Conjunto de barras de combustible para reactores nucleares.

Una barra de múltiples segmentos de un haz de combustible de un reactor nuclear,

comprendiendo la barra de múltiples segmentos:

una pluralidad de segmentos de barra (110), estando los segmentos de barra acoplados de forma amovible entre sí mediante estructuras de acoplamiento (300) en una dirección axial;

una diana de irradiación (620) dispuesta dentro de al menos uno de los segmentos de barra; y

al menos una porción de al menos una estructura de acoplamiento que incluye uno o más materiales de absorción de neutrones; caracterizada porque:

el uno o más materiales de absorción de neutrones incluye un mismo material que la diana de irradiación.

Conjunto de barras de combustible para reactores nucleares Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a reactores nucleares y, más particularmente, a un conjunto de barras para un reactor nuclear.

Descripción de la técnica relacionada

La configuración actual para la generación de isótopos dentro de haces normales de combustible de producción de, por ejemplo, un reactor de agua en ebullición implica la colocación de una barra de múltiples segmentos en al menos uno de las ubicaciones de barras de combustible. Al menos un segmento de la barra de múltiples segmentos incluye isótopos diana. Otros segmentos también pueden incluir isótopos diana, pero a cambio pueden incluir combustible nuclear. Existen puntos de conexión entre los segmentos axialmente adyacentes, y no se pueden colocar isótopos o combustible nuclear en los puntos de conexión. Como resultado, las barras de combustible adyacentes a estas barras de múltiples segmentos experimentan un aumento de la potencia relativa en las elevaciones de los puntos de conexión. Actualmente esto se aborda limitando el enriquecimiento en las barras de combustible adyacentes. La limitación de enriquecimiento puede dar lugar a reducciones de rendimiento nuclear para esas barras de combustible.

El documento US 2009/0122946 A1 divulga un conjunto de barra de un haz de combustible de un reactor nuclear. El documento US 2010/0030008 A1 divulga barras de restos segmentadas para la manipulación de restos nucleares y los procedimientos de uso y fabricación de tales barras de restos segmentadas.

Sumario de la invención

Realizaciones ejemplares de la presente invención se refieren a un conjunto de barras de un haz de combustible de

un reactor nuclear.

En consecuencia, se proporciona una barra de múltiples segmentos para un haz de combustible de un reactor nuclear, estando la barra en conformidad con la reivindicación 1 en el presente documento.

El material de absorción de neutrones no es combustible nuclear, y puede ser el mismo material que o incluir el mismo material que la diana de irradiación. Mediante la inclusión de un material de absorción de neutrones en la estructura de acoplamiento, un aumento de potencia relativa en las elevaciones de los puntos de conexión entre segmentos de la barra puede ser reducido y/o eliminado. Como resultado, el enriquecimiento en las barras de combustible adyacentes no necesita ajustarse, y las reducciones de rendimiento nuclear pueden ser mitigadas y/o eliminadas.

Otra realización proporciona un haz de combustible para su uso en un reactor nuclear. El haz de combustible incluye una pluralidad de barras, y al menos una de las barras es una barra de múltiples segmentos como se describió anteriormente.

También se describe un procedimiento de fabricación de una barra de múltiples segmentos. El procedimiento incluye la colocación de al menos una diana de irradiación dentro de al menos uno de una pluralidad de segmentos de barra, y el acoplamiento de la pluralidad de segmentos de barra entre sí en una dirección axial por medio de las estructuras de acoplamiento para formar la barra de múltiples segmentos. Al menos una porción de al menos una estructura de acoplamiento incluye un material de absorción de neutrones.

También se describe un procedimiento de fabricación de un haz de combustible. El procedimiento incluye la formación de una pluralidad de barras, en donde al menos una de las barras es una barra de múltiples segmentos. Esta etapa de formación incluye la colocación de al menos una diana de irradiación dentro de al menos uno de una pluralidad de segmentos de barra, y el acoplamiento de la pluralidad de segmentos de barra entre sí en una dirección axial a través de las estructuras de acoplamiento para formar la barra de múltiples segmentos. Al menos una porción de al menos una estructura de acoplamiento incluye un material de absorción de neutrones. El procedimiento incluye además la formación de un haz de combustible que incluye al menos un separador y la pluralidad de barras mediante la colocación de la pluralidad de barras en el al menos un separador de tal manera que cada separador contacta directamente sólo con las estructuras de acoplamiento a lo largo de la longitud axial de la barra de múltiples segmentos.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se hará más evidente mediante la descripción, en detalle, de realizaciones ejemplares de la misma con referencia al dibujo adjunto, en el que los elementos similares están representados por números de referencia similares, que se dan a modo de ilustración solamente y por lo tanto no limitan las realizaciones

ejemplares de la presente invención.

La figura 1A ilustra un haz de combustible ejemplar de un reactor nuclear.

La figura 1B ilustra un área de contacto del separador con la barra dentro del haz de combustible, que muestra donde los restos podrían alojarse o ser arrastrados dentro del haz de combustible de la figura 1 A.

La figura 1C ilustra un separador que está restringido entre las lengüetas a una barra de agua con lengüetas y las áreas de contacto dentro de un separador, donde los restos se podrían alojar o ser arrastrados dentro del haz de combustible de la figura 1 A.

La figura 2A ilustra un conjunto de barras de un haz de combustible de acuerdo con una realización ejemplar de

la invención.

La figura 2B ¡lustra una vista en despiece ordenado de una porción de la figura 2A para ilustrar el conjunto de

barras con mayor detalle.

Las figuras 3A y 3B son perfiles en perspectiva y en vista lateral que ilustra el subconjunto adaptador macho para el conjunto de barras de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.

Las figuras 4A y 4B son perfiles en perspectiva y en vista lateral que ilustra el subconjunto de adaptador hembra de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención.

Las figuras 5A y 5B son perfiles en perspectiva y en vista lateral que ilustra una pieza de extremo inferior a modo de ejemplo del conjunto de barra de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.

Las figuras 6A-6E son vistas que ¡lustran un conjunto de recipiente a modo de ejemplo con contenidos adaptados para la inserción en un segmento dado de la barra del conjunto de barras, de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.

La figura 7 ¡lustra un conjunto de barras de un haz de combustible de acuerdo con otra realización ejemplar de la invención.

Las figuras 8A-B son vistas que ilustran un subconjunto adaptador para el conjunto de barras de acuerdo con otra realización ejemplar de la invención.

Las figuras 9A-B son vistas que ilustran un mini-subconjunto para el conjunto de barras de acuerdo con otra realización ejemplar de la invención.

Las figuras 10A-B son vistas que ilustran un adaptador de enchufe de extremo superior para el conjunto de barras de acuerdo con otra realización ejemplar de la presente invención.

Las figuras 11A-B son vistas que ilustran un adaptador de enchufe de extremo inferior para el conjunto de barras de acuerdo con otra realización ejemplar de la presente invención.

Las figuras 12A-C son vistas que ¡lustran un subconjunto adaptador para el conjunto de barras de acuerdo con otra realización ejemplar de la invención.

La figura 13 es una vista en detalle de una barra segmentada de un ejemplo de realización.

Las figuras 14A-C y 15A-C ilustran estructuras adicionales de acoplamiento de un ejemplo de realización. Descripción detallada de las realizaciones ejemplares

La figura 1A ilustra un haz de combustible ejemplar de un reactor nuclear tal como un BWR. Un haz de combustible 10 puede incluir un canal exterior 12 que rodea a una placa de anclaje superior 14 y una placa de anclaje inferior 16. Una pluralidad de barras de combustible de longitud total 18 y/o barras de combustible de longitud parcial 19 puede estar dispuesta en una matriz dentro del haz de combustible 10 y pasar a través de una pluralidad de separadores (también conocidos como rejillas separadoras) 20 verticalmente espaciados uno de otro para mantener las barras 18, 19 en la matriz dada de los mismos.

Las barras de combustible 18 y 19 con al menos un par de barras de agua 22 y 24 se pueden mantener en relación espaciada entre sí en el haz de combustible 10 por una pluralidad de separadores 20 proporcionados en diferentes posiciones axiales en el haz de combustible 10 con el fin de definir pasajes para el flujo de refrigerante del reactor entre las barras de combustible 18, 19 en el haz de combustible 10. Pueden ser típicamente entre cinco y ocho... [Seguir leyendo]

1. Una barra de múltiples segmentos de un haz de combustible de un reactor nuclear, comprendiendo la barra de múltiples segmentos:

una pluralidad de segmentos de barra (110), estando los segmentos de barra acoplados de forma amovible entre

sí mediante estructuras de acoplamiento (300) en una dirección axial;

una diana de irradiación (620) dispuesta dentro de al menos uno de los segmentos de barra; y

al menos una porción de al menos una estructura de acoplamiento que incluye uno o más materiales de

absorción de neutrones; caracterizada porque:

el uno o más materiales de absorción de neutrones incluye un mismo material que la diana de irradiación.

2. La barra de la reivindicación 1, en la que la pluralidad de segmentos de barra incluye al menos un primer segmento de barra acoplado de manera amovible a un segundo segmento de barra, teniendo el primer segmento de barra un elemento de conexión macho (330), y teniendo el segundo segmento de barra un elemento de conexión hembra (350) que recibe el elemento de conexión macho.

3. La barra de la reivindicación 1, en la que la pluralidad de segmentos de barra incluye al menos un primer segmento de barra acoplado de forma amovible a un segundo segmento de barra, teniendo el primer segmento de barra un primer elemento de conexión macho (1402), teniendo el segundo segmento de barra un segundo elemento de conexión macho (1406), y un elemento de manguito (1404) que tiene un primer elemento de conexión hembra y un segundo elemento de conexión hembra, recibiendo el primer elemento de conexión hembra el primer elemento de conexión macho y recibiendo el segundo elemento de conexión hembra el segundo elemento de conexión macho.

4. La barra de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en la que las una o más combinaciones de materiales de absorción de neutrones no es combustible nuclear.

5. La barra de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en la que las una o más combinaciones de materiales de absorción de neutrones absorbe neutrones a una tasa equitativa al material de la diana de irradiación.

6. La barra de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en la que las una o más combinaciones de materiales de absorción de neutrones tiene un peso atómico mayor que 3.

7. La barra de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que

al menos un segmento de barra contiene al menos un conjunto de recipiente (600), incluyendo el conjunto de recipiente,

un primer extremo (611), un segundo extremo (612), la diana de irradiación (620), y

una tapa de extremo (630) configurada para fijarse a al menos uno del primer y el segundo extremo para sellar la diana de irradiación en el interior del conjunto de recipiente.

8. La barra de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la diana de irradiación incluye uno de Cobalto Co-59, Molibdeno-99, Cromo-50, Cobre-63, Disprosio-164, Erbio-168, Holmio-165, Yoduro-130, lridio-191, Hierro-58, Lutecio-176, Paladio-102, Fósforo-31, Potasio-41, Renio-185, Samario-152, Selenio-74, Sodio-23, Estroncio-88, lterbio-168, lterbio-176 , ltrio-89, y Xenón-132.