Dispositivo para la eliminación de partículas sólidas a partir del líquido de refrigeración que circula en el circuito primario de un reactor nuclear.

Dispositivo para la eliminación de partículas sólidas (22) a partir del líquido de refrigeración (K) que es circulado en el circuito primario de un reactor nuclear,

particularmente de un reactor nuclear de agua en ebullición, que está configurado en sus dimensiones y formas geométricas de tal modo que puede ser utilizado como un elemento combustible configurado para este reactor nuclear, en lugar de un elemento combustible de este tipo, en una posición de elemento combustible vacío (44,46) del núcleo (28) del reactor nuclear, y presentando una estructura de soporte (8) que se extiende en una dirección longitudinal (6), en la que está dispuesto al menos un separador (10), caracterizado porque el separador (10) es un separador de flujo en el que se realiza una separación del líquido de refrigeración (K) y las partículas sólidas (22) por la acción de una fuerza centrífuga o de gravedad.

Dispositivo para la eliminación de partículas sólidas a partir del líquido de refrigeración que circula en el circuito primario de un reactor nuclear

Dispositivo para la eliminación de partículas sólidas a partir del líquido de refrigeración que circula en el circuito primario de un reactor nuclear, particularmente en el circuito primario de un reactor nuclear de agua en ebullición. El invento trata además, de un núcleo del reactor de un reactor nuclear con un dispositivo de este tipo.

A través de trabajos de mantenimiento en el circuito primario de un reactor nuclear, es posible que cuerpos extraños en forma de pequeñas partículas sólidas lleguen al circuito primario y que circulen constantemente con el medio de refrigeración. Estas partículas sólidas se depositan en las zonas muertas de la corriente y en las columnas, y pueden conducir a un enganchamiento o a dificultar el acceso a las piezas a desmontar durante las operaciones de mantenimiento. Además, estas partículas sólidas pueden conducir a un aumento de la erosión en las columnas estrechas a través de las que circula el líquido de refrigeración.

Por el documento EP 0 432 738 B1 se conoce que para evitar daños por erosión o abrasión causados por cuerpos extraños en las barras combustibles de un elemento combustible para un reactor de agua en ebullición, se dispone debajo de la placa base del elemento combustible, un filtro en forma de una placa perforada o un tamiz en forma de embudo, que impide la entrada de cuerpos extraños en el elemento combustible. En el modelo de fabricación con el tamiz en forma de embudo que presenta en el centro un canal abierto, están dispuestas aguas arriba a éste, álabes conductores que producen un flujo de turbulencia y evitan que partículas extrañas fluyan hacia el canal central libre.

Con dicha placa perforada o con un tamiz en forma de embudo, es posible evitar la intrusión de partículas extrañas en los espacios entre las barras combustibles. Un problema, es sin embargo, que un filtro de este tipo puede ser parcialmente obstruido, influyendo negativamente en las condiciones de flujo en el elemento combustible. Por lo tanto, para evitar problemas desde un principio con las partículas extrañas, es generalmente deseable limpiar el líquido de refrigeración a través de un sistema de filtro para reducir desde el inicio la cantidad de dichas partículas extrañas en el medio de refrigeración.

En este caso se ha demostrado que los sistemas de filtro existentes en las plantas de energía nuclear para limpiar el líquido de refrigeración, no son suficientes para eliminar las partículas sólidas a partir del circuito del líquido de refrigeración, ya que se pudo observar que incluso después de la aplicación de dicha limpieza, se acumulan nuevamente partículas sólidas en la puntos mencionados anteriormente.

Por el documento JP 56117194 A se conoce el uso de un dispositivo de filtro en el núcleo del reactor en lugar de un elemento combustible, que presenta la misma forma externa de un elemento combustible a fin de eliminar de esta manera partículas extrañas desde el interior del circuito del líquido de refrigeración durante el funcionamiento del reactor.

El invento se basa ahora en el objeto de proporcionar un dispositivo con el que es posible eliminar con seguridad de una manera sencilla, las partículas sólidas dispuestas en el líquido de refrigeración que circula en el circuito primario de un reactor nuclear, particularmente de un reactor nuclear de agua en ebullición.

Este objeto se consigue según el invento con un dispositivo que tiene las características de la reivindicación 1. De acuerdo con estas características, el dispositivo está configurado respecto a sus dimensiones y formas geométricas, de tal modo que puede ser utilizado como un elemento combustible configurado para este reactor nuclear, en lugar de un elemento combustible de este tipo en una posición del elemento combustible vacío del núcleo del reactor nuclear, y presentando una estructura de soporte que se extiende en una dirección longitudinal en la que está dispuesto al menos un separador. Mediante esta medida, se proporciona un dispositivo de filtro o de limpieza que es eficaz durante toda la duración de la operación normal del reactor nuclear, y a través de este largo período de uso elimina gradual- y eficazmente tales partículas sólidas del líquido de refrigeración circulado, es decir, son separadas de la corriente del líquido refrigerante, depositándose en el dispositivo durante el funcionamiento de la planta de energía nuclear. El dispositivo se puede retirar y limpiar, por ejemplo, al final de un ciclo de funcionamiento, como un elemento combustible desde el interior del núcleo del reactor en el contexto de trabajos de servicio y mantenimiento convencional. Una vez eliminadas las partículas sólidas depositadas en su interior, el dispositivo se puede utilizar de nuevo en la misma o en otra posición del elemento combustible vacío para reanudar su funcionamiento después de la puesta en marcha del reactor nuclear. Alternativamente, también es posible que el dispositivo completo sea eliminado como un elemento combustible consumido, cuando haya sido utilizado, por ejemplo, durante varios ciclos de explotación.

Como separadores se han previsto separadores de flujo en los que se produce una separación del líquido de refrigeración y las partículas sólidas por la acción de la gravedad o una fuerza centrífuga. Mediante el uso de un separador de flujo son posibles configuraciones de diseño que tienen una baja resistencia al flujo en caso de un efecto de separación suficiente.

Preferentemente está dispuesta en la estructura de soporte una pluralidad de separadores situados sucesivamente en dirección longitudinal.

En el caso de la estructura de soporte, se trata en particular de una caja hueca. Tal dispositivo es particularmente adecuado para su uso en un reactor nuclear de agua en ebullición.

En una configuración particularmente preferente del invento está previsto como separador, un inserto provisto de una abertura de entrada para el líquido de refrigeración que se puede insertar en la estructura de soporte, presentando opuesto y separado de la abertura de entrada, un dispositivo de desvió para desviar el líquido de refrigeración, y que está provisto de una zona de almacenamiento para la recogida de las partículas sólidas separadas por la fuerza centrífuga durante el desvío. Un separador de este tipo presenta un diseño constructivo sencillo que se puede producir con poco esfuerzo técnico y se adapta flexiblemente a los requisitos específicos de la planta de energía nuclear.

Si el dispositivo de desvío es un separador centrífugo, en particular en forma de un álabe fijo que proporciona al líquido de refrigeración que fluye en la dirección longitudinal dentro de la estructura de soporte, un remolino en torno a esta dirección longitudinal, se logra una alta eficiencia de separación con una baja resistencia al flujo y mínima tendencia a vibraciones inducidas por el flujo.

En un modelo de fabricación preferente adicional están dispuestos sucesivamente una pluralidad de separadores en dirección longitudinal que están conectados entre sí de manera desmontable. Una pila conformada de esta manera se puede incorporar en su totalidad de forma especialmente sencilla en la estructura de soporte o retirarla de ésta.

Si múltiples separadores están dispuestos longitudinalmente uno detrás del otro, los cuales son estructuralmente diferentes entre sí para lograr un efecto de separación diferente, pueden separar con un elevado grado de eficiencia en un único dispositivo, partículas sólidas que difieren geométrica- y físicamente unas de otras, a partir del líquido de refrigeración.

Si la resistencia al flujo del dispositivo es al menos aproximadamente igual a la resistencia al flujo de un elemento combustible, las condiciones hidráulicas en el entorno del dispositivo frente a un funcionamiento con un elemento combustible insertado son influenciadas en cualquier caso en un grado razonable.

En el caso de un núcleo del reactor de un reactor nuclear, en el que se utiliza un dispositivo según el invento en una posición de un elemento combustible vacío, se encuentra éste preferentemente en el borde, en particular, en una posición de esquina, ya que los elementos combustibles que se encuentran en estas posiciones tienen la menor potencia en el núcleo, y por lo tanto la reducción del rendimiento global del núcleo es la más baja, si un elemento combustible de este tipo se sustituye por el dispositivo según el invento.

Para mayor ilustración del invento se hace referencia al ejemplo de fabricación... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la eliminación de partículas sólidas (22) a partir del líquido de refrigeración (K) que es circulado en el circuito primario de un reactor nuclear, particularmente de un reactor nuclear de agua en ebullición, que está configurado en sus dimensiones y formas geométricas de tal modo que puede ser utilizado como un elemento combustible configurado para este reactor nuclear, en lugar de un elemento combustible de este tipo, en una posición de elemento combustible vacío (44, 46) del núcleo (28) del reactor nuclear, y presentando una estructura de soporte (8) que se extiende en una dirección longitudinal (6) , en la que está dispuesto al menos un separador (10) , caracterizado porque el separador (10) es un separador de flujo en el que se realiza una separación del líquido de refrigeración (K) y las partículas sólidas (22) por la acción de una fuerza centrífuga o de gravedad.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que en la estructura de soporte (8) están dispuestos sucesivamente en dirección longitudinal (6) una pluralidad de separadores (10) .

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que los separadores (10) están conectados entre sí de forma desmontable.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que como estructura de soporte (8) está prevista una caja hueca.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el que está previsto un inserto como separador (10) provisto de una abertura de entrada (14) para el líquido de refrigeración (K) que se puede insertar en la estructura de soporte, presentando opuesto y separado de la abertura de entrada (14) , un dispositivo de desvío (18) para desviar el líquido de refrigeración (K) , y que está provisto de una zona de almacenamiento para la recogida de las partículas sólidas (22) separadas por la fuerza centrífuga durante el desvío.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el que está previsto un separador centrífugo (22) como dispositivo de desvío (18) , proporcionando al líquido de refrigeración (K) que fluye en dirección longitudinal (6) de la estructura de soporte (8) , un movimiento de rotación alrededor de dicha dirección longitudinal (6) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que el dispositivo de desvío (18) comprende al menos una pala fija (28) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el que una pluralidad de separadores (10) están dispuestos sucesivamente en dirección longitudinal (6) , que para obtener un efecto de separación diferente presentan un diseño diferenciado entre sí.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, cuya resistencia al flujo corresponde al menos aproximadamente a la resistencia al flujo de un elemento combustible.

10. Núcleo del reactor de un reactor nuclear 40, particularmente de un reactor nuclear de agua en ebullición, con un dispositivo dispuesto en su interior en una posición de elemento combustible vacío (44, 46) según una de las reivindicaciones precedentes.

11. Núcleo del reactor de un reactor según la reivindicación 10, en el que el dispositivo está colocado en una posición del elemento combustible (44, 46) dispuesta en el borde.

12. Núcleo del reactor de un reactor según la reivindicación 10 o 11, en el que el dispositivo está colocado en una posición de esquina (46) .