Procedimientos para instalar un dispositivo de retención y bloqueo de una pastilla de combustible en una varilla de conbustible nuclear.
Un procedimiento para instalar un dispositivo de retención y bloqueo en un tubo (10) para mantener loscomponentes internos dentro del tubo (10) bajo compresión,
que comprende las etapas de:
a) proporcionar un resorte (18) de retención alargado que tiene secciones de diámetro grande y pequeño,teniendo la sección de diámetro grande un tamaño para un ajuste con apriete con el diámetro interiordel tubo (10) y teniendo la sección de diámetro menor un tamaño que tiene una holgura con el diámetrointerior del tubo;
b) insertar una sección de diámetro menor de una herramienta alargada (20) en la sección de diámetromayor del resorte (18) de retención alargado, en el que la herramienta (20) tiene secciones de diámetrogrande (40) y pequeño (42);
c) poner en contacto una superficie (44, 46) de transición entre las secciones (40, 42) de diámetro menor ymayor de la herramienta con un cambio (24) de sección entre las secciones de diámetro mayor y menordel resorte (18) de retención alargado;
d) insertar la herramienta (40) y el resorte (18) de retención combinados en un extremo abierto del tubo(10) que contiene componentes internos, entrando primero un extremo de la sección de diámetro menordel resorte (18) de retención el tubo (10);
e) hacer avanzar la herramienta (40) y el resorte (18) de retención combinados en el interior del tubo paracomprimir la sección de diámetro menor del resorte (18) de retención contra un componente internoadyacente hasta que un extremo de la herramienta engancha el componente interno adyacente, lo quepermite que el resorte (18) aplique una precarga axial seleccionada sobre los componentes internos enel tubo (10); y
f) extraer la herramienta (40) del resorte (18) de retención mientras que se mantiene la sección dediámetro mayor del resorte (18) de retención en contacto con el diámetro interior del tubo (10) paramantener la precarga axial sobre los componentes internos.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07100174.
Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: HIGGINS,RUSSELL P.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G21C21/02 FISICA. › G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR. › G21C REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores híbridos fisión-fusión G21B; explosivos nucleares G21J). › G21C 21/00 Aparatos o procesos especialmente adaptados para la fabricación de reactores o de piezas de éstos. › Fabricación de elementos combustibles o reproductores en el interior de conductos no activos.
- G21C3/18 G21C […] › G21C 3/00 Elementos combustibles para reactor o sus conjuntos; Empleo de sustancias especificadas para utilización como elementos combustibles para reactores. › Separadores interiores u otro material no activo en el interior de la vaina, p. ej. para compensar la expansión de las barras combustibles o para compensar una reactividad excesiva (intercapas G21C 3/20).
PDF original: ES-2399065_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Procedimientos para instalar un dispositivo de retención y bloqueo de una pastilla de combustible en una varilla de combustible nuclear
La presente invención versa, en general, acerca de procedimientos para mantener las pastillas de combustible en el interior de una varilla de combustible nuclear bajo compresión y, en particular, versa acerca de procedimientos para instalar un dispositivo de retención y bloqueo en una varilla de combustible nuclear para mantener una precarga axial predeterminada sobre las pastillas de combustible en el interior de la varilla de combustible.
En la patente U.S. nº 4.871.509 expedida el 3 de octubre de 1989, del mismo cesionario que la presente, se ilustra un dispositivo de retención de una columna de combustible que utiliza un resorte helicoidal para mantener las pastillas de combustible bajo compresión en el interior de la varilla de combustible nuclear. Se dan a conocer dos diseños en esa patente. Ambos diseños divulgados requieren características en un resorte helicoidal, de forma que se pueda aplicar torsión por medio de una herramienta de instalación a las espiras superiores del resorte de retención. La torsión reduce el diámetro de espira de las espiras superiores, lo que permite que el resorte esté ubicado en el interior de la varilla de combustible. En el extremo superior, ambos diseños de esa patente tienen una lengüeta formada por el extremo de la espira del resorte que se extiende de forma axial desde las espiras superiores. En el extremo inferior, un diseño tiene una placa de contacto con una ranura que está soldada a la parte inferior del resorte. El otro diseño tiene una espira parcial entre las espiras superior e inferior. Sin embargo, estas características hacen que sea difícil y caro de producir el dispositivo de retención y complican el procedimiento de instalación.
Más en particular, el utillaje de instalación en esa patente incluye una varilla que se extiende a través de las espiras superiores con una característica en la parte inferior para acoplarse bien a la placa de contacto ranurada o bien a la espira parcial. La varilla se extiende a través de una camisa que tiene una ranura diseñada para acoplarse con la lengüeta axial por encima de las espiras superiores del resorte. Al acoplarse tanto la camisa como la varilla con las características del resorte, se puede girar la camisa con respecto a la varilla aplicando torsión sobre las espiras superiores y reduciendo su diámetro para permitir su inserción en la varilla de combustible. Este es un procedimiento complejo y que lleva mucho tiempo debido a que el resorte debe ser cargado en primer lugar sobre la herramienta, entonces se hacen girar las partes de la herramienta para permitir su inserción. Entonces, también se debe ubicar la herramienta en la posición axial apropiada mientras que se mantiene la torsión entre la varilla y la camisa. Entonces, se puede liberar la torsión y se puede extraer la herramienta. El procedimiento es engorroso, lleva mucho tiempo y es difícil de automatizar. Típicamente, también ralentiza el montaje de la varilla de combustible. En consecuencia, existe necesidad de un diseño y un procedimiento de instalación nuevos y simplificados y de un procedimiento que incluya un resorte y utillaje que sean de bajo coste y tienen la capacidad de ser automatizados.
El documento EP 1395993 da a conocer una varilla de combustible para una central energética nuclear que incluye un resorte del plenum que hace contacto con una pastilla de combustible ubicada en la parte más alta. El documento JP10 020061 versa acerca resortes para mantener componentes internos en una varilla de combustible bajo compresión.
La presente invención proporciona un procedimiento para instalar un dispositivo de retención y bloqueo en un tubo para mantener los componentes internos dentro del tubo bajo compresión, que comprende las etapas de: a) proporcionar un resorte de retención alargado que tiene secciones de diámetro grande y pequeño con la sección de diámetro grande de un tamaño para un ajuste con apriete con el diámetro interior del tubo y la sección de diámetro más pequeño de un tamaño que tiene una holgura con el diámetro interior del tubo; b) insertar una sección de diámetro más pequeño de una herramienta alargada en la sección de diámetro mayor del resorte de retención alargado, en el que la herramienta tiene secciones de diámetro grande y pequeño; c) acoplar una superficie de transición entre las secciones de diámetro menor y mayor de la herramienta contra una superficie de transición entre las secciones de diámetro mayor y menor del resorte de retención alargado; d) insertar la herramienta y el resorte de retención combinados en un extremo abierto del tubo que contiene componentes internos, entrando en primer lugar un extremo de la sección de diámetro menor del resorte de retención en el tubo; e) hacer avanzar la herramienta y el resorte de retención combinados en el interior del tubo para comprimir la sección de diámetro menor del resorte de retención contra un componente interno adyacente hasta que un extremo de la herramienta se acopla al componente interno adyacente, lo que permite al resorte aplicar una precarga axial seleccionada sobre los componentes internos en el tubo; y f) extraer la herramienta del resorte de retención mientras que se mantiene la sección de diámetro mayor del resorte de retención acoplada con el diámetro interior del tubo para mantener la precarga axial sobre los componentes internos.
En la realización ejemplar, el tubo es una varilla de combustible nuclear y los componentes internos son pastillas de combustible.
Se describirán ahora diversos aspectos y realizaciones de la presente invención en conexión con los dibujos adjuntos, en los que:
La FIGURA 1 es una vista fragmentaria en corte transversal de una varilla de combustible que ilustra una serie de pastillas de combustible en el interior de la varilla;
la FIGURA 2 es una vista lateral en alzado de un resorte para ser utilizado en el presente procedimiento de instalación;
la FIGURA 3 es una vista en perspectiva de una herramienta para ser utilizada en el presente procedimiento de instalación; y
las FIGURAS 4, 5, 6 y 7 son vistas que ilustran la secuencia de etapas para instalar el dispositivo de retención y bloqueo en la varilla de combustible.
Con referencia ahora a los dibujos, en particular a la Figura 1, se ilustra una varilla 10 de combustible que contiene una pluralidad de pastillas 12 de combustible nuclear apiladas una contra la otra y contra un extremo cerrado 14 de la varilla de combustible. Antes de cerrar el extremo opuesto de la varilla de combustible mediante la soldadura de un tapón 16 de la varilla de combustible a la varilla 10 de combustible, es necesario y deseable precargar de forma axial la columna de pastillas de combustible en el interior de la varilla de combustible.
Para conseguir lo anterior, se proporciona un resorte 18 de retención y bloqueo para su disposición en el interior de la varilla de combustible y para mantener una precarga preseleccionada contra las pastillas apiladas 12 de combustible en el interior de la varilla 10 de combustible. La Figura 3 ilustra una herramienta 20 de instalación para ser utilizada en la instalación del resorte 18 de retención y bloqueo en el interior de la varilla 10 de combustible antes de sellar las pastillas 12 en el interior de la varilla 10 de combustible mediante la soldadura del tapón 16 a la varilla 10. Como se ilustra en la Figura 2, el resorte 18 de retención incluye una pluralidad de espiras superiores 22, un cambio 24 de sección y una sección helicoidal inferior 26. La sección helicoidal superior 22 del resorte tiene un diámetro correspondiente al diámetro interior de la varilla 10 de combustible, de forma que exista un ajuste con apriete entre la sección helicoidal superior 22 y la varilla de combustible tras la instalación del resorte 18 de retención en la varilla 10 de combustible. La sección helicoidal superior 22 incluye un par de espiras 26 estrechamente enrolladas en el extremo superior del resorte 18 de retención y un par de espiras 28 estrechamente enrolladas en el extremo inferior de la sección helicoidal superior 22. Estas espiras 28 forman el cambio 24 de sección. El cambio 24 de sección separa la sección helicoidal superior 22 de diámetro mayor de la sección helicoidal inferior 26 de menor diámetro. Por lo tanto, la sección helicoidal inferior 26 tiene una holgura natural con respecto al diámetro interno de la varilla de combustible. La sección helicoidal inferior 26 también termina en su extremo alejado o inferior en un par de espiras 30 estrechamente enrolladas. Las espiras 30 estrechamente enrolladas terminan en una... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento para instalar un dispositivo de retención y bloqueo en un tubo (10) para mantener los componentes internos dentro del tubo (10) bajo compresión, que comprende las etapas de:
a) proporcionar un resorte (18) de retención alargado que tiene secciones de diámetro grande y pequeño, teniendo la sección de diámetro grande un tamaño para un ajuste con apriete con el diámetro interior del tubo (10) y teniendo la sección de diámetro menor un tamaño que tiene una holgura con el diámetro interior del tubo;
b) insertar una sección de diámetro menor de una herramienta alargada (20) en la sección de diámetro mayor del resorte (18) de retención alargado, en el que la herramienta (20) tiene secciones de diámetro grande (40) y pequeño (42) ;
c) poner en contacto una superficie (44, 46) de transición entre las secciones (40, 42) de diámetro menor y mayor de la herramienta con un cambio (24) de sección entre las secciones de diámetro mayor y menor del resorte (18) de retención alargado;
d) insertar la herramienta (40) y el resorte (18) de retención combinados en un extremo abierto del tubo (10) que contiene componentes internos, entrando primero un extremo de la sección de diámetro menor del resorte (18) de retención el tubo (10) ;
e) hacer avanzar la herramienta (40) y el resorte (18) de retención combinados en el interior del tubo para comprimir la sección de diámetro menor del resorte (18) de retención contra un componente interno adyacente hasta que un extremo de la herramienta engancha el componente interno adyacente, lo que permite que el resorte (18) aplique una precarga axial seleccionada sobre los componentes internos en el tubo (10) ; y
f) extraer la herramienta (40) del resorte (18) de retención mientras que se mantiene la sección de diámetro mayor del resorte (18) de retención en contacto con el diámetro interior del tubo (10) para mantener la precarga axial sobre los componentes internos.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, que incluye hacer avanzar la herramienta (40) y el resorte (18) de retención combinados en el interior del tubo (10) para poner en contacto la superficie de transición del resorte con el diámetro interior del tubo (10) y girar subsiguientemente la herramienta (40) y el resorte (18) de retención combinados para hacer avanzar la sección de diámetro grande del resorte (18) de retención en el interior del tubo (10) .
3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que el tubo (10) comprende una varilla (10) de combustible nuclear.
4. El procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que los componentes internos comprenden pastillas (12) de combustible.
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