Barras de combustible que tienen piezas de extremo con objetivo de irradiación.

Una pieza de extremo de una barra de combustible (200, 300, 400) que comprende:

al menos un objetivo de irradiación no fisionable que tiene propiedades nucleares que cambiansustancialmente cuando se expone a un flujo de neutrones en un reactor nuclear en operación;

un elemento de conexión (210) configurado para unir la pieza de extremo (200, 300, 400) a un extremoaxial de una barra de combustible nuclear (100); y caracterizada por

un material (230) de chapado de la al menos una pieza de extremo (200, 300, 400), estando el material(230) configurado para proporcionar una contención radiactiva a la al menos una pieza de extremo (200,300, 400).

Barras de combustible que tienen piezas de extremo con objetivo de irradiación Antecedentes Campo Los ejemplos de realizaciones se refieren, en general, a estructuras y materiales de combustible utilizados en las centrales nucleares.

Descripción de la técnica relacionada En general, las plantas de energía nuclear incluyen un núcleo de reactor que tiene combustible dispuesto en el mismo para producir energía por fisión nuclear. Un diseño común en las plantas de energía nuclear de Estados Unidos es organizar el combustible en una pluralidad de barras de combustible unidas juntas como un conjunto de combustible, o haz de combustible, colocado dentro del núcleo del reactor. Estas barras de combustible típicamente incluyen varios elementos de unión de las barras de combustible a los componentes de montaje en varios lugares axiales de todo el conjunto.

El documento GB 1204351 describe un haz de combustible para su uso en un reactor nuclear, que comprende primero y segundo grupos de barras de combustible dispuestas en una matriz geométrica predeterminada que tiene cuatro lados. El primer grupo de barras comprende cuatro pares de barras, estando un par colocado a lo largo de cada lado de dicha matriz. Primera y segunda placas de unión están colocadas en los extremos opuestos de los haces de combustible, estando el primer grupo de barras conectado a la primera placa de unión y teniendo extremos que se extienden a través y más allá de la superficie exterior de la segunda placa de unión. Se proporcionan medios de bloqueo en los extremos que se extienden más allá de la segunda placa de unión para bloquear la primera y segunda placas de unión juntas con el fin de conservar ambas barras en posición.

El documento GB 2144899 describe un elemento de combustible nuclear que incorpora, en un extremo, un saliente de guía adaptado para localizar un número de recipientes que contienen un isótopo padre a ser irradiado por neutrones. Cuando el elemento combustible se carga en el núcleo de un reactor nuclear, los recipientes están así situados fuera de la región del núcleo que contiene el combustible, y se irradian con neutrones en la región del reflector. Por consiguiente, los recipientes tienen poco efecto sobre la reactividad del reactor.

El documento US 4493813 describe un dispositivo de protección de neutrones superior para un conjunto de reactor nuclear. Este dispositivo comprende al menos un recipiente parcialmente lleno con un producto absorbente de neutrones y mantenido dentro de una pared situada en la parte superior del conjunto de por lo menos una placa de separación.

Sumario La presente invención reside en una pieza de extremo de una barra de combustible, una barra de combustible y un haz de combustible como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplos de realizaciones apuntan a una barra de combustible que tiene piezas de extremo en cada extremo que contiene objetivos especiales. Ejemplos de realización de piezas de extremo contienen materiales que se pueden convertir en los isótopos deseados cuando se exponen a flujo de neutrones en la posición de la pieza de extremo. Las piezas de extremo del ejemplo de realización pueden ser fabricadas a partir del (de los) material (es) objetivo seleccionado (s) o pueden ser huecas y contener el (los) material (es) objetivo. Piezas de extremo de un ejemplo de realización pueden aparearse con una variedad de ejemplo de realización de barras de combustible de longitud completa y/o de longitud parcial y pueden funcionar como tapones de extremo inferior y/o superior, emparejando las barras de combustible a las placas de unión superior y/o inferior.

Al contrario, barras de combustible de un ejemplo de realización pueden contener componentes estándar, incluyendo combustible nuclear y ser utilizables en un reactor nuclear en operación. Barras de combustible de un ejemplo de realización que tienen piezas de extremo del ejemplo de realización pueden, por lo tanto, generar una variedad de isótopos deseados en sus piezas de extremo objetivo de irradiación, mientras que al mismo tiempo funcionan como una barra de combustible convencional para proporcionar energía al núcleo operativo.

Breve descripción de los dibujos Ejemplos de realizaciones se harán más evidentes mediante la descripción, en detalle, de los dibujos adjuntos, en los que los elementos similares están representados por los mismos números de referencia, que se dan a modo de ilustración solamente y por lo tanto no limitan los ejemplos de realizaciones en el presente documento.

La figura 1 es una ilustración de un conjunto de combustible que tiene ejemplos de realización de piezas de extremo fijados a las barras de combustible.

Las figuras 2A, 2B, y 2C son ilustraciones de ejemplos de realización de barras de combustible que incluyen ejemplos de realización de piezas de extremo.

La figura 3 es una ilustración detallada de un ejemplo de realización de la pieza de extremo.

La figura 4 es una ilustración detallada de otro ejemplo de realización de la pieza de extremo.

La figura 5 es una ilustración detallada de otro ejemplo de realización de la pieza de extremo.

Descripción detallada En el presente documento se divulgan realizaciones detalladas ilustrativas de los ejemplos de realización. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos divulgados en el presente documento son meramente representativos para fines de descripción de ejemplos de realización. Los ejemplos de realización pueden, sin embargo, realizarse en muchas formas alternativas y no se deben interpretar como limitados sólo a los ejemplos de realización establecidos en este documento.

Se entenderá que, aunque los términos primero, segundo, etc. pueden usarse en este documento para describir diversos elementos, estos elementos no deberían ser limitados por estos términos. Estos términos sólo se utilizan para distinguir un elemento de otro. Por ejemplo, un primer elemento podría denominarse un segundo elemento, y, de manera similar, un segundo elemento se podría denominar un primer elemento, sin apartarse del ámbito de aplicación de ejemplos de realización. Como se usa en este documento, el término "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

Se entenderá que cuando un elemento se denomina como estando "conectado", "acoplado", "encajado", "adjuntado", o "fijado" a otro elemento, puede estar conectado directamente o acoplado al otro elemento o pueden estar presentes elementos que intervienen. En contraste, cuando un elemento se denomina como "directamente conectado" o "directamente acoplado" a otro elemento, no hay elementos intermedios presentes. Otras palabras usadas para describir la relación entre los elementos deben ser interpretadas de manera similar (por ejemplo, "entre" versus "directamente entre", "adyacente" versus "justo adyacente", etc.)

La terminología usada en este documento es con el propósito solamente de describir realizaciones particulares y no se pretende que sea limitativa de ejemplos de realización. En la presente memoria, las formas singulares "un", "una" y "el/la" pretenden incluir las formas plurales, así, a menos que el lenguaje indique explícitamente lo contrario. Se entenderá además que los términos "comprende", "que comprende", "incluye" y/o "que incluye", cuando se usa en este documento, especifica la presencia de características, enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes pero no excluye la presencia o adición de una o más de otras características, enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes, y/o grupos de los mismos.

También hay que señalar que en algunas implementaciones alternativas, las funciones/actos indicados pueden producirse fuera del orden indicado en las figuras.

Por ejemplo, dos figuras que se muestran en sucesión pueden, de hecho, ser ejecutadas sustancialmente al mismo tiempo o pueden a veces ser ejecutadas en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad/actos involucrados.

Como se muestra en la figura 1, un conjunto de combustible 10 de un reactor nuclear, tal como un BWR, puede incluir un canal exterior 12 que rodea a una placa de unión superior 14 y una placa de unión inferior 16. Una pluralidad de barras de combustible de longitud completa 18 y/o barras de combustible de longitud parcial 19 puede ser dispuesta en una matriz dentro del conjunto de combustible 10 y pase a través de una pluralidad de espaciadores 20. Una pieza de extremo superior 120 y/o una pieza de extremo inferior 130 del ejemplo de realización pueden unir las barras de combustible 18 y 19 a las placas de unión superior e inferior 14 y 16, sólo uniéndose la pieza de extremo inferior... [Seguir leyendo]

1. Una pieza de extremo de una barra de combustible (200, 300, 400) que comprende:

al menos un objetivo de irradiación no fisionable que tiene propiedades nucleares que cambian sustancialmente cuando se expone a un flujo de neutrones en un reactor nuclear en operación;

un elemento de conexión (210) configurado para unir la pieza de extremo (200, 300, 400) a un extremo axial de una barra de combustible nuclear (100) ; y caracterizada por

un material (230) de chapado de la al menos una pieza de extremo (200, 300, 400) , estando el material

(230) configurado para proporcionar una contención radiactiva a la al menos una pieza de extremo (200, 300, 400) .

2. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el elemento de conexión (210) está configurado para unir de forma amovible la al menos una pieza de extremo (200, 300, 400) al extremo axial de la barra de combustible (100) .

3. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que la al menos una pieza de extremo (400) incluye además una carcasa (440) contenida enteramente dentro de la al menos una pieza de extremo (400) , estando la carcasa (440) configurada para recibir y contener el al menos un objetivo de irradiación no fisionable.

4. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con la reivindicación 3, en la que la carcasa (440) incluye al menos una estructura de contención (460) dentro de la carcasa (440) configurada para proporcionar una doble contención a uno del al menos un objetivo irradiación no fisionable.

5. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la al menos una estructura de contención (460) dentro de la carcasa (400) incluye una indicación (461) en el contenedor que indica al menos el contenido de la al menos una estructura de contención (460) .

6. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con la reivindicación 3, en la que la carcasa (440) incluye al menos una lámina (470) rígidamente fijada a la pieza de extremo (400) y que forma compartimentos en la carcasa (440) .

7. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la al menos una pieza de extremo (400) incluye además al menos una indentación exterior (415) que marca y que facilita la rotura de la pieza de extremo (400) durante el desmontaje.

8. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la al menos una pieza de extremo (400) incluye además un extremo roscado (420) configurado para atornillarse en una de una placa de unión superior (14) y una placa de unión inferior (16 ) con el fin de unir rígidamente una barra de combustible nuclear (100) y una de la placa de unión superior (16) e inferior (14) a través de la al menos una pieza de extremo (400) .

9. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con la reivindicación 8, en la que la al menos una pieza de extremo (400) se extiende a través de la placa de unión superior (14) para permitir que la barra de combustible nuclear (100) actúe como una barra de unión.

10. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la al menos una pieza de extremo (200) incluye además una indicación exterior (215) que indica al menos el al menos un objetivo de irradiación no fisionable de la al menos una pieza de extremo (200) .

11. Pieza de extremo de una barra de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el objetivo de irradiación es uno de iridio-191 y cobalto-59.

12. Una barra de combustible (100) que comprende:

al menos un elemento de combustible (22) ;

un revestimiento que contiene el al menos un elemento de combustible (22) ; y

al menos una pieza de extremo (200, 300, 400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Un haz de combustible que comprende:

una placa de unión superior (14) ;

una placa de unión inferior (16) ; una pluralidad de barras de combustible nuclear (100) dispuesta axialmente entre la placa de unión superior y la placa de unión inferior (14) y (16) ; y

una pluralidad de piezas de extremo (200, 300, 400) de la barra de combustible nuclear, cada una de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y en la que cada pieza de extremo de la barra de combustible nuclear (200, 300, 400) une una barra de combustible nuclear de la pluralidad de barras de combustible nuclear a una de la placa de unión superior (14) y la placa de unión inferior (16) .