuclear de agua presurizada que comprende:

una vasija (10) a presión; una tapa (12) desmontable superior para enganchar de forma estanca una abertura superior en la vasija (10) a presión; un núcleo (14) que tiene una dimensión axial soportado en el interior de la vasija (10) a presión; una pluralidad de conjuntos (22) de combustible nuclear soportados en el interior del núcleo (14) ; teniendo por lo menos algunos de los conjuntos (22) de combustible por lo menos un tubo (50) de instrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos; una placa (40) de núcleo superior que se extiende sobre los conjuntos (22) de combustible nuclear; una placa (46) de soporte superior acoplada o bien a la tapa (12) desmontable superior o bien a la vasija (10) a presión y que se extiende a través de la abertura superior en la vasija (10) a presión; una pluralidad de columnas (48) de soporte que se extienden por lo menos en parte entre la placa (40) de núcleo superior y la placa (46) de soporte superior, estando por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte alineadas en sentido axial con un tubo (50) de instrumentación correspondiente a través de una abertura en la placa (40) de núcleo superior; caracterizado porque un manguito (60) deslizable en sentido axial se extiende a través de un extremo superior en por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte que están alineadas con el tubo (50) de instrumentación correspondiente, pudiendo extenderse el manguito (60) en sentido axial desde la columna (48) de soporte correspondiente a través de una abertura en la placa (46) de soporte superior hasta una zona por encima de la placa (46) de soporte superior.

2. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una pluralidad de las columnas (48) de soporte hacen que el manguito (60) deslizable en sentido axial se extienda a través del extremo superior de la columna (48) de soporte correspondiente y el extremo superior de la columna (48) de soporte está acoplado a y se comunica a través de la placa (46) de soporte superior, incluyendo un conjunto (53) de rejilla de instrumentación ubicado por encima de la placa (46) de soporte superior que se extiende sobre cada uno de los manguitos (60) deslizables y teniendo unas aberturas a través de las cuales los manguitos (60) deslizables se extienden por lo menos en parte a su través, estando una porción superior de los manguitos (60) deslizables acoplada al conjunto (53) de rejilla de instrumentación y pudiendo moverse el conjunto (53) de rejilla de instrumentación en una dirección axial para deslizar cada uno de los manguitos (60) deslizables en el interior de la columna (48) de soporte correspondiente.

3. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 2, que incluye una pluralidad de espárragos (58) de guiado, que se extienden en sentido axial a partir de una superficie superior de, y separados alrededor de, la placa (46) de soporte superior y a través de unas aberturas correspondientes en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación, para soportar en sentido lateral el conjunto (53) de rejilla de instrumentación a medida que éste se mueve en sentido axial.

4. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 3, en el que por lo menos algunos de los espárragos (58) de guiado están separados alrededor del perímetro del conjunto (53) de rejilla de instrumentación.

5. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 4, en el que hay aproximadamente cuatro espárragos (58) de guiado sustancialmente con la misma separación alrededor del perímetro del conjunto (53) de rejilla de instrumentación.

6. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el manguito (60) deslizable comprende una pluralidad de tubos (68) telescópicos concéntricos que se extienden entre el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y la columna (48) de soporte correspondiente.

7. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 6, que incluye un resorte (76) en espiral que se extiende alrededor del tubo más interior de los tubos (68) telescópicos concéntricos por debajo de un acoplamiento del manguito (60) deslizable con el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y entre el acoplamiento del manguito (60) deslizable con el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y otro de los tubos telescópicos (68) para proporcionar una fuerza de sujeción sobre los tubos telescópicos (68) cuando el conjunto (53) de rejilla de instrumentación se encuentra en la posición más inferior, para evitar la vibración.

8. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 7, en el que un extremo del resorte (76) se extiende por lo menos en parte al interior de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación a través del cual el manguito (60) deslizable se extiende y otro extremo del resorte (76) se extiende en sentido axial por debajo de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y el otro extremo del resorte (76) está rodeado por, y capturado en, el interior de un recipiente (78) de vaina que está montado de forma deslizante en el interior de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación.

9. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 8, en el que una porción superior del recipiente (78) de vaina está capturada en el interior de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación.

10. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una porción inferior del manguito (60) deslizable está agrandada y restringida por debajo de una abertura estrechada en el interior de una porción superior de la columna (48) de soporte, de tal modo que el manguito (60) deslizable está capturado en el interior de la abertura en el interior de la columna (48) de soporte.

11. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un conjunto (52) de tubos guía de instrumento dentro del núcleo que pasa a través del manguito (60) deslizable y al interior del tubo (50) de instrumentación en el conjunto (22) de combustible cuando el reactor está en funcionamiento, en el que el manguito

(60) deslizable se extiende en sentido axial hasta por lo menos una distancia por encima de la placa (46) de soporte superior para elevar el conjunto (52) de tubos guía de instrumento dentro del núcleo hasta por lo menos el plano medio de la placa (40) de núcleo superior sin que el conjunto (52) de tubos guía de instrumento dentro del núcleo se extienda por encima del manguito (60) deslizable cuando el reactor se para y ha de accederse al núcleo (14) .

12. El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el manguito (60) deslizable se extiende por encima de la placa (46) de soporte superior a lo largo de por lo menos 4, 7 m.

13. Un procedimiento de acceso a un núcleo (14) que tiene una pluralidad de conjuntos de combustible alargados

(22) encerrados en el interior de una vasija (10) a presión de un reactor de agua presurizada, en el que por lo menos algunos de los conjuntos (22) de combustible tienen por lo menos un tubo (50) de instrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos para alojar la instrumentación dentro del núcleo y el núcleo (14) está cubierto por un paquete de partes internas superiores que está sellado en el interior de la vasija (10) a presión por una tapa

(12) desmontable, incluyendo el paquete de partes internas superiores una placa (40) de núcleo superior ubicada sobre los conjuntos (22) de combustible y una placa (46) de soporte superior separada por encima de, y ubicada sobre, la placa (40) de núcleo superior con una pluralidad de columnas (48) de soporte que se extienden en sentido axial entre la placa (40) de núcleo superior y la placa (46) de soporte superior con por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte alineadas con uno correspondiente de los tubos (50) de instrumentación, caracterizado porque las columnas de soporte alineadas con los tubos (50) de instrumentación tienen un manguito (60) deslizable que puede moverse en el interior de las columnas (48) de soporte y que puede extenderse por encima de la placa

(46) de soporte superior, y el procedimiento comprende las etapas de:

retirar la tapa (12) desmontable de la vasija (10) a presión; elevar los manguitos (60) deslizables de tal modo que una porción superior de los mismos se extienda por encima de la placa (46) de soporte superior; retirar la instrumentación dentro del núcleo de los tubos (50) de instrumentación en los conjuntos (22) de combustible de tal modo que una extremidad más inferior de la instrumentación dentro del núcleo se encuentre aproximadamente en, o por encima de, un punto medio en una anchura de la placa (40) de núcleo superior; y retirar el paquete de partes internas superiores para acceder al núcleo (14) .

14. El procedimiento de acceso a un núcleo (14) de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la etapa de elevar los manguitos (60) deslizables eleva la totalidad de los manguitos al mismo tiempo.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que incluye un conjunto (53) de rejilla de instrumentación móvil en sentido axial ubicado por encima de la placa (46) de soporte superior y acoplado a un extremo superior de cada uno de los manguitos (60) deslizables, en el que la etapa de elevar los manguitos (60) deslizables comprende elevar el conjunto (53) de rejilla de instrumentación.