Reflector de vasija de reactor con flujo integrado.
Un modulo (5, 25) de reactor nuclear que comprende:
un nucleo (6) de reactor;
una carcasa (22) de reactor que rodea al nucleo (6) del reactor en tomb a sus lados, estando configurada la carcasa(22) del reactor para dirigir refrigerante (Tc) a traves del nucleo (6) del reactor; y
un reflector neutrOnico (50) situado entre el nucleo (6) del reactor y la carcasa (22) del reactor, en el que el reflectorneutronico (50) comprende varios orificios (EN 1, EN2) de entrada orientados hacia el nucleo (6) del reactor, en elque el reflector neutronico (50) comprende, ademas, varios orificios (SAL) de salida conectados por fluido a losorificios (EN 1, EN2) de entrada para dirigir una porción del refrigerante (Tc) a traves del reflector neutrónico (50),en el que el reflector neutrónico (50) comprende varias placas (92, 94, 96) estratificadas, formandose un canal (99)entre placas adyacentes (92, 94, 96) del reflector neutronico (50), y conectando por fluido el canal (99) al menos unode los orificios (EN1, EN2) de entrada con al menos uno de los orificios (SAL) de salida, y teniendo al menosalgunas de las varias placas (92, 94, 96) grosores diferentes, variando la distancia entre los orificios (EN1, EN2) deentrada según los diferentes grosores de las varias placas (92, 94, 96).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/064839.
Solicitante: Nuscale Power, Inc.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: Suite 10210 1000 NE Circle Blvd Corvallis, OR 97330 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: YOUNG,ERIC PAUL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G21C1/32 FISICA. › G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR. › G21C REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores híbridos fisión-fusión G21B; explosivos nucleares G21J). › G21C 1/00 Tipos de reactores. › Reactores de tipo integral, es decir, reactores en los que las partes no esenciales a la reacción se asocian de forma funcional con el reactor, p. ej. los cambiadores de calor, son colocados en el interior de la envoltura con el núcleo (G21C 1/02 - G21C 1/30 tienen prioridad).
- G21C15/10 G21C […] › G21C 15/00 Disposiciones para la refrigeración en el interior de la vasija de presión que contiene el núcleo; Utilización de refrigerantes específicos. › que provienen del reflector o de la pantalla térmica.
PDF original: ES-2434773_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Reflector de vasija de reactor con flujo integrado.
Campo técnico
La presente invención está relacionada con el campo de la generación de energía nuclear, incluyendo los sistemas diseñados para enfriar un núcleo de reactor.
Antecedentes En reactores nucleares diseñados con sistemas pasivos de funcionamiento, se emplean las leyes de la física para garantizar que se mantiene el funcionamiento seguro del reactor nuclear durante la operación normal o incluso en una situación de emergencia sin la intervención ni la supervisión del operario, al menos durante cierto periodo de tiempo predefinido. Un reactor nuclear 5 incluye un núcleo 6 de reactor rodeado por una vasija 2 de reactor. El agua 10 de la vasija 2 del reactor rodea el núcleo 6 del reactor. El núcleo 6 del reactor está situado, además, en una envuelta 122 que rodea el núcleo 6 del reactor en torno a sus lados. Cuando el núcleo 6 del reactor calienta el agua 10 como consecuencia de eventos de fisión, el agua es dirigida desde la envuelta 122 y saliendo de la tubería ascendente 124. Esto da como resultado que más agua 10 sea introducida en el núcleo 6 del reactor y calentada por él, lo que introduce aún más agua 10 en la envuelta 122. El agua 10 que emerge de la tubería ascendente 124 es enfriada y dirigida hacia el anillo 123, y luego vuelve al fondo de la vasija 2 del reactor a través de la circulación natural. En la vasija 2 del reactor se produce vapor 11 a presión cuando el agua 10 se calienta.
Un intercambiador 135 de calor hace circular agua de alimentación y vapor en un sistema secundario 130 de refrigeración para generar electricidad con una turbina 132 y un generador 134. El agua de alimentación pasa a través del cambiador 135 de calor y se convierte en vapor supercalentado. El sistema secundario 130 de refrigeración incluye un condensador 136 y una bomba 138 de agua de alimentación. El vapor y el agua de alimentación del sistema secundario 130 de refrigeración están aislados del agua 10 de la vasija 2 del reactor, de tal modo que no se les permite mezclarse ni entrar en contacto mutuo.
La vasija 2 del reactor está rodeada por una vasija 4 de contención. La vasija 4 de contención está diseñada para que no se permita que el agua o el vapor de la vasija 2 del reactor escapen al entorno circundante. Se proporciona una válvula 8 de vapor para evacuar el vapor 11 procedente de la vasija 2 del reactor al interior de una mitad superior 14 de la vasija 4 de contención. Se proporciona una válvula 18 sumergida de purga para liberar el agua 10 en la piscina 12 de supresión, que contiene agua subenfriada.
El agua 10 circula a través de la vasija 2 del reactor como consecuencia de diferencias de temperatura y presión que se desarrollan como consecuencia de la generación de calor por el funcionamiento del reactor y por el intercambio de calor con el sistema secundario 130 de refrigeración. En consecuencia, la eficiencia de la circulación depende de las propiedades térmicas locales relativas del agua 10 en el módulo 5 del reactor, así como de su diseño físico y su geometría. Se proporcionan reflectores del núcleo del reactor para mejorar el rendimiento del núcleo del reactor y de los eventos de fisión asociados. Como consecuencia de la estrecha proximidad del reflector al núcleo del reactor, el reflector tiende a calentarse. Se usa refrigerante primario para enfriar el reflector, y la circulación de refrigerante por el núcleo del reactor se reduce como consecuencia del suministro del agua 10 necesaria para refrigerar el reflector del núcleo del reactor. Por lo tanto, los reactores nucleares convencionales deben valerse de un mayor volumen de refrigerante, bombas u otros componentes de sistemas redundantes para garantizar un rendimiento suficiente.
El documento de patente US-A-4 701 299 da a conocer un revestimiento reflector modular, para su adaptación al núcleo de un reactor nuclear de agua a presión, que comprende placas que forman canales de refrigerante dentro del revestimiento reflector.
El documento de patente JP 2003 114292 A da a conocer un reflector modular para un reactor nuclear refrigerado por agua ligera, reflector que comprende módulos que forman canales de refrigerante y estructuras para influir en la resistencia al flujo de refrigerante a través del reflector.
La presente invención aborda estos y otros problemas.
Breve descripción de los dibujos La FIG. 1 ilustra un sistema de energía nuclear.
La FIG. 2 ilustra un conjunto modular de energía que comprende una vasija de contención internamente seca.
La FIG. 3 ilustra una vista lateral en corte transversal parcial de una realización de un conjunto modular de energía que comprende un núcleo del reactor rodeado por un reflector neutrónico.
La FIG. 4 ilustra una vista parcial de un conjunto modular de energía que comprende un núcleo de reactor y un reflector convencional.
La FIG. 5 ilustra una vista parcial de un conjunto modular ejemplar de energía que comprende un núcleo de reactor y un reflector neutrónico novedoso.
La FIG. 6 ilustra una vista en corte parcial de un reflector neutrónico ejemplar que comprende canales horizontales y verticales de flujo de refrigerante.
La FIG. 7 ilustra una vista en corte parcial de un reflector neutrónico ejemplar que comprende canales diagonales o inclinados de flujo de refrigerante.
La FIG. 8 ilustra una vista en corte parcial de un reflector neutrónico ejemplar que comprende canales diagonales y verticales de flujo de refrigerante.
La FIG. 9 ilustra una vista en perspectiva desde arriba de un reflector neutrónico ejemplar que comprende varias capas estratificadas.
La FIG. 10 ilustra una vista en planta en corte transversal de un conjunto modular de energía que incluye un·núcleo de reactor y un reflector neutrónico.
La FIG. 11 ilustra un procedimiento novedoso de hacer circular refrigerante a través de una carcasa de reactor usando un reflector neutrónico configurado para recibir un flujo de refrigerante procedente de un núcleo de reactor.
Resumen de la invención En la reivindicación 1 se define un módulo de reactor nuclear según la invención.
En la reivindicación 11 se define un procedimiento según la invención. En las reivindicaciones dependientes se proporcionan realizaciones adicionales.
La invención se volverá más inmediatamente evidente a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferente de la invención, que procede con referencia a los dibujos adjuntos.
Descripción de realizaciones ejemplares Diversas realizaciones dadas a conocer u objeto de alusión en el presente documento pueden operarse en coherencia o en unión con características encontradas en la solicitud de patente estadounidense, en tramitación como la presente, con número de serie 11/941.024.
La FIG. 2 ilustra un conjunto modular 25 de energía que comprende una vasija 54 de contención internamente seca. La vasija 54 de contención tiene forma cilíndrica y tiene extremos superior e inferior elipsoidales, abovedados o hemisféricos. Todo el conjunto modular 25 de energía puede estar sumergido en una piscina de agua 16 que sirve de disipador efectivo del calor. La vasija 54 de contención puede estar soldada o sellada de otra forma al entorno, de tal modo que líquidos o gas no escapen del conjunto modular 25 de energía ni entren en el mismo. La vasija 54 de contención puede estar soportada en cualquier superficie externa.
En una realización, la vasija 54 de contención está suspendida en la piscina de agua 16 por una o más conexiones 180 de fijación. La piscina de agua 16 y la vasija 54 de contención pueden, además, estar situadas bajo tierra 9 en una dársena 7 del reactor. Una vasija 52 de reactor está situada o montada dentro de la vasija 54 de contención. Una superficie interior de la vasija 52 del reactor puede estar expuesta a un entorno mojado que incluye un refrigerante 100 o líquido, tal como agua, y una pared exterior puede estar expuesta a un entorno seco, tal como aire. La vasija 52 del reactor puede estar fabricada de acero inoxidable o de acero al carbono, puede incluir un revestimiento metálico, y puede estar soportada dentro de la vasija 54 de contención.
El conjunto modular 25 de energía puede estar dimensionado para que pueda ser transportado en un vagón. Por ejemplo, la vasija 54 de contención puede construirse para que sea de aproximadamente 4, 3 metros de diámetro y de aproximadamente 17, 7 metros de altura (longitud) . La recarga del núcleo 6 del reactor puede llevarse a cabo transportando todo el conjunto modular 25 de energía en vagón o en barco, por ejemplo, y sustituyéndolo con un conjunto... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un módulo (5, 25) de reactor nuclear que comprende:
un núcleo (6) de reactor;
una carcasa (22) de reactor que rodea al núcleo (6) del reactor en torno a sus lados, estando configurada la carcasa (22) del reactor para dirigir refrigerante (Te) a través del núcleo (6) del reactor; y
un reflector neutrónico (50) situado entre el núcleo (6) del reactor y la carcasa (22) del reactor, en el que el reflector neutrónico (50) comprende varios orificios (EN1, EN2) de entrada orientados hacia el núcleo (6) del reactor, en el que el reflector neutrónico (50) comprende, además, varios orificios (SAL) de salida conectados por fluido a los orificios (EN1, EN2) de entrada para dirigir una porción del refrigerante (Te) a través del reflector neutrónico (50) ,
en el que el reflector neutrónico (50) comprende varias placas (92, 94, 96) estratificadas, formándose un canal (99) entre placas adyacentes (92, 94, 96) del reflector neutrónico (50) , y conectando por fluido el canal (99) al menos uno de los orificios (EN1, EN2) de entrada con al menos uno de los orificios (SAL) de salida, y teniendo al menos algunas de las varias placas (92, 94, 96) grosores diferentes, variando la distancia entre los orificios (EN 1, EN2) de entrada según los diferentes grosores de las varias placas (92, 94, 96) .
2. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 1 en el que el canal (99) comprende un canal aproximadamente horizontal que pasa entre las placas adyacentes (92, 94, 96) .
3. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 2 en el que el canal (99) comprende una porción superior (98) que está adentrada al interior de la superficie inferior de una primera placa (94) , comprendiendo el canal una porción inferior que está acotada por una superficie superior de una segunda placa (92) , estando situada la superficie inferior de la primera placa (94) adyacente a la superficie superior de la segunda placa (92) .
4. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 2 en el que el canal aproximadamente horizontal (68) está conectado a un canal aproximadamente vertical 67 que pasa a través de dos o más de las varias placas.
5. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 4 en el que el canal horizontal (68) está conectado a uno de los orificios de entrada, y en el que el canal vertical (67) está conectado a uno de los orificios de salida.
6. El módulo de reactor nuclear según la reivindicación 1 en el que el canal (99) comprende un canal inclinado (79) .
7. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 1 en el que las varias placas (92, 94, 96) comprenden tres placas.
8. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 1 en el que los orificios de entrada comprenden agujeros circulares.
9. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 1 en el que el canal (99) es uno de varios canales, y al menos hay dos canales (99) formados entre placas adyacentes (92, 94, 96) , Y el número de las varias placas es inferior al número de los varios canales.
10. El módulo (5, 25) de reactor nuclear según la reivindicación 1 en el que el canal (99) es uno de varios canales, y el número de las varias placas es igual que el número de los varios canales.
11. Un procedimiento que comprende:
hacer circular un refrigerante primario (Te) en una carcasa (22) de reactor;
separar el refrigerante primario en una primera porción y una segunda porción, en el que la primera porción pasa enteramente a través del núcleo (6) del reactor situado en la carcasa (22) del reactor, y en el que la segunda porción pasa parcialmente a través del núcleo (6) del reactor antes de entrar en varios de los orificios (EN1, EN2) de entrada de un reflector neutrónico (50) ; y
dirigir la segunda porción del refrigerante primario (Te) a través de varias placas (92, 94, 96) del reflector neutrónico (50) , en el que las varias placas formando un canal (99) están estratificadas entre placas adyacentes (92, 94, 96) del reflector neutrónico (50) , y en el que el canal (99) está conectado por fluido en al menos uno de los orificios (EN1, EN2) de entrada con al menos uno de varios orificios (SAL) de salida del reflector neutrónico (50) , y al menos algunas de las varias placas (92, 94, 96) tienen grosores diferentes, variando la distancia entre los orificios (EN1, EN2) de entrada según los diferentes grosores de las varias placas (92, 94, 96) .
12. El procedimiento según la reivindicación 11 que, además, comprende: recombinar la segunda porción del refrigerante primario (Te) que sale del reflector neutrónico (50) a través de los varios orificios (SAL) de salida con la primera porción del refrigerante primario (Te) que pasa a través del núcleo (6) del reactor.
13. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que la segunda porción del refrigerante primario (Te) se recombina con la primera porción dentro de la carcasa (22) del reactor para aumentar el caudal del refrigerante primario (Tc) a través del núcleo (6) del reactor.
14. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que la segunda porción del refrigerante primario (Te) entra en el reflector neutrónico (50) fundamentalmente como un líquido de una sola fase y en el que la segunda porción del refrigerante primario (Te) sale del reflector neutrónico (50) como vapor y líquido, en dos fases.
15. El procedimiento según la reivindicación 11 en el que los orificios (EN 1, EN2) de entrada están situados en una pared lateral del reflector neutrónico (50) , y en el que la pared lateral está orientada hacia el núcleo (6) del reactor.
FIG. 4
Tt,
ft
49. \
IPM/1/11•• •
40
TECNICA ANTERIOR
Tr
FIG. 11
RACERCIRCULARREFRIGERANTE PRIMARIOPORLACARCASA DELREACTOR
REPARTIRELREFRIGERANTE PRIMARIO EN PORCIONES PRIMERA YSEGUNDA
DIRIGIR LASEGUNDAPORCIONATRAVES DELREFLECTOR
RECOMBINAR LAPRIMERAPORCION YLASEGUNDAPORCH*
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