Dispositivo para manipular un conjunto de combustible.

Dispositivo para manipular un conjunto (3) de combustible, que comprende varias barras (4) de combustible,

que se extienden entre una parte inferior y una parte superior del conjunto (3) de combustible, una carcasa (5), que rodea y forma un canal (6) de flujo en el que están ubicadas las barras (4) de combustible, y un filtro de residuos (7) que está ubicado en la parte inferior del conjunto (3) de combustible,

en el que el dispositivo comprende

un dispositivo de levantamiento (15), que durante una operación de levantamiento está dispuesto para acoplarse con un conjunto (3) de combustible ubicado en una cuba (1) del reactor y para levantar el conjunto (3) de combustible hacia arriba y fuera de la cuba (1) del reactor,

un elemento de conducto (31), que está dispuesto para conectarse a la parte superior del conjunto (3) de combustible, y

una bomba (32), que está dispuesta para crear un flujo de agua a través del elemento de conducto (31) y el conjunto (3) de combustible durante la operación de levantamiento, y

el elemento de conducto (31) comprende una cubierta (36) que está dispuesta para que esté prevista en la parte superior del conjunto (3) de combustible, que define un paso para dicho flujo,

caracterizado por que la bomba (32) está dispuesta para proporcionar un flujo de un tamaño tal y que presenta una velocidad de flujo de al menos 0,5 m/s, que posibles partículas de residuos contenidas en y/o inmediatamente por debajo del filtro de residuos (7) al menos queden retenidas en y/o inmediatamente por debajo del filtro de residuos (7) durante la operación de levantamiento,

un elemento de recogida (33), que está conectado al elemento de conducto (31) y dispuesto para recoger las partículas de residuos que acompañan al flujo de agua a través del conjunto (3) de combustible, y

la cubierta (36) está adaptada para encerrar de manera hermética la parte superior del conjunto (3) de combustible.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2007/050563.

Solicitante: WESTINGHOUSE ELECTRIC SWEDEN AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 721 63 Västerås SUECIA.

Inventor/es: HELMERSSON, STURE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G21C19/10 SECCION G — FISICA.G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21C REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores híbridos fisión-fusión G21B; explosivos nucleares G21J). › G21C 19/00 Disposiciones para el tratamiento, para la manipulación, o para facilitar la manipulación, del combustible o de otros materiales utilizados en el interior del reactor, p. ej. en el interior de la vasija de presión. › Dispositivos de levantamiento o de izado adaptados para cooperar con los elementos combustibles o con el elemento de control.
  • G21C3/32 G21C […] › G21C 3/00 Elementos combustibles para reactor o sus conjuntos; Empleo de sustancias especificadas para utilización como elementos combustibles para reactores. › Haces de elementos combustibles en forma de agujas, de barras o de tubos paralelos.
  • G21C3/322 G21C 3/00 […] › Medios para influenciar el flujo del refrigerante a través o alrededor de los haces.

PDF original: ES-2527308_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo para manipular un conjunto de combustible.

Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a conjuntos de combustible para centrales nucleares y a la manipulación de conjuntos de combustible en relación con el apagado y mantenimiento de centrales nucleares. Especialmente, la presente invención se refiere a un dispositivo para manipular conjuntos de combustible según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento para manipular conjuntos de combustible, véase el documento DE 4238563. La invención se refiere especialmente a reactores de agua ligera y, en particular, a reactores de agua en ebullición, BWR.

Antecedentes de la invención y técnica anterior En tales reactores circula agua, cuyo propósito es actuar como refrigerante y moderador en el reactor nuclear en la central nuclear. Es importante mantener esta agua limpia de residuos. Si se permite que partículas de residuos acompañen al agua en el núcleo del reactor, las mismas pueden provocar defectos en las vainas de las barras de combustible, lo que puede conducir a defectos tales que el combustible nuclear, es decir uranio, se filtre hacia el agua. Naturalmente, las partículas de residuos también pueden provocar defectos en otros componentes en la central nuclear, por ejemplo en las bombas.

Por partículas de residuos deben entenderse en esta solicitud diferentes partículas tales como por ejemplo fragmentos metálicos, formados en relación con diversas reparaciones de componentes de la central, hilos metálicos u otras partículas extrañas que hayan entrado en la central desde fuera, objetos tales como tuercas, tornillos, herramientas pequeñas, etc. Partículas de residuos particularmente difíciles son aquellas con una forma alargada, es decir hilos o fragmentos delgados que pueden presentar una longitud de hasta aproximadamente 7-8 mm. Tales partículas de residuos tienden a juntarse más arriba en el conjunto de combustible, por ejemplo en separadores. Las partículas vibran en la corriente de refrigerante y pueden desgastar la vaina de la barra de combustible de modo que se origine un agujero.

Con el fin de resolver este problema, se conoce proporcionar algún tipo de filtro de residuos en la parte inferior de los conjuntos de combustible, que comprenden varias barras de combustible y que forman el núcleo del reactor. Un ejemplo de un filtro de residuos de este tipo se da a conocer en el documento WO 02/058075. El agua, que circula a través del reactor durante el funcionamiento de la central, pasa por esta parte inferior de los conjuntos de combustible hacia arriba desde abajo. Por tanto, posibles partículas de residuos pueden atraparse mediante un filtro de residuos de este tipo. Se impide al menos en cierta medida que las partículas de residuos se liberen del filtro de residuos y se transfieran de vuelta al agua debido al flujo del agua a través del filtro de residuos. Los filtros de residuos también están diseñan normalmente para dejar pasar partículas de residuos más pequeñas y, de esta manera, reducir el riesgo de que se obstruyan. El flujo a través de la parte inferior del conjunto de combustible es, durante un funcionamiento normal, de aproximadamente 2 m/s, aunque en el caso de una potencia reducida puede disminuirse a aproximadamente 1 m/s.

En relación con el apagado del reactor, el flujo de agua se mantiene al menos inicialmente debido al calor residual que está presente en el conjunto de combustible. También es posible, durante una fase inicial de la revisión, hacer funcionar las bombas de circulación principales de la central con una potencia relativamente baja suficiente para mantener un flujo de agua a través de los conjuntos de combustible. Cada conjunto de combustible está erigido en un asiento y el agua se guía, durante un funcionamiento normal, al interior del conjunto de combustible a través de un sellado. Sin embargo, cuando el conjunto de combustible debe retirarse y levantarse para sacarlo del reactor, se reducirá el flujo de agua, e incluso puede invertirse dependiendo de la velocidad con la que se levante hacia arriba el conjunto de combustible. Esta velocidad de levantamiento puede ascender, durante un apagado normal, a aproximadamente 1 m/s. Esto significa que la fuerza que se crea por el flujo y retiene las partículas de residuos en o inmediatamente por debajo del filtro de residuos, se reduce o cesa y que las partículas de residuos pueden caer del filtro de residuos. Por consiguiente, aumenta la tendencia de que se liberen las partículas y caigan de vuelta a la cuba del reactor. Esto significa que ya no hay ningún mecanismo para retirar las partículas de residuos del reactor y del sistema primario, sino que se acumularán cada vez más partículas de residuos en la cuba del reactor.

El documento US-A-5.383.226, que corresponde al documento DE-4238563, da a conocer un dispositivo para manipular un conjunto de combustible, que comprende varias barras de combustible que se extienden entre una parte inferior y una parte superior del conjunto de combustible y una carcasa que rodea las barras de combustible. El dispositivo comprende un dispositivo de levantamiento que está dispuesto durante una operación de levantamiento para acoplarse con un conjunto de combustible ubicado en una cuba del reactor y levantar el conjunto de combustible hacia arriba y sacarlo de la cuba del reactor. Un elemento de conducto está conectado a la parte superior del conjunto de combustible y una bomba está dispuesta para crear un flujo de líquido a través del conjunto de combustible y el elemento de conducto hasta un equipo de detección. El equipo de detección está adaptado para detectar productos de fisión en el agua, lo que puede indicar que una o varias barras de combustible son

defectuosas.

Sumario de la invención El objetivo de la presente invención es reducir la acumulación de partículas de residuos en la cuba del reactor.

Este objetivo se consigue mediante el dispositivo definido al inicio, que está caracterizado por los aspectos de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

Por tanto, por medio de un dispositivo de este tipo, puede garantizarse que la cantidad de partículas de residuos que se liberan durante la operación de levantamiento es muy pequeña. Por tanto, puede reducirse la cantidad de partículas de residuos acumuladas en la cuba del reactor. Durante los experimentos, el solicitante ha concluido que la velocidad de flotación de las partículas de residuos, es decir la velocidad con la que se hunden en el agua, asciende a aproximadamente 0, 1-0, 3 m/s. Esto significa que el flujo de agua creado a través del conjunto de combustible en la entrada del conjunto de combustible debe ascender a al menos 0, 5 m/s con el fin de poder garantizar que las partículas de residuos no caigan desde el filtro de residuos. Debe considerarse entonces la velocidad de levantamiento utilizada, según se ha visto anteriormente. La entrada del conjunto de combustible es su sección más delgada y, por consiguiente, determina si pueden caer las partículas de residuos.

Según una forma de realización de la invención, el dispositivo está dispuesto para controlar la bomba de tal manera que el flujo se mantiene durante toda la operación de levantamiento. Ventajosamente, el dispositivo también puede estar dispuesto para controlar la bomba de tal manera que el flujo se inicia tan pronto como se haya iniciado la operación de levantamiento.

Según una forma de realización adicional de la invención, el dispositivo de levantamiento comprende un elemento de agarre alargado, que está dispuesto para sumergirse en la cuba del reactor y acoplarse con el conjunto de combustible, estando prevista la bomba en el elemento de agarre. Un elemento de agarre de este tipo está disponible en la mayoría de las centrales nucleares actuales y también está muy adaptado para portar la bomba definida. Ventajosamente, la bomba puede estar prevista adyacente a la parte superior del conjunto de combustible.

Según una forma de realización adicional de la invención, el elemento de conducto está dispuesto para transferir el flujo a una posición fuera del conjunto de combustible. Por tanto, el flujo de agua puede transferirse de vuelta al agua en la cuba del reactor, puesto que las partículas de residuos quedan retenidas en el filtro de residuos.

Según la invención, el dispositivo comprende un elemento de recogida, que está conectado al elemento de conducto y dispuesto para recoger las partículas de residuos que acompañan al flujo de agua a través del conjunto de combustible. Por medio de un elemento de recogida de este tipo, que puede estar previsto aguas arriba o aguas abajo de la bomba, se atrapan y se recogen las partículas de residuos,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para manipular un conjunto (3) de combustible, que comprende varias barras (4) de combustible, que se extienden entre una parte inferior y una parte superior del conjunto (3) de combustible, una carcasa (5) , que rodea y forma un canal (6) de flujo en el que están ubicadas las barras (4) de combustible, y un filtro de residuos (7) que está ubicado en la parte inferior del conjunto (3) de combustible, en el que el dispositivo comprende un dispositivo de levantamiento (15) , que durante una operación de levantamiento está dispuesto para acoplarse con un conjunto (3) de combustible ubicado en una cuba (1) del reactor y para levantar el conjunto (3) de combustible hacia arriba y fuera de la cuba (1) del reactor, un elemento de conducto (31) , que está dispuesto para conectarse a la parte superior del conjunto (3) de combustible, y una bomba (32) , que está dispuesta para crear un flujo de agua a través del elemento de conducto (31) y el conjunto (3) de combustible durante la operación de levantamiento, y el elemento de conducto (31) comprende una cubierta (36) que está dispuesta para que esté prevista en la parte superior del conjunto (3) de combustible, que define un paso para dicho flujo, caracterizado por que la bomba (32) está dispuesta para proporcionar un flujo de un tamaño tal y que presenta una velocidad de flujo de al menos 0, 5 m/s, que posibles partículas de residuos contenidas en y/o inmediatamente por debajo del filtro de residuos (7) al menos queden retenidas en y/o inmediatamente por debajo del filtro de residuos (7) durante la operación de levantamiento, un elemento de recogida (33) , que está conectado al elemento de conducto (31) y dispuesto para recoger las partículas de residuos que acompañan al flujo de agua a través del conjunto (3) de combustible, y la cubierta (36) está adaptada para encerrar de manera hermética la parte superior del conjunto (3) de combustible.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo está dispuesto para controlar la bomba (32) de tal manera que el flujo se mantiene durante toda la operación de levantamiento.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que el dispositivo está dispuesto para controlar la bomba (32) de tal manera que el flujo se inicie tan pronto como se haya iniciado la operación de levantamiento.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de levantamiento (15) comprende un elemento de agarre (18) alargado que está dispuesto para ser sumergido en la cuba (1) del reactor y acoplarse con el conjunto (3) de combustible, estando la bomba (32) prevista en el elemento de agarre (18) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que la bomba (32) está prevista adyacente a la parte superior del conjunto (3) de combustible.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de conducto

(31) está dispuesto para transferir el flujo a una posición fuera del conjunto (3) de combustible.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de recogida (33) comprende un filtro (34) .

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de recogida (33) comprende un contenedor (35) .

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el filtro de residuos (7) está previsto de tal manera que toda el agua que fluye al interior del canal (6) de flujo fluya a través del filtro de residuos (7) .

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de levantamiento (15) está dispuesto para transportar el conjunto (3) de combustible levantado hasta un depósito (11) de agua a una cierta distancia de la cuba (1) del reactor, estando el dispositivo dispuesto para controlar la bomba

(32) de tal manera que el flujo se mantenga durante la totalidad de este transporte.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por que el dispositivo está dispuesto para controlar la 6

bomba (32) de tal manera que el flujo de agua a través del conjunto (3) de combustible se invierta en una posición, en la que pueden depositarse las partículas de residuos.

12. Procedimiento para manipular un conjunto de combustible utilizando un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende varias barras de combustible, que se extienden entre una parte inferior y una parte superior del conjunto de combustible, una carcasa, que rodea y forma un canal de flujo, en el que están ubicadas las barras de combustible, y un filtro de residuos, que está ubicado en la parte inferior del conjunto de combustible, en el que el procedimiento comprende las etapas siguientes:

realizar un acoplamiento con un conjunto de combustible ubicado en una cuba del reactor, conectar un elemento de conducto a la parte superior del conjunto de combustible, levantar el conjunto de combustible hacia arriba y fuera de la cuba del reactor durante una operación de 15 levantamiento, crear un flujo de agua a través del elemento de conducto y el conjunto de combustible durante la operación de levantamiento, presentando el flujo un tamaño tal y una velocidad de flujo de al menos 0, 5 m/s, que posibles partículas de residuos contenidas en y/o inmediatamente por debajo del filtro de residuos al menos quedan retenidas en y/o inmediatamente por debajo del filtro de residuos durante la operación de levantamiento.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que el flujo se mantiene durante toda la operación de levantamiento.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado por que el flujo se inicia tan pronto como se haya iniciado la operación de levantamiento.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que el flujo de agua se transporta a una posición fuera del conjunto de combustible. 30

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que se recogen las partículas de residuos que acompañan al flujo de agua a través del conjunto de combustible.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado por que el conjunto de

combustible levantado se transporta hasta un depósito de agua a una cierta distancia de la cuba del reactor y el flujo se mantiene durante todo este transporte.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado por que el flujo de agua a través del conjunto de combustible se invierte en una posición, en la que pueden depositarse las partículas de residuos. 40


 

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