Conjunto y procedimiento de inyección de agua de un elemento absorbente de neutrones para la refrigeración de un núcleo de un reactor nuclear en situación de crisis.

Conjunto de inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones para la refrigeración de un núcleo de reactor nuclear en situación de crisis,

caracterizado por que comprende una estructura (11) móvil que porta una tubería principal (12) de la cual un primer extremo (12a) está destinado a ser conectado a una alimentación de agua y de la cual un segundo extremo (12b) está destinado a ser conectado a un circuito unido al circuito primario del reactor nuclear y que comprende entre los primer (12a) y segundo (12b) extremos con respecto al sentido de circulación del agua:

- una bomba (14),

- unos medios (20) de inyección continua en el agua de la tubería principal (12) del elemento absorbente de neutrones en forma de polvo,

- un primer sistema (25) de mezclado y de disolución del polvo de dicho elemento absorbente de neutrones con el agua, y

- unos medios de mando y de control del caudal de agua y del caudal del polvo inyectado.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12194606.

Solicitante: AREVA NP.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: Tour AREVA, 1 Place Jean Millier 92400 Courbevoie FRANCIA.

Inventor/es: MULLER,THIERRY, GUILLAUME,EMILIE MAUD, BOMBAIL,JEAN-PAUL, GUILLODO,MICHAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G21C15/18 SECCION G — 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. › Disposiciones para la refrigeración de emergencia; Extracción del calor residual.
  • G21C9/033 G21C […] › G21C 9/00 Disposiciones para la protección de emergencia estructuralmente asociadas con el reactor (disposiciones para la refrigeración de emergencia G21C 15/18). › por un fluido absorbente.
  • G21D3/04 G21 […] › G21D INSTALACIONES DE ENERGIA NUCLEAR.G21D 3/00 Control de las instalaciones de energía nuclear (control de la reacción nuclear en general  G21C 7/00). › Disposiciones de seguridad (protección de emergencia del reactor G21C 9/00).

PDF original: ES-2534410_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Conjunto y procedimiento de inyección de agua de un elemento absorbente de neutrones para la refrigeración de un núcleo de un reactor nuclear en situación de crisis.

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento de inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones para la refrigeración de un núcleo de reactor nuclear en situación de crisis, como por ejemplo, en caso de pérdida total de la alimentación eléctrica y de los medios de refrigeración.

Los reactores nucleares de agua a presión comprenden una vasija que encierra el núcleo del reactor nuclear y un circuito primario que garantiza la circulación y la refrigeración del agua a presión que entra en contacto, en el interior de la vasija, con el núcleo del reactor nuclear.

El circuito primario del reactor nuclear comprende por lo menos un bucle en el que está dispuesto un generador de vapor que está conectado a la vasija, directamente mediante una primera canalización, o rama caliente, que garantiza la alimentación de la parte primaria del generador de vapor con agua a presión calentada por el contacto con los ensamblajes combustibles del núcleo. La parte primaria del generador de vapor también está conectada a la vasija, con la interposición de una bomba primaria, por medio de canalizaciones de unión que comprenden, en particular, una segunda canalización o rama fría del bucle del circuito primario conectado a la vasija.

El agua de refrigeración a presión del reactor nuclear garantiza, en el interior de los generadores de vapor, el calentamiento y la vaporización de agua de alimentación, para producir vapor que garantiza el accionamiento de una turbina.

La regulación de la reactividad del núcleo del reactor nuclear, es decir, la regulación de la densidad de neutrones producidos en el núcleo del reactor nuclear en funcionamiento, se puede efectuar en particular mediante la inyección en el circuito primario de una disolución acuosa que incluye un elemento absorbente de neutrones tal como boro 10.

Se puede utilizar, por ejemplo, una disolución que incluye boro tal como una disolución de ácido bórico que se almacena en los acumuladores de emergencia del sistema de inyección de seguridad o en unos depósitos a presión conectados por lo menos a una de las ramas frías del circuito primario del reactor nuclear mediante una canalización de inyección en la que están dispuestos unos medios de control o de regulación tales como válvulas y un medio de inyección tal como una o varias bombas volumétricas.

Cuando un reactor nuclear está parado, tanto si es normal como por un accidente, es necesario evacuar la potencia residual del núcleo para evitar la fusión de los ensamblajes combustibles.

Además es necesaria una boración del circuito primario del reactor en parada para controlar la reactividad del núcleo.

Estas funciones deben estar garantizadas incluso en el caso en el que no estén disponibles las alimentaciones eléctricas de la central nuclear.

En caso de pérdida total de las alimentaciones eléctricas y de los medios de refrigeración, es necesario poner en práctica lo antes posible un medio de inyección continua de agua que contenga un elemento absorbente de neutrones, por ejemplo con un contenido mínimo de 2500 ppm de boro a la abundancia isotópica natural del boro 10, y un caudal que varía entre 20 y 90 m3 por hora. Esta inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones, y en particular boro 10, debe intervenir muy rápidamente tras la parada del reactor, más allá de la cual habrá comenzado la fusión de los ensamblajes combustibles.

En el caso en el que no se pueda evitar la degradación de los ensamblajes combustibles, la inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones sigue siendo necesaria con el objetivo de mantener el núcleo por debajo del umbral crítico y refrigerado. El caudal necesario evoluciona con la potencia residual presente en el núcleo del reactor nuclear.

Los escenarios de gestión de las situaciones de accidente previstos actualmente tienen en cuenta la pérdida total de las alimentaciones eléctricas, en los sistemas de refrigeración existentes, o la pérdida total de la fuente de frío debido, por ejemplo, a una brecha en el circuito primario principal.

Pero estos escenarios no prevén la acumulación de ambas cosas.

Para remediar una situación de este tipo, es necesario evacuar la potencia residual del núcleo con el fin de evitar la fusión de los ensamblajes combustibles mediante la inyección continua de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones constituido por boro.

Una solución consiste en utilizar unos tanques existentes en el emplazamiento que se llenarán de manera continua

en esta situación de accidente con una mezcla de agua y de boro.

Pero la dificultad reside en el transporte de una cantidad importante de agua que contiene boro y preparada fuera de la zona de reactor nuclear en situación de crisis.

La invención tiene como objetivo proponer un conjunto de inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones que permita evitar estos inconvenientes y que pueda funcionar a pesar de la pérdida total de alimentación eléctrica del reactor nuclear.

La invención tiene por tanto como objeto un conjunto de inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones para la refrigeración de un núcleo de reactor nuclear en situación de crisis, caracterizado por que comprende una estructura móvil que porta una tubería principal de la cual un primer extremo está destinado a ser conectado a una alimentación de agua y de la cual un segundo extremo está destinado a ser conectado a un circuito conectado al circuito primario del reactor nuclear y que comprende, entre los primer y segundo extremos con respecto al sentido de circulación del agua:

- una bomba, -unos medios de inyección continua en el agua de la tubería principal del elemento absorbente de neutrones 20 en forma de polvo, -un primer sistema de mezclado y de disolución del polvo de dicho elemento absorbente de neutrones con el agua, y -unos medios de mando y de control del caudal de agua y del caudal del polvo inyectado.

Según otras características de la invención:

- la tubería principal comprende, entre la bomba y los medios de inyección, un dispositivo de calentamiento del 30 agua, regulado por los medios de mando, -el conjunto comprende una tubería secundaria de la cual un primer extremo está destinado a ser conectado a una alimentación de agua y de la cual un segundo extremo está conectado a la tubería principal entre el primer sistema de mezclado y el segundo extremo de la tubería principal, -comprendiendo dicha tubería secundaria una bomba, -la tubería principal comprende, entre el segundo extremo de la tubería secundaria y el segundo extremo de la tubería principal, un segundo sistema de mezclado complementario del polvo del elemento absorbente de 40 neutrones y el agua procedente de la tubería secundaria, -el primer sistema de mezclado y de disolución está formado por un mezclador mecánico y por inductores de ultrasonidos controlados por los medios de mando, 45 -el segundo sistema de mezclado está formado por un mezclador mecánico, y -el caudal de agua en la tubería principal es inferior al caudal de agua en la tubería secundaria.

La invención también tiene como objeto un procedimiento de refrigeración de un núcleo de reactor nuclear en 50 situación de crisis con la ayuda de un conjunto tal como se ha mencionado anteriormente, caracterizado por que:

- se transporta la estructura móvil cerca de la construcción del reactor nuclear siniestrado, -se conecta el primer extremo de la tubería principal a una alimentación de agua y el segundo extremo de esta 55 tubería a un circuito conectado al circuito primario del reactor, -se manda, mediante los medios de mando, la bomba de la tubería principal, los medios de inyección en el agua de la tubería principal del elemento absorbente de neutrones en forma de polvo, el primer sistema de mezclado y de disolución del polvo de dicho elemento absorbente de neutrones con el agua, 60 -se alimenta el circuito primario del reactor nuclear con el agua que contiene el elemento absorbente de neutrones para refrigerar progresivamente el núcleo del reactor nuclear, y -se regulan mediante los medios de mando los caudales de agua y de polvo y el primer sistema de mezclado y 65 de disolución.

Según otras características de la invención:

- se calienta el agua de la tubería principal y se regula la temperatura de esta agua mediante los medios de mando, -el procedimiento consiste en:

- conectar... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Conjunto de inyección de agua que contiene un elemento absorbente de neutrones para la refrigeración de un núcleo de reactor nuclear en situación de crisis, caracterizado por que comprende una estructura (11) móvil que porta una tubería principal (12) de la cual un primer extremo (12a) está destinado a ser conectado a una alimentación de agua y de la cual un segundo extremo (12b) está destinado a ser conectado a un circuito unido al circuito primario del reactor nuclear y que comprende entre los primer (12a) y segundo (12b) extremos con respecto al sentido de circulación del agua:

- una bomba (14) , -unos medios (20) de inyección continua en el agua de la tubería principal (12) del elemento absorbente de neutrones en forma de polvo, -un primer sistema (25) de mezclado y de disolución del polvo de dicho elemento absorbente de neutrones con el agua, y -unos medios de mando y de control del caudal de agua y del caudal del polvo inyectado.

2. Conjunto según la reivindicación 1, caracterizado por que la tubería principal (12) comprende, entre la bomba (14) y los medios (20) de inyección, un dispositivo de calentamiento (15) del agua, regulado por los medios de mando.

3. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que comprende una tubería secundaria (30) de la cual un primer extremo (30a) está destinado a ser conectado a una alimentación de agua y de la cual un segundo extremo (30b) está conectado a la tubería principal (12) entre el primer sistema (25) de mezclado y el segundo extremo (12b) de la tubería principal (12) , comprendiendo dicha tubería secundaria (30) una bomba (31) .

4. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la tubería principal (12) comprende, entre el segundo extremo (30b) de la tubería secundaria (30) y el segundo extremo (12b) de la tubería principal (12) , un segundo sistema (26) de mezclado complementario del polvo del elemento absorbente de neutrones y del agua procedente de la tubería secundaria (30) .

5. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el primer sistema (25) de mezclado y de disolución está formado por un mezclador mecánico y por unos inductores de ultrasonidos mandados por los medios de mando.

6. Conjunto según la reivindicación 4, caracterizado por que el segundo sistema (26) de mezclado está formado por un mezclador mecánico.

7. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el caudal de agua en la tubería principal (12) es inferior al caudal de agua en la tubería secundaria (30) .

8. Procedimiento de refrigeración de un núcleo de reactor nuclear en situación de crisis con la ayuda de un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que:

- se transporta la estructura móvil (11) cerca de la construcción del reactor nuclear siniestrado, -se conecta el primer extremo (12a) de la tubería principal (12) a una alimentación de agua y el segundo extremo (12b) de esta tubería (12) a un circuito unido al circuito primario del reactor, -se mandan, mediante los medios de mando, la bomba (14) de la tubería principal (12) , los medios (20) de inyección en el agua de la tubería principal del elemento absorbente de neutrones en forma de polvo, el primer sistema (25) de mezclado y de disolución del polvo de dicho elemento absorbente de neutrones con el agua, -se alimenta el circuito principal del reactor nuclear con el agua que contiene el elemento absorbente de neutrones disuelto para refrigerar progresivamente el núcleo del reactor nuclear, y -se regulan mediante los medios de mando los caudales de agua y de polvo y el primer sistema (25) de mezclado y de disolución.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que se calienta el agua de la tubería principal (12) y se regula la temperatura de agua mediante los medios de mando.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que:

- se conecta el primer extremo (30a) de la tubería secundaria (30) a una alimentación de agua,

-- se manda, mediante los medios de mando, la bomba (31) de esta tubería (30) , se inyecta el agua de la tubería secundaria (30) en la tubería principal (12) entre el primer sistema (25) de mezclado y de disolución y el segundo extremo (12b) de dicha tubería principal (12) ,

- se manda, mediante los medios de mando, el segundo sistema (26) de mezclado para efectuar un mezclado complementario del polvo en el agua,

- se alimenta el circuito principal del reactor nuclear con el agua que contiene el elemento absorbente de neutrones disuelto, y

- se regulan mediante los medios de mando los caudales de agua de las tuberías principal (12) y secundaria (30) , el caudal de polvo y los primer (25) y segundo (26) sistemas de mezclado y de disolución.

 

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