Sistema de retención de blancos de irradiación y conjuntos de combustible que disponen del mismo.

Un sistema de retención de blancos de irradiación que comprende:

al menos un dispositivo (125, 225, 325);

dimensionado para encajar dentro de una barra (18, 19) de combustible nuclear, de tal modo que el ejelongitudinal del al menos un dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación quedeparalelo al eje longitudinal de la barra (18, 19) de combustible dentro de la cual el dispositivo (125, 225,325) de retención de blancos de irradiación está dimensionado para encajar;

fabricado de un material configurado para mantener sustancialmente sus propiedades físicas y neutrónicasal ser expuesto al flujo de neutrones en el reactor nuclear operativo, y

que incluye al menos dos orificios (130, 230, 330), siendo cada orificio paralelo al eje longitudinal deldispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación, y estando situado a una misma distanciaradial desde un eje central del dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación.al menos un blanco de irradiación (140, 240) contenido dentro de al menos un orificio (130, 230, 330),estando configurado el blanco de irradiación (140, 240) para convertirse sustancialmente en un radioisótopotras su exposición a un flujo de neutrones en un reactor nuclear operativo,

incluyendo adicionalmente el dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación al menos unagujero (385) que lo atraviesa, estando situado el agujero a la misma distancia radial desde el eje central.

Sistema de retención de blancos de irradiación y conjuntos de combustible que disponen del mismo Antecedentes Campo Las realizaciones ejemplares se refieren, en general, a estructuras y radioisótopos producidos en las mismas en centrales nucleares.

Descripción de la técnica relacionada En general, las centrales nucleares incluyen un núcleo de reactor que tiene combustible dispuesto en el mismo para producir energía por fisión nuclear. Un diseño común de las centrales nucleares de los Estados Unidos es disponer combustible en una pluralidad de barras de combustible unidas entre sí como un conjunto de combustible, colocado dentro del núcleo del reactor. Estas barras de combustible normalmente incluyen varios elementos que unen las barras de combustible a unos componentes de montaje en diversas localizaciones axiales por todo el conjunto.

Tal como se muestra en la FIG. 1, un conjunto 10 de combustible convencional de un reactor nuclear, tal como un BWR (reactor de agua en ebullición) , puede incluir un canal exterior 12 que rodea una placa superior de sujeción 14 y una placa inferior de sujeción 16. Una pluralidad de barras 18 de combustible de longitud total y/o unas barras 19 de combustible de longitud parcial pueden estar dispuestas en una matriz dentro del conjunto 10 de combustible y pasar a través de una pluralidad de espaciadores 20. Las barras 18 y 19 de combustible generalmente se originan y terminan en las placas 14 y 16 superior e inferior de sujeción, extendiéndose de manera continua a todo lo largo del conjunto 10 de combustible, con la excepción de las barras 19 de combustible de longitud parcial, que terminan en una posición vertical inferior desde las barras 18 de combustible de longitud total.

Tal como se muestra en la FIG. 2, unos elementos 25 de combustible pueden estar conformados como pastillas y situados dentro de las barras 18 y 19 de combustible. Estos elementos 25 de combustible pueden estar “apilados” dentro de la barra de combustible de manera continua para proporcionar combustible a todo lo largo de la barra 18 ó 19 de combustible. El apilamiento de los elementos 25 de combustible puede permitir la expansión u otra deformación de los elementos 25 de combustible durante el ciclo de operación del núcleo del reactor. Adicionalmente, un huelgo 21 entre los elementos 25 y una pared interior 23 de la barra 18 ó 19 de combustible puede alojar productos de fisión gaseosos producidos a partir de los elementos 25 durante el funcionamiento del reactor.

En los extremos de la pila de elementos de combustible de la barra de combustible, normalmente al menos en un extremo superior, pueden estar presentes unos muelles 24 para permitir adicionalmente la acumulación de productos de fisión y la deformación de los elementos 25 de combustible.

Sumario Las realizaciones ejemplares están dirigidas a dispositivos y sistemas de retención de blancos de irradiación que pueden insertarse en barras y conjuntos convencionales de combustible nuclear. Los dispositivos ejemplares de las realizaciones pueden sujetar diversos blancos de irradiación, para su irradiación durante el funcionamiento de un núcleo de reactor nuclear que contenga los conjuntos y las barras de combustible que tienen los dispositivos de retención de blancos de irradiación de la realización ejemplar. Los blancos de irradiación pueden convertirse sustancialmente en radioisótopos útiles ante la exposición al flujo de neutrones en el núcleo operativo del reactor nuclear, y pueden retirarse y recogerse de las barras 18/19 de combustible tras la operación.

Un dispositivo de retención de blancos de irradiación de la realización ejemplar puede incluir uno o más blancos de irradiación que pueden insertarse y sujetarse en unos orificios de retención del dispositivo durante el funcionamiento. Los orificios pueden estar sellados mediante un tapón o mediante otros dispositivos de retención para proporcionar múltiples niveles de contención a los blancos de irradiación y a los radioisótopos producidos en los mismos. Los blancos de irradiación pueden retirarse de los dispositivos de retención de la realización ejemplar alineando los espacios de salida dentro de los dispositivos y retirando los blancos de irradiación de los mismos.

Breve descripción de los dibujos Las realizaciones ejemplares resultarán más aparentes al describir en detalle los dibujos adjuntos, en los cuales los mismos elementos están representados por los mismos números de referencia, que se ofrecen sólo a modo de ilustración y por lo tanto no limitan las realizaciones ejemplares del presente documento.

La FIG. 1 es una ilustración de un conjunto de combustible de la técnica relacionada.

La FIG. 2 es una ilustración de una barra de combustible de la técnica relacionada que tiene elementos de combustible apilados.

Las FIGS. 3A y 3B son una ilustración en detalle de un dispositivo de retención de blancos de irradiación ejemplar.

La FIG. 4 es una ilustración de una barra de combustible de una realización ejemplar que incluye un dispositivo de retención de blancos de irradiación de la realización ejemplar.

La FIG. 5 es una ilustración de otro dispositivo de retención de blancos de irradiación ejemplar.

La FIG. 6 es una ilustración de una pila de dispositivos de retención de blancos de irradiación ejemplares.

La FIG. 7 es una ilustración de un dispositivo de retención de blancos de irradiación de una realización ejemplar.

La FIG. 8 es una ilustración de una pila de dispositivos de retención de blancos de irradiación de la realización ejemplar.

La FIG. 9 es una ilustración de una pila de dispositivos de retención de blancos de irradiación de la realización ejemplar posicionados para la retirada del blanco.

Descripción detallada En el presente documento se dan a conocer realizaciones ilustrativas detalladas de realizaciones ejemplares. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos dados a conocer en el presente documento son meramente representativos con el fin de describir realizaciones ejemplares. Las realizaciones ejemplares pueden, sin embargo, realizarse de muchas formas alternativas y no deberán interpretarse como limitadas únicamente a las realizaciones ejemplares expuestas en el presente documento.

Debe comprenderse que aunque pueden utilizarse los términos primer, segundo, etc., para describir diversos elementos, estos elementos no deberán estar limitados por estos términos. Estos términos sólo se utilizan para distinguir un elemento de otro. Por ejemplo, un primer elemento podrá denominarse segundo elemento y, similarmente, un segundo elemento podrá denominarse primer elemento sin salirse del alcance de las realizaciones ejemplares. Tal como se utiliza en el presente documento, el término “y/o” incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los artículos asociados listados.

Debe comprenderse que cuando un elemento se describe como “conectado”, “acoplado”, “unido”, “sujeto”, o “fijado” a otro elemento, puede estar conectado o acoplado directamente al otro elemento, o puede haber presentes elementos de intervención. En contraste, cuando un elemento se describe como “conectado directamente” o “acoplado directamente” a otro elemento, no existen elementos de intervención presentes. Otras palabras utilizadas para describir la relación entre los elementos deberán interpretarse de manera parecida (p. ej., “entre” frente a “directamente entre”, “adyacente” frente a “directamente adyacente”, etc.) .

La terminología utilizada en el presente documento tiene el propósito de describir únicamente realizaciones particulares y no pretende limitar las realizaciones ejemplares. Tal como se utilizan en el presente documento, las formas singulares “un”, “uno/a” y “el/la” pretenden incluir también las formas plurales, a no ser que el lenguaje indique explícitamente lo contrario. Debe comprenderse adicionalmente, que los términos “comprende”, “que comprende”, “incluye” y/o “que incluye”, cuando se utilizan en el presente documento, especifican la presencia de características, integrantes, etapas, operaciones, elementos, y/o componentes mencionados, pero no excluyen la presencia o añadido de una o más características, integrantes, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos del mismo.

También debe observarse que, en algunas implementaciones alternativas, las funciones/acciones mencionadas pueden producirse en otro orden al mostrado en las... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de retención de blancos de irradiación que comprende:

al menos un dispositivo (125, 225, 325) ;

dimensionado para encajar dentro de una barra (18, 19) de combustible nuclear, de tal modo que el eje longitudinal del al menos un dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación quede paralelo al eje longitudinal de la barra (18, 19) de combustible dentro de la cual el dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación está dimensionado para encajar;

fabricado de un material configurado para mantener sustancialmente sus propiedades físicas y neutrónicas al ser expuesto al flujo de neutrones en el reactor nuclear operativo, y

que incluye al menos dos orificios (130, 230, 330) , siendo cada orificio paralelo al eje longitudinal del dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación, y estando situado a una misma distancia radial desde un eje central del dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación.

al menos un blanco de irradiación (140, 240) contenido dentro de al menos un orificio (130, 230, 330) , estando configurado el blanco de irradiación (140, 240) para convertirse sustancialmente en un radioisótopo tras su exposición a un flujo de neutrones en un reactor nuclear operativo,

incluyendo adicionalmente el dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación al menos un agujero (385) que lo atraviesa, estando situado el agujero a la misma distancia radial desde el eje central.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el al menos un dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación incluye un tapón (138) configurado para sujetarse a un extremo del dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación que tiene el al menos un orificio (130, 230, 330) , estando configurados la sujeción del tapón (138) y el dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación para retener el blanco de irradiación (140, 240) dentro del al menos un orificio (130, 230, 330) .

3. El sistema de las reivindicaciones 1 ó 2, en el cual el blanco de irradiación (140, 240) es al menos uno de entre Iridio-191 y Cobalto-59.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el al menos un dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación incluye una ranura enchavetada (395) posicionada sobre el eje central y que atraviesa el dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación, teniendo la ranura enchavetada (395) una orientación única con respecto al al menos un agujero (385) .

5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación está fabricado con al menos uno de entre una aleación de circonio, acero inoxidable, aluminio, una aleación de níquel, e Inconel.

6. Un conjunto (10) de combustible nuclear, que comprende:

una placa superior (14) de sujeción;

una placa inferior (16) de sujeción; y

una pluralidad de barras (18, 19) de combustible que se extienden entre la placa superior (14) de sujeción y la placa inferior (16) de sujeción, incluyendo al menos una barra (18, 19) de combustible al menos un dispositivo (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación según lo reivindicado en la reivindicación 1.

7. El conjunto (10) de combustible nuclear de la reivindicación 6, en el cual la la menos una barra (18, 19) de combustible incluye una pluralidad de dispositivos (125, 225, 325) de retención de blancos de irradiación apilados axialmente dentro de la al menos una barra (18, 19) de combustible.

8. El conjunto (10) de combustible nuclear de la reivindicación 7, en el cual la la menos una barra (18, 19) de combustible incluye adicionalmente un muelle (24) configurado para comprimir la pluralidad de blancos de irradiación (140, 240) axialmente apilados dentro de la al menos una barra (18, 19) de combustible, con una fuerza tal que el blanco de irradiación (140, 240) quede sellado en el al menos un orificio (130, 230, 330) .