Blindaje deflector de refrigerante para vasija de reactor.
Un módulo (25) de energía nuclear que comprende:
una vasija (52) de reactor que contiene un refrigerante (100);
un núcleo (6) de reactor situado cerca del extremo inferior (55) de la vasija (52) del reactor;
una sección (24) de tubería ascendente situada encima del núcleo (6) del reactor, en el que el refrigerante (100) circula por el núcleo (6) del reactor y sube por la sección (24) de tubería ascendente; y
un blindaje deflector (35) de refrigerante que comprende una superficie elipsoidal (35A), en el que la superficie elipsoidal (35A) dirige el refrigerante (100) hacia el extremo inferior (55) de la vasija (52) del reactor,
caracterizado porque
el blindaje deflector (35) de refrigerante está soportado por uno o más tubos guía de barras de control o una estructura (45) de instrumentación.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/064833.
Solicitante: NuScale Power, LLC.
Inventor/es: REYES,Jose N, GROOME,John T, YOUNG,ERIC PAUL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G21C15/16 FISICA. › G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR. › G21C REACTORES NUCLEARES (reactores de fusión, reactores híbridos fisión-fusión G21B; explosivos nucleares G21J). › G21C 15/00 Disposiciones para la refrigeración en el interior de la vasija de presión que contiene el núcleo; Utilización de refrigerantes específicos. › que comprenden medios de separación del líquido y del vapor.
PDF original: ES-2533207_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Blindaje deflectorde refrigerante para vasija de reactor.
Campo técnico
La presente invención pertenece al ámbito de la generación de energía nuclear, incluyendo los sistemas diseñados para refrigerar un núcleo de reactor.
Antecedentes
En los reactores nucleares diseñados con sistemas operativos pasivos se emplean las leyes de la física para garantizar que se mantiene una operación segura del reactor nuclear durante la operación normal o incluso en una condición de emergencia sin intervención o supervisión de operarios, al menos durante algún periodo predefinido de tiempo. Según se muestra en la Fig. 1, un reactor 5 incluye un núcleo 6 de reactor rodeado por una vasija 2 de reactor. El agua 1 de la vasija 2 del reactor rodea el núcleo 6 del reactor. El núcleo 6 del reactor está además situado en una envoltura 122 que rodea al núcleo 6 del reactor por sus lados. Cuando el núcleo 6 del reactor calienta el agua 1 como consecuencia de eventos de fisión, el agua 1 se dirige desde la envoltura 122 y saliendo de una tubería ascendente 124. Esto da como resultado que más agua 1 sea introducida y calentada por el núcleo 6 del reactor, que mete más agua 1 aún en la envoltura 122. El agua 1 que emerge de la tubería ascendente 124 es enfriada y dirigida hacia el anillo 123 y luego vuelve al fondo de la vasija 2 del reactor mediante circulación natural. Al calentarse el agua 1, se produce vapor 11 a presión en la vasija 2 del reactor.
Un intercambiador 135 de calor hace circular agua de alimentación y vapor en un sistema secundario 13 de refrigeración para generar electricidad con una tuitina 132 y un generador 134. El agua de alimentación pasa a través del intercambiador 135 de calor y se convierte en vapor supercalentado. El sistema secundario 13 de refrigeración incluye un condensador 136 y una bomba 138 de agua de alimentación. El vapor y el agua de alimentación en el sistema secundario 13 de refrigeración están aislados del agua 1 en la vasija 2 del reactor, de modo que no se les permite mezclarse ni entrar en contacto entre sí.
La vasija 2 del reactor está rodeada por una vasija 4 de contención. La vasija 4 de contención está diseñada para que no se permita que el agua o el vapor de la vasija 2 del reactor escape al entorno circundante. Se proporciona una válvula 8 de vapor para descargar vapor 11 de la vasija 2 del reactora la mitad superior 14 de la vasija 4 de contención. Se proporciona una válvula sumergida 18 de purga para liberarel agua 1 en la piscina 12 de supresión, que contiene agua subenfriada.
El agua 1 circula por la vasija 2 del reactor como consecuencia de diferenciales de temperatura y presión que se desarrollan como consecuencia de la generación de calor por la operación del reactor y por el intercambio de calor con el sistema secundario 13 de refrigeración. En consecuencia, la eficacia de la circulación depende de las propiedades térmicas del módulo reactor 5, así como de su diseño físico y su geometría. Los reactores nucleares convencionales incluyen ciertas características de diseño que tienden a proporcionar una circulación de refrigerante que no llega a ser óptima, y que, por lo tanto, debe valerse de un mayor volumen de refrigerante o de componentes redundantes para garantizar un rendimiento suficiente.
La presente invención aborda estos yotros problemas.
El documento GB 835.266 da a conocer un reactor nuclear alojado en una porción inferior de una vasija. Un moderador de grafito sólido que contiene combustible de reactor está dotado de canales de flujo para el refrigerante líquido. Una pared de cuba rodea al moderador y está construida con una porción superior ahusada hada el interior que está conectada a una tubería central ascendente que se extiende a una pordón superior de la vasija. En operadón, el refrigerante es calentado por el combustible y asciende por los canales de flujo del moderador y a través de la tubería central ascendente hasta un colector superior redondeado.
El informe "MuIti-Application Small Light Water Reactor Final Report" de S. Modro y otros, Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, diciembre de 23, da a conocer un concepto para un diseño de reactor nuclear modular que consiste en un conjunto integrado con una vasija de reactor, generadores de vapory medios de contención.
La patente estadounidense n° 5.343.56 da a conocer una instalación de reactor nuclear con una vasija del reactor a presión y una estructura de soporte y protección que tiene una porción inferior y una pared circunferencial. Debajo de la vasija del reactor a presión hay instalado un dispositivo colector del núcleo con un depósito de recogida. El depósito de recogida tiene una pared inferior y una pared envolvente que están respectivamente separadas de la región inferior y de la pared circunferencial de la estructura de soporte y protección por un espacio de separación. Hay dispuestos canales de enfriamiento en el espacio de separación para la refrigeración exterior del depósito de recogida con un líquido refrigerante mediante circulación natural.
Sumario de la invención
La invención está definida por las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes versan sobre características opcionales de algunas realizaciones de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 ilustra un sistema de energía nuclear.
La FIG. 2 ilustra un conjunto de módulo de potencia que comprende una vasija de contención internamente seca.
La FIG. 3 ilustra una vista en sección transversal de una realización de un conjunto de módulo de potencia que comprende un blindaje deflectorde la vasija del reactor.
La FIG. 4 ilustra una vista parcial de un conjunto ejemplar de módulo de potencia que comprende un blindaje deflector de la vasija del reactor soportado por uno o más tubos gula de barras de control.
La FIG. 5 ilustra una vista parcial de un conjunto ejemplar de módulo de potencia que comprende un conjunto deflector y un mecanismo de aumento del flujo de refrigerante.
La FIG. 6 ilustra un conjunto ejemplar deflector que comprende un blindaje deflectorde la vasija del reactor.
La FIG. 7 ilustra una vista parcial de un conjunto ejemplar de módulo de potencia que comprende un blindaje deflectorde la vasija del reactor y un mecanismo de aumento del flujo de refrigerante.
La FIG. 8 ilustra una vista en planta de una realización del mecanismo de aumento del flujo de refrigerante que comprende varias porciones vueltas hacia el interior.
La FIG. 9 ilustra una vista lateral en alzado de una realización del mecanismo de aumento del flujo de refrigerante que comprende una porción continua vuelta hacia el interior.
La FIG. 1 ilustra el flujo de refrigerante alrededor de un mecanismo de aumento del flujo de refrigerante.
La FIG. 11 ilustra un procedimiento novedoso de enfriamiento de un núcleo de reactor usando un blindaje deflector de la vasija del reactor.
Sumario de la divulgación
En la presente memoria se da a conocer un módulo de potencia que comprende una vasija de reactor que contiene un refrigerante, y un núcleo de reactor situado cerca del extremo inferior de la vasija del reactor. Una sección de tubería ascendente está situada por encima del núcleo del reactor, circulando el refrigerante frente al núcleo del reactor y subiendo por la sección de tubería ascendente. El módulo de potencia comprende, además, un blindaje deflector de refrigerante que incluye una superficie elipsoidal u otra de flujo optimizado, dirigiendo la superficie de flujo optimizado el refrigerante hacia el extremo inferior de la vasija del reactor.
En la presente memoria se da a conocer un módulo reactor nuclear que comprende una vasija de reactor que incluye un extremo superior y un extremo inferior, un presurizadorsituado cerca del extremo superior de la vasija del reactor, y un núcleo de reactor situado cerca del extremo inferior de la vasija del reactor. El módulo reactor nuclear comprende, además, un conjunto deflector situado entre el núcleo del reactor y el presurizador, y una carcasa del reactor que dirige flujo de refrigerante a través del núcleo del reactor. La carcasa del reactor comprende una porción vuelta hacia el interior que varía una presión de flujo del refrigerante y promueve la circulación del refrigerante por el conjunto deflector y hacia el extremo inferior de la vasija del reactor.
En la presente memoria se da a conocer un procedimiento de refrigeración de un núcleo de reactor que comprende la circulación de un refrigerante primario a través de una carcasa del reactor que comprende una tubería superior ascendente, y dirigir un flujo del refrigerante... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un módulo (25) de energía nuclear que comprende:
una vasija (52) de reactor que contiene un refrigerante (1);
un núcleo (6) de reactor situado cerca del extremo inferior (55) de la vasija (52) del reactor;
una sección (24) de tubería ascendente situada encima del núcleo (6) del reactor, en el que el refrigerante (1) circula por el núcleo (6) del reactor y sube por la sección (24) de tubería ascendente; y
un blindaje deflector (35) de refrigerante que comprende una superficie elipsoidal (35A), en el que la superficie elipsoidal (35A) dirige el refrigerante (1) hacia el extremo inferior (55) de la vasija (52) del reactor,
caracterizado porque
el blindaje deflector (35) de refrigerante está soportado por uno o más tubos guía de barras de control o una estructura (45) de Instrumentación.
2. El módulo de energía nuclear según la reivindicación 1 en el que el extremo inferior de la vasija del reactor comprende una segunda superficie elipsoidal, yen el que la segunda superficie elipsoidal dirige el refrigerante hacia el núcleo del reactor.
3. El módulo de energía nuclear según la reivindicación 1 en el que la superficie elipsoidal desvía el refrigerante que sale de la sección de tubería ascendente.
4. El módulo de energía nuclear según la reivindicación 1 en el que la sección de tubería ascendente comprende una porción vuelta hacia el Interior orientada al centro de la sección de tubería ascendente que varía la presión de flujo del refrigerante para reducir la péidida de circulación del refrigerante que circula por el blindaje deflector de refrigerante.
5. El módulo de energía nuclear según la reivindicación 4 en el que la sección transversal de la porción vuelta hacia el interior se aproxima a la sección transversal de un ala de avión.
6. El módulo de energía nudearsegún la reivindicadón 1 que, además, comprende: una zona de presurización situada en el extremo superior de la vasija del reactor; y
un conjunto deflector situado entre el presurizador y la sección de tubería ascendente, en el que una porción superior del conjunto deflector comprende una placa deflectora superior, yen el que una porción inferior del conjunto deflector comprende el blindaje deflector de refrigerante.
7. El módulo de energía nuclear según la reivindicación 6 en el que el conjunto deflector comprende uno o más deflectores situados entre la placa deflectora superior y el blindaje deflector de refrigerante que impiden el flujo del refrigerante a la zona de presurización.
8. El módulo de energía nuclear de la reivindicación 4 en el que la porción vuelta hacia el interior está situado de manera continua alrededor del perímetro del extremo superior de la vasija del reactor o de la sección de tubería ascendente.
9. El módulo de energía nuclear de la reivindicación 1 en el que una proporción Ho/Do comprende un valor entre aproximadamente ,1 y 2,, siendo Ho la distancia entre la parte superior de la sección de tubería ascendente y el centro del blindaje deflector de refrigerante, y siendo Do el diámetro de la sección de tubería ascendente.
1. El módulo de energía nuclear de la reivindicación 1 en el que una proporción Ao/Aa comprende un valor entre aproximadamente 1 y 1, siendo Ao el área de flujo dentro de lasección de tubería ascendente, ysiendo Aa el área de flujo dentro de un anillo entre la sección de tubería ascendente y la vasija del reactor.
11. El módulo de energía nuclear de la reivindicación 1 en el que el blindaje deflector de refrigerante está suspendido de los uno o más tubos guía de barras de control o de una estructura de instrumentación.
12. Un procedimiento de refrigeración de un núcleo (6) de reactor nuclear que comprende:
hacer circular un refrigerante primario (1) por la carcasa (2) del reactor, que comprende una tubería superior ascendente (24); y
dirigir un flujo del refrigerante (1) bajando por la vasija (52) del reactor y en torno a la carcasa (2) del reactor, en el que un extremo inferior (55) de forma elipsoidal de la vasija (52) del reactor promueve el flujo de refrigerante
a través del núcleo (6) del reactor, yen el que un blindaje deflector (35) de forma elipsoidal situado encima de la tubería superior ascendente (24) promueve el flujo de refrigerante en torno a la carcasa (2) del reactor,
en el que el blindaje deflector (35) de forma elipsoidal está situado entre la tubería superior ascendente (24) y la 5 zona (15) de presurización, y en el que la zona (15) de presurización está situada en un extremo superior (56) de la vasija (52) del reactor.
13. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que el blindaje deflector de forma elipsoidal forma una porción inferior de un sistema deflector que inhibe el flujo de refrigerante a la zona de presurización.
14. El procedimiento según la reivindicación 12 que, además, comprende variar la presión de fluido del refrigerante 1 en la carcasa del reactor dirigiendo un flujo de refrigerante en torno a una porción vuelta hacia el interior de la
tubería superior ascendente que está orientada hacia el centro de la tubería superior ascendente.
15. El procedimiento según la reivindicación 14 en el que la sección transversal de la porción vuelta hacia el interior se aproxima a la sección transversal de un ala de avión.
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