Rejilla de soporte de un conjunto de combustible nuclear.

Una rejilla de soporte para un conjunto de combustible nuclear,

formando dicha rejilla de soporte células (94) de soporte para mantener una separación lateral entre las varillas (66) de combustible de una matriz separada paralela de una pluralidad de varillas alargadas (66) de combustible nuclear, y que comprende:

una pluralidad de flejes alargados (86, 88) que se cruzan que definen las células (94) de soporte en la intersección de cada uno de los cuatro flejes adyacentes (86, 88) que rodean las varillas (66) de combustible nuclear, una longitud de cada fleje (86, 88) en su dimensión alargada, entre las intersecciones de los cuatro flejes adyacentes que forman una pared (100) que tiene un borde anterior inferior (104) y un borde posterior superior (106), estando dotado al menos uno o ambos del borde anterior (104) y del borde posterior (106) de un contorno inclinado que varía la elevación del borde anterior (104) y/o del borde posterior (106) a medida que el borde anterior o posterior se extiende por la pared (100) longitudinalmente en la longitud del fleje (86, 88), en la que

al menos uno del borde anterior (104) y del borde posterior (106) de al menos una pared (100) de al menos algunas de las células (94) que rodean las varillas de combustible empezando en una primera elevación en una primera de las intersecciones entre los flejes (86, 88) y se extienden a lo largo de la dimensión alargada del fleje correspondiente hasta una segunda elevación, y se extienden desde la segunda elevación hasta una tercera elevación antes de la intersección con un fleje ortogonal adyacente siendo la tercera elevación distinta de la segunda elevación, y

la segunda elevación es más alta que las elevaciones primera y tercera en el borde anterior (104) y la segunda elevación es más baja que las elevaciones primera y tercera en el borde posterior (106), caracterizada porque

el borde anterior inferior (104) y el borde posterior superior (106) se encuentran en el plano del fleje correspondiente (86, 88).

Rejilla de soporte de un conjunto de combustible nuclear Solicitudes relacionadas

La presente solicitud es continuación en parte de la solicitud con n° de serie 12/495.873, presentada el 1 de julio de 2009.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención está relacionada, en general, con un conjunto de combustible de reactor nuclear y, más en particular, con un conjunto de combustible nuclear que emplea una rejilla espadadora que minimiza la vibración inducida por el flujo.

2. Descripción de la técnica relacionada

El lado primario de los sistemas de generación de energía de reactor nuclear que son refrigerados con agua a presión comprende un circuito cerrado que está aislado y con relación de intercambio de calor con un circuito secundario para la producción de energía útil. El lado primario comprende la vasija del reactor, que encierra una estructura interna de núcleo que soporta una pluralidad de conjuntos de combustible que contienen material fisionable, el circuito primario en el interior de generadores de vapor de intercambio de calor, el volumen Interno de un presurizador, bombas y tuberías para hacer circular agua a presión; conectando las tuberías cada uno de los generadores de vapor y de las bombas con la vasija del reactor Independientemente. Cada una de las partes del lado primario que comprende un generador de vapor, una bomba y un sistema de tuberías que están conectadas a la vasija forman un bucle del lado primario.

Con fines ilustrativos, la Figura 1 muestra un sistema primario simplificado de reactor nuclear, que Incluye una vasija 10 del reactor generalmente cilindrico que tiene una cabeza 12 de la vasija que encierra un núcleo 14. Se bombea un refrigerante líquido del reactor, tal como agua, al interior de la vasija 10 por medio de la bomba 16 a través del núcleo 14 en el que se absorbe energía térmica y es descargado a un intercambiador 18 de calor, denominado, normalmente, generador de vapor, en el que se transfiere calor a un circuito de utilización (no mostrado), tal como un generador de turbina accionado por vapor. Entonces, se devuelve el refrigerante del reactor a la bomba 16, completando el bucle primario. Normalmente, una pluralidad de los bucles descritos anteriormente está conectada a una única vasija 10 del reactor por medio de tuberías 20 de refrigerante del reactor.

En la Figura 2 se muestra con más detalle un diseño ejemplar de reactor. Además del núcleo 14 que consiste en una pluralidad de conjuntos verticales paralelos 22 de combustible de extensión similar, para los fines de la presente descripción, se pueden dividir las otras estructuras Internas de la vasija en los componentes Internos Inferiores 24 y en los componentes internos superiores 26. En diseños convencionales, la función de los componentes Internos inferiores es soportar, alinear y guiar componentes e instrumentación del núcleo al Igual que dirigir el flujo en el interior de la vasija. Los componentes internos superiores limitan o proporcionan una limitación secundaria para los conjuntos 22 de combustible (de los cuales solo se muestran dos en aras de la sencillez en la Figura 2), y soportar y guiar los componentes e instrumentación, tales como las varillas 28 de control. En el reactor ejemplar mostrado en la Figura 2, el refrigerante entra en la vasija 10 del reactor a través de una o más toberas 30 de entrada, fluye descendentemente a través de una zona anular entre la vasija y el barrilete 32 del núcleo, se lo hace girar 180° en una cámara inferior 34, pasa hacia arriba a través de una placa Inferior 37 de soporte y una placa Inferior 36 del núcleo sobre la que se asientan los conjuntos de combustible y a través y en torno de los conjuntos. En algunos diseños, la placa inferior 37 de soporte y la placa Inferior 36 del núcleo son sustituidas por una única estructura, teniendo una placa inferior de soporte del núcleo la misma elevación que 37. El flujo refrigerante a través del núcleo y el área circundante 38 es normalmente grande, del orden de 1.500.000 litros por minuto con una velocidad de aproximadamente 6 metros por segundo. La caída resultante de la presión y las fuerzas de rozamiento tienden a provocar que asciendan los conjuntos de combustible, movimiento que está limitado por medio de los componentes internos superiores, incluyendo una placa superior circular 40 del núcleo. El refrigerante que sale del núcleo 14 fluye por la cara inferior de la placa superior 40 del núcleo y hacia arriba a través de una pluralidad de perforaciones 42. Entonces, el refrigerante fluye hacia arriba y radialmente hasta una o más toberas 44 de salida.

Los componentes internos superiores 26 pueden estar soportados en la vasija o la cabeza de la vasija e incluyen un conjunto superior 46 de soporte. Se transmiten cargas entre el conjunto superior 46 de soporte y la placa superior 40 del núcleo, principalmente por medio de una pluralidad de columnas 48 de soporte. Flay alineadas una columna de soporte por encima de un conjunto seleccionado 22 de combustible y perforaciones 42 en la placa superior 40 del núcleo.

Se guían varillas 28 de control amovibles de forma rectilínea, que normalmente incluyen un eje motor 50 y un conjunto 52, tipo araña, de varillas de veneno neutrónico, a través de los componentes internos superiores 26 y

formando conjuntos alineados 22 de combustible por medio de tubos guía 54 de las varillas de control. Los tubos guia están unidos fijamente al conjunto superior 46 de soporte y a la parte superior de la placa superior 40 del núcleo. La disposición de columna 48 de soporte ayuda a retardar la deformación del tubo guía en condiciones de accidente que podrían afectar de forma perjudicial a la capacidad de inserción de la varilla de control.

La Figura 3 es una vista en alzado, representada en forma acortada verticalmente, de un conjunto de combustible designado de forma general por medio del número 22 de referencia. El conjunto 22 de combustible es el tipo utilizado en un reactor de agua a presión y tiene un esqueleto estructural que, en su extremo Inferior incluye una tobera Inferior 58. La tobera inferior 58 soporta el conjunto 22 de combustible en una placa inferior 60 del núcleo en la reglón del núcleo del reactor nuclear (la placa Inferior 60 del núcleo está representada por medio del número 36 de referencia en la Figura 2). Además de la tobera Inferior 58, el esqueleto estructural del conjunto 22 de combustible también incluye una tobera superior 62 en su extremo superior y un número de tubos guía o manguitos 84 que se alinean con los tubos guía 54 en los componentes Internos superiores. Los tubos guía o manguitos 84 se extienden longitudinalmente entre las toberas inferior y superior 58 y 62 y están fijados de forma rígida a las mismas en extremos opuestos.

El conjunto 22 de combustible incluye, además, una pluralidad de rejillas transversales 64 separadas axialmente a lo largo de los manguitos guía 84, y están montadas en los mismos, y una matriz organizada de varillas alargadas 66 de combustible separada transversalmente y soportada por las rejillas 64. En la Figura 4 se muestra una vista en planta de una rejilla 64 sin los manguitos guía 84 ni la varilla 66 de combustible. Los manguitos guía 84 pasan a través de las células marcadas 96 y las varillas de combustible ocupan las células 94. Como puede verse en la Figura 4, las rejillas 64 están formadas convencionalmente de una matriz de flejes ortogonales 86 y 88 que están intercalados en un patrón de huevera, definiendo la superficie de contacto adyacente de cuatro flejes células de soporte aproximadamente cuadradas a través de las cuales están soportadas las varillas 66 de combustible en las células 94 en una relación separada transversal entre sí. En muchos diseños, se estampan resortes 90 y pestañas 92 en las paredes opuestas de los flejes que forman las células 94 de soporte. Los resortes y pestañas se extienden de forma radial hacia el interior de las células de soporte y capturan la varilla 66 de combustible entre los mismos; ejerciendo presión sobre la vaina de las varillas de combustible para mantener en su posición a las varillas. La matriz ortogonal de flejes 86 y 88 está soldada en cada extremo del fleje a un fleje limítrofe 98 para completar la estructura 64 de la rejilla. Además, el conjunto 22, según se muestra en la Figura 3, tiene un tubo 68 de instrumentación ubicado en el centro del mismo que se extiende entre las toberas inferior y superior 58 y 62, y está capturado por las mismas. Con tal disposición de piezas, el conjunto 22 de combustible forma una unidad integral capaz de ser manipulada de forma conveniente sin dañar el conjunto de piezas.

Como se ha mencionado anteriormente,... [Seguir leyendo]

1. Una rejilla de soporte para un conjunto de combustible nuclear, formando dicha rejilla de soporte células (94) de soporte para mantener una separación lateral entre las varillas (66) de combustible de una matriz separada paralela de una pluralidad de varillas alargadas (66) de combustible nuclear, y que comprende:

una pluralidad de flejes alargados (86, 88) que se cruzan que definen las células (94) de soporte en la intersección de cada uno de los cuatro flejes adyacentes (86, 88) que rodean las varillas (66) de combustible nuclear, una longitud de cada fleje (86, 88) en su dimensión alargada, entre las intersecciones de los cuatro flejes adyacentes que forman una pared (100) que tiene un borde anterior inferior (104) y un borde posterior superior (106), estando dotado al menos uno o ambos del borde anterior (104) y del borde posterior (106) de un contorno inclinado que varía la elevación del borde anterior (104) y/o del borde posterior (106) a medida que el borde anterior o posterior se extiende por la pared (100) longitudinalmente en la longitud del fleje (86, 88), en la que

al menos uno del borde anterior (104) y del borde posterior (106) de al menos una pared (100) de al menos algunas de las células (94) que rodean las varillas de combustible empezando en una primera elevación en una primera de las Intersecciones entre los flejes (86, 88) y se extienden a lo largo de la dimensión alargada del fleje correspondiente hasta una segunda elevación, y se extienden desde la segunda elevación hasta una tercera elevación antes de la intersección con un fleje ortogonal adyacente siendo la tercera elevación distinta de la segunda elevación, y

la segunda elevación es más alta que las elevaciones primera y tercera en el borde anterior (104) y la segunda elevación es más baja que las elevaciones primera y tercera en el borde posterior (106), caracterizada porque

el borde anterior inferior (104) y el borde posterior superior (106) se encuentran en el plano del fleje correspondiente (86, 88).

2. La rejilla de soporte de la Reivindicación 1, en la que al menos algunas de las paredes de las células (94) de soporte incluyen una pestaña (108) que tiene una abertura con forma de diente de sierra cortada en la pared por debajo de la pestaña.

3. La rejilla de soporte de la Reivindicación 2, en la que la pestaña (108) está redondeada sustancialmente en una pluralidad de esquinas en las que cambia de dirección hacia el interior de la célula (94) de soporte.

4. La rejilla de soporte de la Reivindicación 2, en la que al menos algunas de las paredes de las células (94) de soporte que incluyen una pestaña (108) que tiene una abertura con forma de diente de sierra por debajo de la pestaña también incluyen un ligamento con forma de diente de sierra como el borde posterior.

5. La rejilla de soporte de la Reivindicación 1, en la que el borde anterior (105), el borde posterior (106) o tanto el borde anterior (104) como el borde posterior (106) están formados como una muesca (118) en la pared de la célula (94) de soporte que tiene al menos un primer lado que está Inclinado hacia un segundo lado, conectados los lados primero y segundo en la parte inferior con una transición curvada suave.

6. La rejilla de soporte de la Reivindicación 5, en la que la muesca (118) tiene forma de triángulo que tiene una base horizontal relativamente plana en la parte superior y una punta Inferior redondeada.

7. La rejilla de soporte de la Reivindicación 1, en la que bien el borde anterior (104), bien el borde posterior (106) o tanto el borde anterior (104) como el borde posterior (106) están formados sustancialmente como un semicírculo con un extremo abierto en la parte superior.