Fijación de rejilla de protección.

Combinaciónde una rejilla (40), un separador (52) y una envoltura (118) que presentan un extremo para su usoen un conjunto combustible de un reactor nuclear,

incluyendo el conjunto combustible (10) un cabezal (12) inferior yun medio de sujeción, estando el medio de sujeción estructurado para conectar de manera cooperante el cabezal(12) inferior con la envoltura (18), comprendiendo la combinación:

una rejilla (40) que incluye una pluralidad de bridas interconectadas entre sí para definir al menos unaprimera celda (46) de manguito, incluyendo cada una de las bridas un borde inferior;

un separador (52) en la forma de una placa formada con un agujero (56) que se extiende a través de aquél,presentando la placa una superficie de encaje sustancialmente plana y una superficie de retenciónsustancialmente plana opuestas entre sí, estando la placa montada de manera fija sobre la rejilla (40)situándose la superficie de encaje sobresaliendo hacia fuera respecto de la rejilla, estando la superficie deencaje estructurada para quedar dispuesta sobre el cabezal (12) inferior entre el borde de la bridas quedefine la primera celda (46) de manguito y el cabezal (12) inferior para separar la rejilla (40) del cabezal,caracterizada porque dicho agujero (56) está estructurado para recibir al menos una porción del medio de sujeción(50) a través de aquél, y la superficie de retención está estructurada para recibir el extremo de la envoltura (18)cuando el medio de sujeción (50) es recibido a través del agujero (56) y está conectado de forma cooperante con laenvoltura, en la que una porción del extremo de la envoltura (18) sobresale a través del agujero (56) paradirectamente contactar con el cabezal (12) inferior y en la que la porción del extremo de la envoltura que sobresale através del agujero tiene el tamaño preciso para crear un espacio (44, 60) tanto en la dirección axial como en la radialen el extremo de la envoltura y el separador (52), de manera que, en un estado frío, el separador (52) no contactasustancialmente con el extremo de la envoltura (18).

Fijación de rejilla de protección Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, al campo de los reactores nucleares y, más concretamente, a reactores nucleares que incorporan unos conjuntos combustible que emplean rejillas.

2. Descripción de la técnica relacionada En la mayoría de los reactores nucleares enfriados por agua, el núcleo del reactor está compuesto por un gran número de conjuntos combustible alargados. En los reactores nucleares de agua a presión, estos conjuntos combustible típicamente incluyen una pluralidad de varillas de combustible sujetas en una formación organizada mediante una pluralidad de rejillas axialmente separadas a lo largo de la extensión del conjunto combustible y fijadas a una pluralidad de envolturas, o tubos guía, alargadas. Las envolturas típicamente reciben en su interior las varillas o el instrumental de control. Unos cabezales superior e inferior están dispuestos sobre los extremos opuestos del conjunto combustible y están fijadas a los extremos de las envolturas que se extienden ligeramente por encima y por debajo de los extremos de las varillas de combustible.

Durante la fabricación, la posterior instalación y reparación de los componentes del sistema de circulación del refrigerante del reactor nuclear, se lleva a cabo un diligente esfuerzo que contribuya a asegurar la eliminación de los residuos de la vasija del reactor y sus sistemas asociados, los cuales hacen circular el refrigerante por toda la extensión del bucle primario del líquido refrigerante del reactor y en diversos estados operativos. Aunque se llevan a cabo procedimientos elaborados para contribuir a asegurar esta eliminación, la experiencia demuestra que a pesar de las predicciones utilizadas para llevar a cabo dicha eliminación, algunas virutas y partículas de metal todavía permanecen ocultas en el sistema. La mayoría de los residuos consisten en virutas metálicas, las cuales fueron probablemente abandonadas en el sistema primario después de la reparación o sustitución del generador de vapor.

El daño del conjunto combustible debido a los residuos atrapados en la rejilla de más abajo ha sido apreciado en diversos reactores. El residuo entra a través de los orificios del flujo del cabezal inferior del conjunto combustible procedentes de las aberturas para el flujo del líquido refrigerante existentes en la placa de soporte del núcleo inferior cuando la planta es puesta en marcha. El residuo tiende a quedar encajado en la rejilla de soporte de más abajo del conjunto combustible dentro de los espacios existentes en las paredes de las celdas de soporte de las varillas de combustible de la rejilla y las porciones terminales inferiores de los tubos de las varillas de combustible. El daño consiste en las perforaciones de los tubos de las varillas de combustible provocadas por el roce de los residuos en contacto con el exterior de los tubos de recubrimiento el cual cierra de forma estanca la materia fisionable de la varilla de combustible. El residuo, así mismo, resulta enredado dentro de los orificios de la placa del cabezal inferior. El líquido refrigerante que fluye provoca que el residuo gire, lo cual tiende a provocar cortes a través del revestimiento de las varillas de combustible.

Debido al peligro de que los residuos dañen los componentes del conjunto combustible, se suele disponer una rejilla de protección adicional que queda dispuesta entre la rejilla de soporte inferior y el cabezal inferior. La rejilla de protección funciona como un filtro para proteger de los residuos las varillas de combustible. Así mismo, es conocido el sistema de disponer de manera fija la rejilla de protección contra el cabezal inferior y separar la rejilla de protección del cabezal inferior con el fin de evitar un contacto indeseable entre el cabezal inferior y las irregularidades existentes en los bordes de las bridas ensambladas de la rejilla.

Todas las rejillas de los conjuntos combustible del reactor nuclear, incluyendo las rejillas de protección, están típicamente compuestas por una pluralidad de bridas que están dispuestas en un patrón de malla y están fijadas entre sí para definir una pluralidad de celdas. Las celdas incluyen celdas de manguitos de guía de varillas de control y celdas de varillas de combustible. La rejilla de soporte superior, la rejilla de soporte inferior y las rejillas de soporte intermedias están sujetas mecánicamente o de cualquier otra forma a las envolturas las cuales están dispuestas dentro de las celdas de los manguitos. Las varillas de combustible típicamente están sujetas dentro de las celdas de las varillas de combustible de las rejillas, incluyendo la rejilla de protección, mediante una pluralidad de resortes y / o embutidos superficiales dentro de cada celda de varilla de combustible que se forman en las bridas de las rejillas.

La rejilla de protección típicamente presenta unos separadores que están soldados o de cualquier otra forma fijados a la cara inferior de la rejilla y están sujetos firmemente entre la rejilla de protección y el cabezal inferior del conjunto combustible.

El documento WO 03/005373 A1 divulga dichas rejillas y separadores los cuales están fijados entre la envoltura y el cabezal inferior de un conjunto combustible nuclear.

Recientemente se han experimentado agrietamientos en las características de la rejilla de protección lo que ha conducido a fallos de las varillas de combustible. Estos fallos se ha determinado que están ocasionados por el

agrietamiento intraganular, como consecuencia del agrietamiento por corrosión por estado latente del esfuerzo. Una de las fuentes del esfuerzo es la diferencia de expansión térmica entre el cabezal inferior y la rejilla de protección, dado que el cabezal inferior está fabricado en acero inoxidable y la rejilla de protección está fabricada en la aleación

-718. Estas piezas están rígidamente conectadas por medio de un tornillo de manguito el cual está atornillado a través de la cara inferior del cabezal inferior y dentro del tapón terminal del manguito de guía de las varillas de control. El acero inoxidable se expande más durante el calentamiento de lo que lo hace la aleación - 718, provocando con ello esfuerzos en la rejilla de protección, en especial cerca del punto de fijación.

De acuerdo con lo anterior, es conveniente contar con un nuevo medio de fijación de la rejilla de protección que evite la acumulación de esfuerzos durante el calentamiento del reactor.

Sumario de la invención La presente invención consigue el objetivo expuesto mediante la provisión de un conjunto combustible mejorado para un reactor nuclear. El conjunto combustible presenta una pluralidad de varillas de combustible nuclear alargadas que presentan una longitud axial extendida. Una rejilla de más abajo soporta las varillas de combustible en una formación organizada que presenta unos separadores desocupados para hacer posible el flujo de un líquido refrigerante fluido a través de ellos y más allá de las varillas de combustible cuando el conjunto combustible está instalado en el reactor nuclear. Una pluralidad de manguitos de guía se extienden a lo largo de los extremos de combustible y a través de la rejilla de más abajo. Un cabezal inferior está dispuesto por debajo de la rejilla, por debajo de las varillas inferiores de las varillas de combustible y soporta los manguitos de guía y permite el flujo del líquido refrigerante por el interior del conjunto combustible. El cabezal inferior incluye una placa sustancialmente horizontal que se extiende en sentido transversal con respecto al eje geométrico de las varillas de combustible y presenta una cara inferior dirigida hacia la rejilla de más abajo. La cara superior de la placa del cabezal presenta definida a través de ella una pluralidad de orificios de paso del flujo que se extienden completamente a través de la placa del cabezal para el paso del líquido refrigerante fluido desde una cara inferior de la placa del cabezal hasta una cara superior, estando cada uno de los orificios de paso del flujo del líquido refrigerante en comunicación de fluido con los espacios desocupados. La rejilla de más abajo incluye una pluralidad de bridas que están interconectadas entre sí para definir al menos una primera celda de manguito a través de la cual es soportado uno de los manguitos de guía. Cada una de las bridas incluye un borde inferior. Un separador consistente en una placa separadora está situado entre el borde inferior de las bridas y la cara superior del cabezal inferior. La placa separadora presenta una superficie de encaje sustancialmente plana y una superficie de retención sustancialmente plana opuestas entre sí, y está montada de manera fija sobre la... [Seguir leyendo]

1. Combinaciónde una rejilla (40) , un separador (52) y una envoltura (118) que presentan un extremo para su uso en un conjunto combustible de un reactor nuclear, incluyendo el conjunto combustible (10) un cabezal (12) inferior y un medio de sujeción, estando el medio de sujeción estructurado para conectar de manera cooperante el cabezal

(12) inferior con la envoltura (18) , comprendiendo la combinación:

una rejilla (40) que incluye una pluralidad de bridas interconectadas entre sí para definir al menos una primera celda (46) de manguito, incluyendo cada una de las bridas un borde inferior;

un separador (52) en la forma de una placa formada con un agujero (56) que se extiende a través de aquél, presentando la placa una superficie de encaje sustancialmente plana y una superficie de retención sustancialmente plana opuestas entre sí, estando la placa montada de manera fija sobre la rejilla (40) situándose la superficie de encaje sobresaliendo hacia fuera respecto de la rejilla, estando la superficie de encaje estructurada para quedar dispuesta sobre el cabezal (12) inferior entre el borde de la bridas que define la primera celda (46) de manguito y el cabezal (12) inferior para separar la rejilla (40) del cabezal,

caracterizada porque dicho agujero (56) está estructurado para recibir al menos una porción del medio de sujeción (50) a través de aquél, y la superficie de retención está estructurada para recibir el extremo de la envoltura (18) cuando el medio de sujeción (50) es recibido a través del agujero (56) y está conectado de forma cooperante con la envoltura, en la que una porción del extremo de la envoltura (18) sobresale a través del agujero (56) para directamente contactar con el cabezal (12) inferior y en la que la porción del extremo de la envoltura que sobresale a través del agujero tiene el tamaño preciso para crear un espacio (44, 60) tanto en la dirección axial como en la radial en el extremo de la envoltura y el separador (52) , de manera que, en un estado frío, el separador (52) no contacta sustancialmente con el extremo de la envoltura (18) .

2. La combinación de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el espacio (44) radial entre el extremo de la envoltura (18) y el separador (52) es lo suficientemente amplio para permitir cualquier diferencia de dilatación térmica en la dirección radial entre el material separador y el material del cabezal.

3. La combinación de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el espacio (60) axial existente entre el extremo de la envoltura (18) y el separador (52) está comprendido entre aproximadamente 0, 003 y 0, 025 cm.

4. La combinación de acuerdo con la Reivindicación 3, en la que el espacio (60) axial entre el extremo de la envoltura (18) y el separador (52) está comprendido entre aproximadamente 0, 003 y 0, 005 cm.

5. La combinación de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que las bridas y el cabezal (12) de fondo están construidos r de materiales diferentes.

6. La combinación de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el separador (52) y la rejilla (40) están fabricadas sustancialmente en el mismo material y el separador (52) está montado de manera fija sobre la rejilla (40) mediante soldadura.

7. Un conjunto combustible (10) para un reactor nuclear, que incluye:

una pluralidad de varillas (22) de combustible nuclear alargadas que presenta una longitud axial extendida;

una rejilla (40) de más abajo que soporta dichas varillas (22) de combustible en una formación organizada y que presenta unos espacios definidos en su interior parar hacer posible un flujo de refrigerante a través de estos y más allá de dichas varillas (22) de combustible cuando dicho conjunto combustible (10) está instalado en el reactor nuclear;

una pluralidad de manguitos (18) de guía que se extienden a lo largo de dichas varillas (22) de combustible y a través de dicha rejilla (40) de más abajo,

un cabezal (12) inferior está dispuesto por debajo de dicha rejilla (40) , por debajo de los extremos inferiores de dichas varillas (22) de combustible y que soporta dichos manguitos (18) de combustible y que permite el flujo de refrigerante por el interior de dicho conjunto combustible (10) , comprendiendo dicho cabezal (12) inferior una placa del cabezal sustancialmente horizontal que se extiende en sentido transversal con respecto al eje geométrico de las varillas (22) de combustible y que presenta una cara superior dirigida hacia dicha rejilla (40) de más abajo, presentando dicha cara de dicha placa del cabezal definidos a través de ella una pluralidad de agujeros de paso del flujo que se extienden completamente a través de dicha placa del cabezal para el paso del refrigerante desde una cara inferior de dicha placa del cabezal hasta la placa inferior de dicha placa del cabezal, estando cada uno de dichos agujeros del paso del flujo de refrigerante en comunicación de fluido con dichos espacios desocupados;

el conjunto combustible (10) que comprende también una rejilla (40) de más abajo, un separador (52) y una envoltura (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.