Instalación nuclear y procedimiento para la despresurización de una instalación nuclear.

Instalación nuclear (1) con un confinamiento (2) al que está conectado un conducto de despresurización (6) en elque están conectados en serie un lavador Venturi (12) dispuesto en un contenedor (14) con un líquido de lavado(W),

así como un dispositivo de estrangulación (24), en la cual el lavador Venturi (12) presenta una pluralidad detubos Venturi (16) que en caso de despresurización, son atravesados por una mezcla de aire y vapor que circulapor el conducto de despresurización (6), y que presentan respectivamente un punto de estrechamiento (44)denominado garganta y un orificio de entrada (42) para líquido de lavado (W), dispuesto en la zona del punto deestrechamiento (44), caracterizada porque el tubo Venturi (16) presenta respectivamente una relación inferior a10:1 entre su superficie de sección transversal de garganta con respecto a la superficie de entrada para el líquidode lavado (W), de modo que en caso de una distensión crítica de la mezcla de aire y vapor en el dispositivo deestrangulación (24), en el punto de estrechamiento (44) del tubo Venturi (16) correspondiente se ajusta unavelocidad de circulación de la mezcla de aire y vapor superior a 150 m/seg.

Instalación nuclear y procedimiento para la despresurización de una instalación nuclear

La invención se refiere a una instalación nuclear con un confinamiento al que está conectado el conducto de despresurización. Además se refiere a un procedimiento para la despresurización de una instalación de este tipo.

En una central nuclear, en caso de situaciones de accidente o malfuncionamiento, en función del accidente en cuestión y de las medidas iniciadas eventualmente como por ejemplo la inerciación de la atmósfera del confinamiento, con un aumento de presión posiblemente significativo dentro del confinamiento. Para evitar posibles perjuicios estructurales resultantes del confinamiento en sí o de los componentes del sistema, dispuestos dentro del mismo, las centrales nucleares pueden estar concebidas para una despresurización del confinamiento en caso de necesidad, mediante la evacuación de atmósfera del confinamiento (venting) . Para ello, habitualmente, al confinamiento de una instalación nuclear está conectado un conducto de despresurización.

Sin embargo, la atmósfera del confinamiento habitualmente contiene un material radioactivo, por ejemplo, gases nobles, yodo o aerosol que en caso de un “venting” podría llegar al entorno de la central nuclear. Especialmente en el caso de accidentes relativamente graves con posibilidad de producirse una fusión del núcleo, pueden producirse cantidades de actividad aerotransportadas (aerosoles) dentro del confinamiento, especialmente en altas concentraciones, de modo que en caso de la presencia de grandes faltas de estanqueidad o en caso de la presencia de situaciones de sobrepresión inadmisibles podría producirse una liberación de cantidades significativas de este tipo de aerosoles o cantidades de actividad al entorno de la instalación nuclear. Debido a los componentes arrastrados posiblemente, como por ejemplo isótopos de yodo o de cesio, las actividades aerotransportadas podrían causar una contaminación de tierras de duración relativamente larga. Para evitarlo, los sistemas de despresurización previstos para el “venting” de la atmósfera del confinamiento, habitualmente están provistos de dispositivos de filtrado y de retención para evitar la liberación al entorno de cantidades de actividades aerotransportadas arrastradas en la atmósfera del confinamiento.

Para este fin, por ejemplo, por el documento EP0285845B1 se conoce un concepto para la despresurización de una central nuclear en el que en un conducto de despresurización conectado al confinamiento de una central nuclear están conectados un lavador Venturi previsto como filtro para la retención de actividades aerotransportadas, así como un dispositivo de estrangulación. El lavador Venturi comprende un número de tubos Venturi dispuestos en un líquido de lavado presente en un contenedor, que pueden cargarse con una corriente de gas que circula por el conducto de despresurización.

Los tubos Venturi comprenden respectivamente un punto de estrechamiento configurado en forma de tobera, en el que la corriente de gas que pasa se acelera a una velocidad de circulación especialmente elevada.

En el sistema descrito en el documento EP0285845B1, el dispositivo de estrangulación conectado en serie con el lavador Venturi está concebido para un funcionamiento con la llamada distensión crítica. En el caso de una distensión crítica, las condiciones de presión en el sistema de tuberías, es decir, particularmente la caída de presión, se ajustan a través del dispositivo de estrangulación, de tal forma que el medio que circula por la tubería pasa por el dispositivo de estrangulación a la velocidad del sonido. En el sistema según el documento EP0285845B1, este efecto se aprovecha para ajustar en caso de respuesta, es decir en caso de una despresurización del confinamiento, un caudal de volumen constante a lo largo del tiempo en el conducto de despresurización.

Dispositivos similares se describen por ejemplo en los documentos EP0338324 o WO90/16071.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar una instalación nuclear del tipo mencionado anteriormente, en la que en caso de una disminución de presión se retengan en el lavador Venturi con una fiabilidad especialmente alta incluso las actividades aerotransportadas o aerosoles más finos, de modo que se impida con una fiabilidad especialmente alta la liberación al entorno. Asimismo, tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento para la despresurización de una instalación nuclear de este tipo.

En cuanto a la instalación nuclear, según la invención, este objetivo se consigue mediante la combinación de características de la reivindicación 1. El lavador Venturi y el dispositivo de estrangulación están dimensionados de tal forma que en caso de una distensión crítica de una mezcla de aire y vapor que entra en el conducto de despresurización, en el dispositivo de estrangulación dentro del lavador Venturi se ajusta una velocidad de circulación de la mezcla de aire y vapor superior a 150 m/seg., preferentemente superior a 200 m/seg.

El dimensionamiento se realiza preferentemente de tal forma que esta alta velocidad principalmente exista en todo el intervalo de sobrepresión durante el funcionamiento del dispositivo separador, con independencia de la respectiva presión de funcionamiento que por ejemplo es de 2 a 10 bares. Las pérdidas de presión Venturi que se producen en caso de una presión de funcionamiento más alta del dispositivo lavador para producir la aceleración correspondiente de los gases de mayor densidad, por ejemplo > 0, 5 bares a 1 bar y por ejemplo > 2 bares en caso de presiones > 5 bares se ajustan mediante la combinación del lavador Venturi y la válvula de estrangulación de forma pasiva a lo largo de todo el intervalo de funcionamiento.

La invención parte de la idea de que para la separación de actividades aerotransportadas o aerosoles en un lavador Venturi o un tubo Venturi por la alimentación de agua al interior del tubo, a causa de las condiciones de circulación existentes en el mismo se produce una niebla de finas gotitas, y las actividades aerotransportadas o aerosoles que han de separarse pueden introducirse en las gotitas de este tipo y, por tanto, eliminarse de la corriente de gas junto a las mismas. De esta manera, se puede conseguir un efecto de separación especialmente grande, incluso para aerosoles finísimos, de modo que resulta una probabilidad especialmente elevada de que los aerosoles den en gotitas de agua adecuadas quedando incluidas en las mismas, especialmente con la ayuda de cargas de líquido de lavado correspondientemente grandes.

Como se ha demostrado sorprendentemente, precisamente en los tubos Venturi en los que con un modo de construcción pasivo queda garantizada la alimentación del líquido de lavado al interior del tubo a través de la depresión existente en el punto de estrechamiento y, por tanto, sin medios propulsores exteriores, la probabilidad de incidencia y de inclusión incluso de aerosoles finísimos en la niebla de gotitas aumenta de manera muy sobreproporcionada, de modo que con velocidades de circulación muy altas de la corriente de gas en el tubo Venturi se pueden conseguir en el líquido de lavado unas tasas de separación superiores al 99, 9% para aerosoles mixtos con un tamaño de partículas de aproximadamente 1 !m, e inferiores al 98% y más para aerosoles relativamente finos con un tamaño de partículas inferior a 0, 5 !m. Por lo tanto, el sistema de despresurización y de retención de actividades de la instalación nuclear está concebido para el cumplimiento de velocidades de circulación tan altas en caso de despresurización.

Para garantizar una tasa de separación tan alta, precisamente con vistas a los parámetros característicos que varían en gran medida en caso de un escenario de accidente, posiblemente durante toda la duración del accidente, como por ejemplo la presión de la instalación en cada fase de un posible accidente, y por tanto evitar en la mayor medida posible una liberación de componentes contaminantes al entorno en cada fase de un accidente, el sistema de despresurización y de retención de actividades de la instalación nuclear está concebido además para un grado de separación tan alto, prácticamente de forma independiente de la presión del sistema existente dentro del contenedor de seguridad de la instalación nuclear. Para ello, se aprovecha de forma selectiva el reconocimiento de que en un dispositivo de estrangulación que trabaja con la llamada despresurización crítica, éste es atravesado por el medio circulante a su velocidad del sonido, independientemente de la presión de entrada aplicada.

Por lo tanto, en el estado de despresurización... [Seguir leyendo]

1. Instalación nuclear (1) con un confinamiento (2) al que está conectado un conducto de despresurización (6) en el que están conectados en serie un lavador Venturi (12) dispuesto en un contenedor (14) con un líquido de lavado (W) , así como un dispositivo de estrangulación (24) , en la cual el lavador Venturi (12) presenta una pluralidad de tubos Venturi (16) que en caso de despresurización, son atravesados por una mezcla de aire y vapor que circula por el conducto de despresurización (6) , y que presentan respectivamente un punto de estrechamiento (44) denominado garganta y un orificio de entrada (42) para líquido de lavado (W) , dispuesto en la zona del punto de estrechamiento (44) , caracterizada porque el tubo Venturi (16) presenta respectivamente una relación inferior a 10:1 entre su superficie de sección transversal de garganta con respecto a la superficie de entrada para el líquido de lavado (W) , de modo que en caso de una distensión crítica de la mezcla de aire y vapor en el dispositivo de estrangulación (24) , en el punto de estrechamiento (44) del tubo Venturi (16) correspondiente se ajusta una velocidad de circulación de la mezcla de aire y vapor superior a 150 m/seg.

2. Instalación nuclear (1) según la reivindicación 1, en la que el lavador Venturi (12) comprende una pluralidad de tubos Venturi (16) , de los que una primera parte están dispuestos con sus salidas (18) por encima del nivel teórico

(20) previsto del líquido de lavado (W) , y de los que una parte más pequeña en comparación con la primera parte, preferentemente hasta el 10% aproximadamente, están dispuestos con sus salidas (18) por debajo del nivel teórico

(18) con el sentido de salida orientado hacia abajo.

3. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 2, en la que los tubos Venturi (16) del lavador Venturi (12) están realizados como tubos Venturi redondos con un ancho de garganta inferior a aproximadamente 80 mm, preferentemente inferior a aproximadamente 40 mm, o como tubos Venturi planos con un ancho de garganta inferior a aproximadamente 100 mm.

4. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que los tubos Venturi (16) del lavador Venturi (12) presentan una relación entre la altura y el ancho de garganta superior a 5, preferentemente superior a

10.

5. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, cuyo contenedor (14) está conectado, en el lado del líquido de lavado, con un depósito de líquido de lavado (50) .

6. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, cuyo contenedor (14) está conectado, en el lado del líquido de lavado, con el espacio interior del confinamiento (2) , a través de un conducto de realimentación (52) .

7. Instalación nuclear (1) según la reivindicación 6, cuyo conducto de realimentación (52) está conectado con el espacio interior del confinamiento (2) , a través del conducto de despresurización (6) .

8. Instalación nuclear (1) según la reivindicación 7, cuyo contenedor (14) está dispuesto a una altura geodésica al menos aproximadamente 5 m, preferentemente al menos 10 m más alta que el punto de salida (56) del conducto de despresurización (6) del confinamiento (2) .

9. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en cuyo contenedor (14) está almacenado un líquido de lavado (W) con un pH de al menos 9.

10. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, a continuación de cuyo lavador Venturi (12) está conectado un separador doble de gotas por fuerza gravitacional con reconducción de gotas y/o un filtro de fibras metálicas (28) realizado como separador de fibras, preferentemente con fibras < 50 !m con grosores de fibras decrecientes.

11. Instalación nuclear (1) según la reivindicación 10, en la que el filtro de fibras metálicas (28) está configurado como filtro con fibras con un grosor de fibras de hasta 5 !m, preferentemente de fibras de acero inoxidable o filtros de fibras sinterizadas con diámetros de poros o de fibras < 5 !m.

12. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11, a continuación de cuyo lavador Venturi (12) está conectado un tamiz molecular (32) revestido de compuestos de plata.

13. Instalación nuclear (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12, en la que el dispositivo de estrangulación (24) está integrado en el contenedor (14) .