PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA UN INYECTOR DE SOLUCIÓN DE DEPOSICIÓN A TEMPERATURA ELEVADA.

Un procedimiento y un aparato para un inyector de solución de deposición para un reactor nuclear que puede inyectar una solución de deposición a temperatura ambiente dentro de un conducto de flujo de agua de alimentación a temperatura elevada y presión elevada.

El procedimiento y el aparato aseguran que la solución de deposición se administra en un lugar dentro del agua de alimentación que está más allá de una capa límite de agua que fluye, para evitar la extensión de la solución y para evitar la obstrucción de la solución de deposición dentro del inyector. El perfil transversal axial del inyector y la disposición de una ranura de inyección en el inyector, puede reducir el flujo en remolino de vórtice del agua de alimentación dentro del inyector para reducir adicionalmente el bloqueo del inyector.

Procedimiento y aparato para un inyector de solución de deposición a temperatura elevada

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención Las realizaciones de ejemplo se refieren generalmente a reactores nucleares y más particularmente a un procedimiento y aparato para un inyector de solución de deposición a temperatura elevada para administrar una solución de deposición a temperatura ambiente a un conducto de flujo de agua de alimentación a temperatura elevada y a presión elevada. En particular, el procedimiento y el aparato asegura que la solución de deposición se administra en un lugar dentro del agua de alimentación que está más allá de la capa límite del agua que fluye, para evitar deposición excesiva de la solución en el conducto de agua de alimentación justo corriente abajo de la espita de inyección y para evitar deposición de la solución dentro de la espita de inyección, que cause bloqueo de la espita.

Técnica relacionada En un reactor nuclear, se inyectan a menudo soluciones de deposición dentro de un conducto de agua de alimentación a temperatura/presión elevada con el fin de depositar materiales en superficies del reactor. En particular, como se muestra en la FIG. 1, la inyección de hidrógeno 2 se puede usar para inyectar hidrógeno en un conducto de aspiración de agua de alimentación 4b (el conducto de aspiración 4b está en la entrada a las bombas de agua de alimentación 10) para actuar como un aceptor de oxígeno para el agua que circula en el reactor 8. En conjunto con la inyección de hidrógeno 2, se puede usar un sistema de inyección de solución de deposición de metal noble (por ejemplo, platino) 6 para inyectar una solución de deposición dentro del conducto de descarga de agua de alimentación 4a con el fin de depositar iones de platino en las superficies del reactor 8. Aunque la configuración de un Reactor de Agua en Ebullición (BWR) 8 se representa en la FIG. 1, debería entenderse que otros tipos de reactores nucleares podrían hacer también uso de inyecciones de solución de deposición (tales como la solución de deposición de platino descrita en el presente documento) . La solución de deposición de platino puede ser, por ejemplo, una solución de sal de platino de hexahidroxiplatinato de sodio (Na2Pt (OH) 6) . Inyectando la solución en la descarga del agua de alimentación 4a, los iones de platino pueden depositarse sobre superficies del reactor 8 de tal forma que el platino puede actuar como un catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno inyectado con moléculas de oxígeno que pueden estar presentes en el reactor. Haciendo que el hidrógeno reaccione con moléculas de oxígeno en las superficies del reactor 8, se pueden producir moléculas de agua (H2O) . Esta reacción actúa reduciendo y eliminando potencialmente las moléculas de oxígeno presentes en las superficies del reactor 8 que pueden favorecer de otro modo la corrosión de los componentes metálicos, extendiendo de este modo la vida útil de los componentes del reactor.

Como se muestra en la FIG. 2, una configuración de inyector de solución de deposición convencional 12 puede incluir un patín de alimentación química 24 que suministra una solución de deposición al conducto de descarga de agua de alimentación 4a. El patín de alimentación química típicamente proporciona la solución de deposición química a temperaturas ambiente con un caudal de alrededor de 50-120 cm3/minuto y una presión típicamente menor que 8.618, 45 kPa (1250 psi) (por medio de bombas de desplazamiento positivo) . Un conducto de alimentación química 26 puede proporcionar la solución de deposición desde el patín de alimentación química 24 hasta la espita de inyección 20. Una o más válvulas de inyector 14 pueden estar incluidas en el conducto de alimentación química 26 para proporcionar cierre de la solución de deposición en el conducto de alimentación química 26. Típicamente, un tubo de escape 16 está incluido en la descarga de válvula 14. Una ensambladura soldada 18 puede conectar la espita de inyección 20 al tubo de escape 16 y al conducto de descarga de agua de alimentación 4a.

Debido a que un extremo distal de la espita de inyector 20 convencional puede extenderse solamente hasta una superficie interior del conducto de descarga de agua de alimentación 4a, el material depositado 22 puede formarse dentro del extremo de la espita de inyección 20. El material depositado 22 puede formarse en el punto de inyección 6, según la solución de deposición a temperatura ambiente (es decir, baja) se mezcla con flujo en remolino que se introduce del agua de alimentación de temperatura elevada y de velocidad elevada (que varía entre 126, 67 y 215, 56 ºC (260 y 420 ºF) con una velocidad de flujo de aproximadamente 3, 05-6, 10 metros/segundo (10-20 pies/segundo) ) que puede causar que la solución de deposición se descomponga en iones de platino que se depositen después dentro del extremo distal interior de la espita de inyección 20 (se destaca que el hexahidroxiplatinato de sodio, Na2Pt (OH) 6, comienza a descomponerse a temperaturas de 148, 89-260 ºC (300-500 ºF) ) . El bloqueo de la espita de inyección 20 causado por el material depositado 22 puede causar que las bombas de desplazamiento positivo incrementen la presión de inyección para proporcionar el caudal de inyección especificado. La presión puede incrementarse a la presión de diseño de la configuración de inyector 12, dando como resultado la terminación de una inyección antes de que esté inyectada toda la solución de deposición. Esto puede causar que una cantidad reducida del propio platino se deposite dentro del reactor 8. Además, el bloqueo de la espita de inyección 20 puede evitar la realización de la siguiente inyección programada (típicamente realizada una vez por año) , o requerir un cierre de reactor no planeado para eliminar el bloqueo. Además del bloqueo de la espita de inyección 20 por el material depositado 22 dentro de los puntos de inyección 6, puede ocurrir también extensión del material depositado 22 a lo largo de las superficies internas del conducto de agua de alimentación 4a ya que la solución de deposición que fluye lentamente es incapaz de escapar de la capa límite y entra en el flujo en masa del agua de alimentación. La extensión puede causar que se depositen cantidades significativas de iones de platino a lo largo del interior del conducto de agua de alimentación donde no se necesiten o deseen, lo que también puede reducir la cantidad de platino que alcanza el reactor 8.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones ejemplares proporcionan un procedimiento y un aparato para inyectar una solución de deposición dentro de un conducto de agua de alimentación de alta presión/alta temperatura. El procedimiento y aparato asegura que la solución de deposición se inyecta más allá de una capa límite de fluidos que viaja a través del conducto de agua de alimentación y dentro del flujo en masa asociado de fluidos. Inyectando la solución de deposición más allá de la capa límite, el bloqueo del inyector y la extensión de material depositado a lo largo de las superficies internas del conducto de agua de alimentación pueden mitigarse.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las características y ventajas anteriores y otras características y ventajas de realizaciones ejemplares llegarán a ser más patentes describiendo en detalle, las realizaciones de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos acompañantes están pensados para representar realizaciones ejemplares y no deberían interpretarse para limitar el alcance deseado de las reivindicaciones. Los dibujos acompañantes no se consideran como dibujados a escala a menos que se indique específicamente.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un reactor nuclear de agua en ebullición (BWR) convencional que incluye inyección de solución de deposición;

La FIG. 2 es una vista transversal de una configuración de un inyector de solución de deposición convencional;

La FIG. 3 es una vista transversal de una configuración de inyector de solución de deposición, de acuerdo con una realización ejemplar;

La FIG. 4A es una vista transversal de un extremo distal de un inyector, de acuerdo con una realización ejemplar; y

La FIG. 4B es una vista transversal, axial A-A del inyector de la FIG. 4A.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En el presente documento se exponen realizaciones ejemplares detalladas. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos desvelados en el presente documento son simplemente representativos para propósitos de describir realizaciones ejemplares. Las realizaciones de ejemplo pueden, sin embargo, realizarse en muchas formas alternativas y...

1. Un procedimiento de inyección de una solución de deposición dentro de un conducto de agua de alimentación a temperatura elevada, caracterizado porque comprende: determinar una profundidad de capa límite de fluido que fluye dentro del conducto de agua de alimentación,

formar un inyector,

formar una ranura de inyección en un extremo distal del inyector,

insertar el inyector por una cara del conducto de agua de alimentación,

extender el inyector dentro del conducto de agua de alimentación de tal forma que la ranura de inyección se extienda más allá de la profundidad de la capa límite, rotar el inyector para situar la ranura de inyección en un lado corriente abajo del inyector, en relación a una dirección del fluido que fluye dentro del tubo de agua de alimentación, inyectar la solución de deposición dentro del inyector y dentro del tubo de agua de alimentación.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la formación del inyector incluye conformar la sección transversal axial del inyector que tenga una forma oval con dos extremos ahusados agudos, estando la ranura de inyección situada en uno de los extremos ahusados agudos.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la formación del inyector incluye conformar la sección transversal axial del inyector que tenga una forma circular.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la extensión del inyector dentro del conducto de agua de alimentación incluye una longitud total del inyector que está extendida dentro del conducto de agua de alimentación que no es más del 20 % mayor que la profundidad de la capa límite.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la formación de la ranura de inyección incluye dimensionar el área de la sección transversal de la ranura de inyección para asegurar que una velocidad de flujo de la solución de deposición que sale de la ranura de inyección sea aproximadamente igual a una velocidad de flujo del fluido que fluye en el conducto de agua de alimentación.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: conectar el conducto de agua de alimentación a un reactor nuclear, estando el reactor nuclear situado

corriente abajo del inyector, en el que la solución de deposición es hexahidroxiplatinato de sodio.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, caracterizado porque la inyección de la solución de deposición dentro del inyector se lleva a cabo por medio de un patín de alimentación química y de bombas de desplazamiento positivo.

8. Un sistema para inyectar una solución de deposición dentro de un conducto de agua de alimentación a

temperatura elevada, caracterizado porque comprende:

un conducto de agua de alimentación configurado para dirigir un flujo de fluido a través del conducto,

un inyector con una ranura de inyección en un extremo distal que se extiende dentro del tubo de agua de alimentación configurada para inyectar una solución de deposición dentro del conducto de agua de alimentación, extendiéndose la ranura de inyección del inyector más allá de una profundidad esperada de la capa límite del flujo del fluido a través del conducto de agua de alimentación, estando situada la ranura de inyección en un lado corriente abajo del inyector, en relación a la dirección del flujo de fluido a través del conducto de agua de alimentación.

9. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque una sección transversal axial del inyector está conformada en forma oval con extremos ahusados agudos, estando situada la ranura de inyección en uno de los extremos ahusados agudos.

10. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque una sección transversal axial del inyector es una forma circular.

11. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque una longitud total de la parte del inyector que se extiende dentro del conducto de agua de alimentación no es más del 20 % mayor que la profundidad esperada de la capa límite del flujo de fluido a través del conducto de agua de alimentación.

12. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque un área de la sección transversal de la ranura de inyección está dimensionada para causar una velocidad de flujo de la solución de deposición que sale de la ranura de inyección que sea aproximadamente igual a una velocidad de flujo del flujo de fluido por el tubo de

agua de alimentación.

13. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque comprende adicionalmente:

un reactor nuclear conectado al conducto de agua de alimentación y situado corriente abajo del inyector, en el que la solución de deposición es hexahidroxiplatinato de sodio.

14. El sistema de la reivindicación 13, caracterizado porque comprende adicionalmente: un patín de alimentación química con bombas de desplazamiento positivo conectadas al inyector.

FIG. 4A

FIG. 4B