ES2254099T3 - Una barra de absorcion, un aparato para insertar un grupo de barras de absorcion en un conjunto de combustible agotado, un recipiente blindado y un procedimiento de transporte y almacenamiento de conjuntos de combustible agotado. - Google Patents
Una barra de absorcion, un aparato para insertar un grupo de barras de absorcion en un conjunto de combustible agotado, un recipiente blindado y un procedimiento de transporte y almacenamiento de conjuntos de combustible agotado.Info
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Abstract
Una barra de absorción (11), que está compuesta de un material compuesto de aluminio o aleación de aluminio formada añadiendo, a aluminio o polvo de aleación de aluminio, polvo de boro o compuesto de boro que tiene un efecto de absorción de neutrones, estando dicha barra de absorción (11) configurada de modo que pueda insertarse bien dentro de una tubería (5) de guía de barra de control, o bien una tubería de medición (6) de un conjunto de combustible agotado.
Description
Una barra de absorción, un aparato para insertar
un grupo de barras de absorción en un conjunto de combustible
agotado, un recipiente blindado y un procedimiento de transporte y
almacenamiento de conjuntos de combustible agotado.
La presente invención se refiere a una barra de
absorción que tiene una capacidad de absorción de neutrones
destinada a ser insertada dentro de una tubería de guía de barra de
control de conjuntos de combustible agotado, un aparato de inserción
destinado a insertar la barra de absorción dentro de la tubería de
guía de barra de control, un recipiente blindado destinado a
contener, transportar y almacenar los conjuntos de combustible
agotado, y un procedimiento de transporte y almacenamiento de
conjuntos de combustible agotado.
Los conjuntos de combustible consumidos y ya no
utilizables en un estadio terminal del ciclo de los combustibles se
denominan combustibles agotados. Los combustibles agotados contienen
productos de fisión y otras sustancias altamente radiactivas, y
deben ser refrigerados térmicamente y, por lo tanto, son
refrigerados durante un período específico en un foso de
refrigeración en una central nuclear. Entonces son transferidos al
interior de un contenedor de blindaje denominado recipiente
blindado, y transportados y almacenados en una planta de
reprocesamiento o instalación de almacenamiento por camión o barco.
Al transferir los conjuntos de combustible agotado al interior del
recipiente blindado, se usa un elemento de retención que tiene una
sección en retículo denominada cesto. Cada uno de los conjuntos de
combustible agotado se coloca dentro de cada una de las celdas
formadas como varios espacios de almacenamiento en el cesto, y se
asegura un esfuerzo de retención adecuado para soportar la vibración
durante el transporte.
Varios tipos de recipientes blindados se desvelan
en publicaciones tales como "Atomic Eye" (Nikkan Kogyo Shuppan
Production, 1 de abril de 1998) y la solicitud de patente japonesa
abierta a consulta por el público Nº 62-242725.
La Fig. 13 es una vista en perspectiva de un
ejemplo de recipiente blindado. La Fig. 14 es una vista en corte en
dirección radial del recipiente blindado mostrado en la Fig. 13. Un
recipiente blindado 500 está compuesto de un cuerpo 501 principal de
envoltura, una resina 502 que es un blindaje contra los neutrones
previsto sobre la circunferencia exterior del cuerpo 501 principal
de envoltura, su tubo externo 503, fondo 504 y tapadera 505. El
cuerpo 501 principal de envoltura y el fondo 504 son partes forjadas
de acero al carbono que son materiales de blindaje contra los rayos
gamma. La tapadera 505 está compuesta de una tapadera primaria 506 y
una tapadera secundaria 507 fabricadas de acero inoxidable o
análogos. El cuerpo 501 principal de envoltura y el fondo 504 están
unidos por soldadura a tope. La tapadera primaria 506 y la tapadera
secundaria 507 están fijadas al cuerpo 501 principal de envoltura
por medio de pernos de acero inoxidable. Una junta tórica metálica
está interpuesta entre la tapadera 505 y el cuerpo 501 principal de
envoltura, y el interior se mantiene hermético.
Entre el cuerpo 501 principal de envoltura y el
tubo externo 503 están previstas muchas aletas internas 508,
destinadas a la conducción del calor. Las aletas internas 508 están
fabricadas de cobre con el fin de perfeccionar la eficacia de
conducción de calor. La resina 502 se inyecta dentro del espacio
formado por las aletas internas 508 en estado fluido y se solidifica
por reacción de termoendurecimiento o análogos. Un cesto 509 es una
estructura de haces de 69 tuberías en cuadrado 510 según se muestra
en la Fig. 14, y está insertado dentro de una cavidad 511 en el
cuerpo 501 principal de envoltura.
Las tuberías en cuadrado 510 están fabricadas de
material de absorción de neutrones de mezcla de aleación de aluminio
(boro: B) de modo que los conjuntos insertados de combustible
agotado no puedan alcanzar la criticidad. Además, a ambos lados del
cuerpo principal de recipiente blindado 512, está un muñón giratorio
513 (sólo se muestra uno) destinado a suspender el recipiente
blindado 500. A ambos extremos del cuerpo principal de recipiente
blindado 512, está prevista una madera de ensamblaje de materiales
amortiguadores 514 u otros materiales de absorción de impactos (sólo
se muestra un lado). El número de referencia 515 es una celda
destinada a alojar los conjuntos de combustible agotado.
El reactor del tipo de agua ligera se clasifica
en reactor de agua en ebullición (BWR) y reactor de agua a presión
(PWR). Este recipiente blindado 500 es el recipiente blindado
destinado a almacenar los conjuntos de combustible agotado usados en
el BWR. La estructura del conjunto de combustible para BWR se
muestra en la Fig. 15. El conjunto de combustible para BWR tiene
cuatro cajas de canales 601 dispuestas en retículo, y una barra de
control en forma de cruz 608 está ubicada en el área central, y la
reactividad de las barras combustibles 603 está controlada por el
movimiento vertical de la barra de control 608.
Un subconjunto de combustible 600 tiene 8 x 8
barras combustibles 603 dispuestas en retículo. Cada barra
combustible 603 es una barra larga de aproximadamente 4 metros. Un
retículo de soporte 607 está previsto para soportar las barras
combustibles 603. En cada barra combustible 603, varias pastillas en
columna 631 formadas por polvo de sinterización de óxido de uranio
están insertadas como combustible dentro de una vaina tubular
cilíndrica 633 compuesta de aleación de circonio, y mantenidas por
un resorte 632 insertado en la parte superior de la vaina tubular
633. Una empuñadura 610 se usa para elevar y descender el conjunto
de combustible 600. El conjunto de combustible agotado insertado en
la celda 515 en este recipiente blindado 500 es un conjunto de
combustible para BWR 600 mostrado en la Fig. 15.
En cambio, el conjunto de combustible mostrado en
la Fig. 16 se usa en el PWR. En este conjunto de combustible para
PWR 700, barras de control 708 están distribuidas apropiadamente
entre barras combustibles 703, y las barras combustibles 703 y las
barras de control 708 están dispuestas en forma de retículo de 17 x
17. En este conjunto de combustible 700 de 17 x 17, una tubería de
medición está dispuesta en el centro, y están distribuidas 24 barras
de control 708.
La reactividad del núcleo puede controlarse
moviendo hacia arriba o abajo la barra de control 708. Cada barra
combustible 703 es una barra larga de aproximadamente 4 metros igual
que la barra combustible 603 para BWR y, por lo tanto, está previsto
un retículo de soporte 707 para soportar la barra combustible 703.
En cada barra combustible 703, varias pastillas 731 están insertadas
dentro de una vaina tubular cilíndrica 733 compuesta de aleación de
circonio, y mantenida por un resorte 732 insertado en la parte
superior de la vaina tubular 733. En este recipiente blindado, en la
celda están contenidas 69 unidades de conjuntos de combustible
agotado.
La Fig. 17 es una vista en corte radial del
recipiente blindado para PWR. Como está mostrado en la Fig. 17, una
cavidad 811 de un recipiente blindado 800 para PWR contiene un cesto
809 formando una celda 815 de sección rectangular combinando
alternadamente placas 817 que se extienden en la dirección radial.
Cada placa 817 está compuesta de B de mezcla de aleación de aluminio
como material de absorción de neutrones, igual que las tuberías en
cuadrado 510 para BWR.
Sin embargo, cada placa 817 tiene un agujero
pasante de conducto de agua de refrigeración 816 que se extiende en
la dirección axial, conocido como zona de agua, y al refrigerar los
conjuntos de combustible agotado, cada celda del cesto y este
agujero pasante se llenan de agua para moderar los neutrones, de
modo que los neutrones puedan ser absorbidos eficazmente por las
placas 817 y la resina 802. El agua que llena el conducto de agua de
refrigeración 816 se descarga tras un período de refrigeración
especificado, y el conducto se seca.
Este conducto de agua de refrigeración 816 es
preciso porque el factor de enriquecimiento del uranio del conjunto
de combustible para PWR es superior al del conjunto de combustible
para BWR, la cantidad de carga de uranio por conjunto de combustible
es más grande, el área seccional del conjunto de combustible es más
amplia y, por lo tanto, la reactividad es superior en el sistema que
dispone estos conjuntos. La distancia dd mostrada en la Fig. 17 es
una distancia tal que asegura la subcriticidad del conjunto de
combustible agotado. Es preciso que la distancia dd para el PWR sea
más larga que la misma para el BWR. Las celdas 815 no están
dispuestas en retículo, sino que están en posición desviada, lo que
está destinado a colocar los conjuntos de combustible agotado para
el PWR, que tienen un área seccional más amplia comparada con los
conjuntos de combustible para BWR, de forma eficaz en la cavidad
811.
En los conjuntos de combustible agotado para PWR
mencionados anteriormente, se extraen las barras de control 708
distribuidas entre las barras combustibles 703 dispuestas en
retículo, y los conjuntos de combustible agotado 700 de los que se
extraen las barras de control 708 se insertan y almacenan en las
celdas 815 formadas por el cesto 809 en el recipiente blindado
800.
Por consiguiente, las lagunas dejadas por las
barras de control 708 extraídas o barra de medición, no mostrada, en
los conjuntos de combustible agotado son espacios muertos, y se
desea utilizar eficazmente estos espacios.
Además, para formar el conducto de agua de
refrigeración 816, son precisas las placas o tuberías en cuadrado
destinadas a formar el cesto para el PWR, y la formación de placas o
tuberías en cuadrado es más complicada comparada con la formación de
placas o tuberías en cuadrado para BWR, y ésta supone mucho tiempo y
trabajo.
Además, el área seccional de los conjuntos de
combustible agotado para PWR es rectangular y amplia, y también es
necesario el conducto de agua de refrigeración 816 y, por lo tanto,
la eficacia de alojamiento de los combustibles agotados en el
recipiente blindado es mediocre.
El documento JP61111493 describe un dispositivo
destinado a acarrear y almacenar combustible nuclear de reactores
nucleares en los que se sacan barras de control de tubos de guía de
barra de control y se insertan en los tubos barras cargadas de
absorbente de neutrones en lugar de las barras de control. Entonces,
el conjunto de combustible está listo para ser acarreado y
almacenado.
El documento JP04248499 describe barras
absorbentes de neutrones que están diseñadas como vainas tubulares
configuradas en tubería para ser insertadas dentro de guías de barra
de control.
Los absorbentes de neutrones según el documento
JP54028996 se insertan en las tuberías de guía en un conjunto de
combustible de modo que puedan almacenarse muchos conjuntos de
combustible dentro de una pequeña piscina de almacenaje.
Los elementos de absorción de neutrones según el
documento JP07020278 se insertan dentro del tubo de manguito de un
conjunto de combustible. Estos elementos de absorción de neutrones
están asegurados de modo que no puedan caerse del tubo de
manguito.
Un cesto de expedición para combustible nuclear
agotado está desvelado en el documento US5.373.540. Una pluralidad
de cruciformes se extiende en el sentido longitudinal de la
envoltura del cesto. Estos cruciformes están formados a partir de un
material de absorción de neutrones con buenas características de
termotransferencia. A modo de ejemplo, estos cruciformes pueden
estar formados a partir de aleación de aluminio borado, pero también
pueden estar formados, por ejemplo, a partir de cobre borado.
El documento EP0372551A2 describe barras de
absorción de neutrones que están adaptadas para la inserción en el
interior de un conjunto de combustible nuclear. Tras la inserción,
estas barras de absorbente de neutrones o de veneno se enclavan
contra la remoción mediante un medio de engatillamiento. El conjunto
de combustible descrito en el documento EP0372551A2 es del tipo
generalmente usado en reactores de agua a presión. Las barras de
absorción están adaptadas para la inserción en el interior de un
tubo de guía de barra de control.
El documento FR2751118A1 desvela un elemento de
absorción de neutrones para ser adaptado de modo que encaje dentro
de la camisa destinada a una barra de control. La barra de absorción
de neutrones contiene material absorbente en forma de polvo o
pastillas. Como alternativa, se revisten tubos metálicos cilíndricos
de un revestimiento de absorción de neutrones, que preferentemente
se compone de boro o un compuesto de boro. La propia barra de metal
puede estar formada a partir de acero, aluminio o cobre. De acuerdo
con el procedimiento reivindicado de transporte y acumulación de
elementos de combustible agotado, las barras de control se
sustituyen por los elementos de absorción de neutrones adaptados
para encajar dentro de las tuberías de guía de barra de control. El
documento FR2751118A1 representa la técnica anterior más
cercana.
La presente invención tiene por objeto aumentar
al máximo tanto la capacidad de absorción de neutrones como el uso
del espacio del recipiente blindado.
Este objeto se resuelve mediante una barra de
absorción con las características de la reivindicación 1, y un
recipiente blindado con las características de la reivindicación 3.
La reivindicación 5 describe un aparato de inserción y la
reivindicación 7 se refiere a un procedimiento de transporte y
almacenamiento.
Las formas de realización preferidas se deducen
de las reivindicaciones dependientes.
La barra de absorción según un aspecto de esta
invención tiene casi la misma forma que la forma de una barra de
control en columna para PWR. Además, la barra de absorción tiene la
capacidad de blindar contra los neutrones. Puesto que la barra de
absorción tiene casi la misma forma que la forma de la barra de
control en columna para PWR, esta barra de absorción puede
insertarse dentro de la tubería de guía de barra de control de
conjuntos de combustible agotado o la tubería de guía de barra de
control que incluye la tubería de medición.
La barra de absorción según otro aspecto de esta
invención está fabricada de material compuesto de aluminio o
aleación de aluminio formada añadiendo polvo de boro o compuesto de
boro que tiene un rendimiento de absorción de neutrones a polvo de
aluminio o de aleación de aluminio. Puesto que la barra de absorción
está fabricada de tal material, ésta no llega a dañarse por impactos
menores durante el transporte. Como consecuencia, es posible
mantener la capacidad de absorción de neutrones incluso durante el
transporte. Por ejemplo, ésta es mucho más segura y, por
consiguiente, preferible que una barra de absorción que tenga una
estructura en la que el interior de una tubería se llena de polvo
de boro.
El recipiente blindado según aún otro aspecto de
esta invención comprende un grupo de barras de absorción que tiene
casi la misma forma que la forma de una barra de control en columna
para PWR. Además, el grupo de barras de absorción tiene la capacidad
de blindar contra los neutrones. Los conjuntos de combustible
agotado se almacenan en el recipiente blindado. En consecuencia,
puede disminuirse el número de neutrones radiados desde los
conjuntos de combustible agotado. Además, puede acortarse el
espaciamiento entre los conjuntos de combustible agotado.
El aparato de inserción según aún otro aspecto de
esta invención comprende una unidad de detección de posición que
detecta la distancia entre un grupo de agujeros pasantes del
elemento de guía y el grupo de tuberías de guía de barra de control
de los conjuntos de combustible agotado, y sus posiciones relativas
se ajustan en consecuencia. Además, se hace descender el bloque de
barras de absorción, de modo que el grupo de agujeros pasantes actúe
como agujero de guía, y el grupo de barras largas de absorción puede
insertarse firmemente dentro de la tubería de guía de barra de
control o la tubería de guía de barra de control que incluye la
tubería de medición.
El procedimiento de transporte y almacenamiento
de conjuntos de combustible agotado según aún otro aspecto de esta
invención comprende una etapa de insertar un grupo de barras de
absorción que tienen casi la misma forma que la forma de una barra
de control en columna para PWR usada en el control de reactividad
del núcleo de un reactor, y que tienen una capacidad de blindaje
contra los neutrones, en el interior de un grupo de tuberías de guía
de barra de control que incluye una tubería de medición de conjuntos
de combustible agotado para PWR. Además, los conjuntos de
combustible agotado para PWR se transportan y almacenan en un estado
en el que el grupo de barras de absorción está insertado. En
consecuencia, puede acortarse la distancia entre conjuntos de
combustible
agotado.
agotado.
Otros objetos y características de esta invención
resultarán evidentes a partir de la descripción siguiente en
referencia a los dibujos que se adjuntan.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva que muestra
la estructura de un conjunto de combustible agotado para PWR.
La Fig. 2 es un diagrama que muestra la
estructura de un bloque de barras de absorción que debe insertarse
en el conjunto de combustible agotado y explica igualmente la manera
en que el bloque de barras de absorción se inserta en el conjunto de
combustible agotado.
La Fig. 3 es una planta del conjunto de
combustible agotado.
La Fig. 4 es una vista en corte siguiendo la
línea A-A de retículo de soporte.
La Fig. 5 es un diagrama que muestra una
estructura de una barra combustible.
La Fig. 6 es una vista en corte en dirección
radial que muestra la estructura de un recipiente blindado según la
presente invención.
La Fig. 7 es un diagrama que muestra la
estructura de un aparato de inserción según la presente
invención.
La Fig. 8 es una vista en corte siguiendo la
línea B-B de una placa terminal inferior.
La Fig. 9A hasta la Fig. 9C son ejemplos de las
imágenes fotografiadas de una sección de esquina de una carcasa de
tobera.
La Fig. 10 es un diagrama que muestra el aparato
de inserción justo después de la conclusión de la inserción.
La Fig. 11 es un diagrama que muestra la
estructura de un conjunto de combustible agotado tras la conclusión
de la inserción y una estructura de un suspensor.
La Fig. 12 es un diagrama esquemático que
muestra la configuración de almacenamiento de conjuntos de
combustible agotado en una piscina de almacenaje.
La Fig. 13 es una vista en perspectiva que
muestra una estructura de un recipiente blindado para BWR.
La Fig. 14 es una vista en corte en dirección
radial que muestra la estructura del recipiente blindado mostrado
en la Fig. 13.
La Fig. 15 es un diagrama que muestra una
estructura de un conjunto de combustible para BWR.
La Fig. 16 es un diagrama que muestra una
estructura de un conjunto de combustible para PWR.
La Fig. 17 es una vista en corte en dirección
radial que muestra la estructura de un recipiente blindado
convencional para PWR.
Las formas de realización preferidas de la barra
de absorción, el aparato de inserción (aparato destinado a insertar
la barra de absorción), el recipiente blindado, y el procedimiento
de transporte y almacenamiento de los conjuntos de combustible
agotado según la invención se explican al detalle a continuación en
referencia a los dibujos que se adjuntan. Sin embargo, esta
invención no está limitada solamente a estas formas de
realización.
En primer lugar se explica un conjunto de
combustible agotado según la invención. La Fig. 1 es una vista en
perspectiva que muestra una vista general de un conjunto de
combustible agotado para PWR. Como está mostrado en la Fig. 1, un
conjunto de combustible 1, que es un conjunto de combustible
agotado, está formado como una agrupación en haces en retículo de
barras combustibles 4, tuberías 5 de guía de barra de control y una
tubería de medición 6, que están dispuestas en una sección de matriz
de 14 x 14. Esta disposición de matriz está soportada por retículos
de soporte 7 previstos en posiciones adecuadas en la dirección
longitudinal de las barras combustibles 4, tuberías 5 de guía de
barra de control y tuberías de medición 6. Las tuberías 5 de guía de
barra de control y tuberías de medición 6 están soportadas por una
tobera superior 2 y una tobera inferior 3.
Es decir, las tuberías 5 de guía de barra de
control y las tuberías de medición 6 son de forma cilíndrica y están
mantenidas por agujeros pasantes entre la tobera superior 2 y la
tobera inferior 3 previstas correspondientes a las posiciones de la
disposición de matriz de las tuberías 5 de guía de barra de control
y tuberías de medición 6. En las tuberías 5 de guía de barra de
control, se insertan barras de control que tienen unacapacidad de
absorción de neutrones en el reactor, y la reactividad del núcleo se
controla por el número y profundidad de inserción de barras de
control. Las tuberías 5 de guía de barra de control están
dispersadas sobre la disposición de matriz. En las tuberías de
medición 6, barras de medición no mostradas en el dibujo se insertan
de forma periódica en el reactor para medir la temperatura y la
dosis de radiación, y se obtiene la información para la gestión del
núcleo. Sin embargo, cuando están almacenadas como conjunto de
combustible agotado, las barras de control insertadas en las
tuberías 5 de guía de barra de control se extraen y, del mismo modo,
las barras de medición se extraen de las tuberías de medición 6.
En consecuencia, como se muestra en la Fig. 2,
varias barras de absorción 11 que tienen la misma forma en columna
que las barras de control y barras de medición destinadas a la
inserción en las tuberías 5 de guía de barra de control y tuberías
de medición 6 y que tienen una capacidad de absorción de neutrones
se preparan nuevamente, y estas barras de absorción se insertan
dentro de las tuberías 5 de guía de barra de control y tuberías de
medición 6 del conjunto 1 de combustible. Un extremo de cada barra
de absorción 11 se une a una placa terminal 12 que es un elemento de
placa rectangular que debe insertarse en el interior partiendo de la
abertura superior de la tobera superior 2, y el otro extremo está
formado en una disminución del diámetro, de manera que se inserte
con facilidad dentro de las tuberías 5 de guía de barra de control y
tuberías de medición 6.
La longitud de la barra de absorción 11 es
suficientemente importante para envolver la longitud efectiva del
combustible. El radio de la barra de absorción 11 es menor que el
diámetro interno de la tubería 5 de guía de barra de control y la
tubería de medición 6, y se prefiere que esté más cerca del diámetro
interno de la tubería 5 de guía de barra de control y la tubería de
medición 6 en la medida de lo posible, pero se requiere un cierto
intersticio, considerando la longitud de aproximadamente 4
metros.
La Fig. 3 es una planta del conjunto 1 de
combustible mostrado en la Fig. 2. La tobera superior 2 mostrada en
la Fig. 3 corresponde a la disposición de matriz, en la que están
colocadas las tuberías 5 de guía de barra de control y tuberías de
medición 6. En el reactor existen varios agujeros pasantes
destinados a conductos de agua ligera 21. La barra de absorción 11
penetra a través de la tubería 5 de guía de barra de control y la
tubería de medición 6.
La Fig. 4 es una vista en corte siguiendo la
línea A-A de retículo de soporte 7 del conjunto 1 de
combustible mostrado en la Fig. 2. El retículo de soporte 7 soporta
el estado de retículo de 14 x 14 compuesto de barras combustibles 4,
tuberías 5 de guía de barra de control y una tubería de medición 6.
Las barras de absorción 11 penetran a través de las tuberías 5 de
guía de barra de control y la tubería de medición 6 del retículo de
soporte 7 mostrado en la Fig. 4.
Por consiguiente, la placa terminal 12 mostrada
en la Fig. 2 está unida con la barra de absorción 11, de modo que la
barra de absorción 11 pueda estar mantenida en el estado insertado
en la tubería 5 de guía de barra de control y la tubería de medición
6. Usando un bloque 10 de barras de absorción formado uniendo varias
barras de absorción 11 y placas terminales 12, puede insertarse una
pluralidad de barras de absorción 11 en lote dentro de las tuberías
5 de guía de barra de control y la tubería de medición 6. Como
alternativa, en lugar de unir las barras de absorción 11 usando
placas terminales 12, las barras de absorción pueden introducirse
individualmente en las tuberías 5 de guía de barra de control y
tuberías de medición 6. Sin embargo, al transportar el conjunto 1 de
combustible en el que están insertadas las barras de absorción 11,
es más fácil mantener las barras de absorción 11 usando el bloque 10
de barras de absorción.
La Fig. 5 es una vista de frente de la barra
combustible 4. En la Fig. 5, varias pastillas de combustible 31
están insertadas dentro de una vaina tubular cilíndrica 33 compuesta
de aleación de circonio, y las pastillas 31 están mantenidas por un
resorte 32 insertado en la parte superior de la vaina tubular 33. El
conjunto de combustible agotado está compuesto principalmente de
barras combustibles como se ha mencionado anteriormente.
La barra de absorción 11 está compuesta de
material compuesto de aluminio o aleación de aluminio formada
añadiendo polvo de boro o compuesto de boro que tiene capacidad de
absorción de neutrones, al polvo de aluminio o aleación de aluminio,
y está concebida para no alcanzar la criticidad desde el interior
del conjunto de combustible agotado.
El siguiente material puede usarse
preferentemente como material compuesto de aluminio. Además de
añadir el polvo de boro o compuesto de boro al material compuesto de
aluminio, pueden añadirse terceras partículas de óxidos. En
consecuencia, se realiza una aleación mecánica y puede aumentarse la
resistencia del material. Para conseguir esto, se mezcla en la
cubeta de triturador por frotamiento polvo de aluminio o aleación de
aluminio como material matriz, boro o compuesto de boro como
absorbente de neutrones, y terceras partículas como óxidos,
nitratos, carburos, boruros.
La cantidad de estas terceras partículas deberá
ser preferentemente mayor que 0,1 por ciento en peso y menor que 30
por ciento en peso. Tal cantidad es preferible porque, si la
cantidad es menor que 0,1 por ciento en peso, entonces no existe un
gran efecto sobre el refuerzo del material. Por otra parte, si la
cantidad es mayor que 30 por ciento en peso, entonces la propiedad
del material para dilatarse disminuye. Además, es preferible que los
diámetros de las terceras partículas en la matriz de aluminio sea
mayor que 0,01 \mum y menor que 10 \mum. El material que tiene
un diámetro más pequeño que 0,01 \mum es muy costoso y difícil de
obtener. Por otra parte, el material que tiene un diámetro mayor
que 10 \mum no contribuye mucho al refuerzo del material.
La cantidad de boro o compuesto de boro deberá
ser preferentemente mayor que 1 por ciento en peso y menor que 20
por ciento en peso. Tal cantidad es preferible porque, si la
cantidad es menor que 1 por ciento en peso, entonces éste no absorbe
los neutrones apropiadamente. Por otra parte, si la cantidad es
mayor que 20 por ciento en peso, entonces la propiedad del material
para dilatarse disminuye. Además, es preferible que el diámetro del
boro o compuesto de boro sea mayor que 0,01 \mum y menor que 100
\mum. El material que tiene un diámetro más pequeño que 0,01
\mum es muy costoso. Por otra parte, el material que tiene un
diámetro mayor que 100 \mum degrada la resistencia.
Además, en lugar de boro o compuesto de boro,
puede usarse cualquier material que tenga la propiedad de absorber
los neutrones. Es decir, pueden usarse Cd, Hf o elementos de tierras
raras que tengan una sección eficaz de absorción de neutrones más
grande. Por ejemplo, en el caso de BWR se usa boro o compuesto de
boro, en el caso de FWR, se usa sin embargo compuesto de
Ag-In-Cd. En el compuesto de
Ag-In-Cd, la presencia de In es de
15 en peso y la presencia de Cd es de 5 en peso. Además, pueden
usarse carburos tales como Eu, Sm, Gd.
Al_{2}O_{3}, ZrO_{2}, SiO_{2}, MgO,
TiO_{2}, Cr_{2}O_{3} pueden usarse como óxidos en las terceras
partículas. Si_{3}N_{4}, BN son los ejemplos de nitratos que
pueden usarse. SiC, WC, Cr_{2}C_{3} son los ejemplos de
carburos, y ZrBr_{2} es el ejemplo de boruro que puede usarse.
Además, no es necesario usar solamente las terceras partículas
mencionadas en este documento. Puede usarse cualquier material según
sea necesario.
Como polvo de aluminio o aleación de aluminio
puede usarse el siguiente material. Es decir, aluminio puro (JIS
1xxx), compuesto de aluminio Al-Cu (JIS 2xxx),
compuesto de aluminio Al-Mg (JIS 5xxx), compuesto de
aluminio Al-Mg-Si (JIS 6xxx),
compuesto de aluminio Al-Zn-Mg (JIS
7xxx), compuesto de aluminio Al-Fe (contenido de Fe
entre 1 a 10 por ciento en peso). También puede usarse además
compuesto de aluminio Al-Mn (JIS 3xxx). El material
que se usará puede seleccionarse en función de la resistencia,
dilatación, aptitud para el tratamiento, y resistencia a la
temperatura requeridas.
Un polvo obtenido mediante la solidificación
rápida tiene una composición uniforme y fina. Un polvo tal puede
usarse como polvo de aluminio o aleación de aluminio. Para obtener
polvos de solidificación rápida, pueden usarse procedimientos
conocidos tales como procedimiento por rodillo simple, procedimiento
por doble rodillo, procedimientos de atomización tales como
atomización por aire o atomización por gas. Es preferible que las
partículas del polvo obtenido de aluminio o aleación de aluminio
tengan un diámetro de entre 5 a 150 \mum.
Si el diámetro es menor que 5 \mum, entonces
las partículas se juntan y forman una masa. Además, si el diámetro
es menor que 5 \mum, entonces es difícil usar los procedimientos
de atomización (es preciso separar el polvo diminuto y el coste
aumenta). Por otra parte, si el diámetro es mayor que 150 \mum,
entonces existe de nuevo una limitación en el uso del procedimiento
de atomización, y se vuelve difícil mezclar el material con las
partículas diminutas de adición. El diámetro más preferible es 50 a
120 \mum. La velocidad de enfriamiento debería estar por encima
de 102 grados centígrados por segundo. Con especial preferencia, la
velocidad de enfriamiento debería estar por encima de 103 grados
centígrados por segundo.
Por otra parte, el boro o compuesto de boro tiene
la propiedad de poseer una gran capacidad de absorber los neutrones
rápidos. B_{4}C, B_{2}O_{3} pueden aplicarse en la presente
invención. Al margen de estos dos, B_{4}C tiene más contenido de
boro por peso unitario. Por consiguiente, B_{4}C puede absorber
más neutrones con menor cantidad. Además, B_{4}C posee más dureza
y es, por consiguiente, preferible.
Se ha mencionado anteriormente que las terceras
partículas son óxidos, nitratos, carburos, boruros. Sin embargo,
también pueden añadirse partículas distintas de éstas. Por ejemplo,
puede añadirse Zr o Ti de manera que se incremente la
resistencia.
El material mezclado de la forma y en la cantidad
mencionadas anteriormente se somete a aleación mecánica en molino de
frotamiento. Puede usarse un molino giratorio o un molino vibratorio
en lugar del molino de frotamiento. Al ser sometidos a aleación
mecánica, el aluminio y el compuesto de aluminio son triturados por
las bolas y se aplanan. Además, el boro o compuesto de boro y las
terceras partículas son molidos en un tamaño aún más fino y entran
uniformemente en los vacíos en la matriz de aluminio. Estas
partículas aplanadas se vuelven partículas de forma normal que
contienen aluminio o compuesto de aluminio y las terceras
partículas.
Es posible incrementar en gran medida la
resistencia del material por la adición de las terceras partículas y
sometimiento a aleación mecánica. Se ha confirmado con un
experimento que el material formado de este modo tiene una
resistencia de material aproximadamente tres veces superior que los
materiales formados usando los mezcladores corrientes (por ejemplo,
mezclador giratorio transversal o mezclador en V). Además, el boro o
compuesto de boro que tiene una dureza elevada llega a dispersarse
finamente y uniformemente en el interior de la matriz, de modo que
puede impedirse la cohesión del boro. La propiedad para comprimirse
puede aumentarse además en gran medida. En consecuencia, la plaquita
para la compresión no se desgasta tanto debido a la fricción.
Además, al añadir las terceras partículas, el
polvo de aluminio o de compuesto de aluminio puede someterse a
oxidación, creando con ello una capa de óxido sobre la superficie de
estas partículas, pulverizando finamente esta capa de óxido debido a
la aleación mecánica de manera que se haga que las partículas se
dispersen en la matriz. La oxidación del polvo de aluminio o de
compuesto de aluminio puede realizarse por calentamiento al aire.
Por ejemplo, el polvo de aluminio o de compuesto de aluminio puede
ponerse dentro de un horno y agitarse mientras se calienta. Cuando
se ha llevado a cabo este procedimiento durante unas pocas horas, se
forma una capa de óxido sobre la superficie de aluminio o compuesto
de aluminio.
Así, las barras de absorción 11 están formadas de
material compuesto de aluminio o aleación de aluminio. En
consecuencia, ésta es ligera, tiene la capacidad de blindar contra
los neutrones, y la distancia entre los conjuntos de combustible
agotado puede disminuirse. En otras palabras, si debe usarse el
mismo número de conjuntos de combustible agotado, entonces el
recipiente blindado se vuelve ligero. Cualquier material que tenga
la propiedad de absorber los neutrones puede usarse en lugar de
material compuesto de aluminio o aleación de aluminio. En
consecuencia, la propia barra combustible 4 puede usarse en lugar de
la barra de absorción 11.
De acuerdo con la primera forma de realización,
puesto que las barras de absorción 11 que tienen capacidad de
absorción de neutrones se insertan dentro de las tuberías 5 de guía
de barra de control y tuberías de medición 6 de conjuntos de
combustible agotado, los neutrones pueden ser absorbidos utilizando
de forma eficaz el espacio en las tuberías 5 de guía de barra de
control y tuberías de medición 6, y puede reducirse la emisión de
neutrones desde el interior de los conjuntos de combustible agotado
y, por consiguiente, puede acortarse la distancia de espaciamiento
para la subcriticidad entre conjuntos de combustible agotado. O
bien, usando el bloque 10 de barras de absorción uniendo varias
barras de absorción 11 mediante placas terminales 12, las barras de
absorción 11 pueden insertarse en lote dentro de las tuberías 5 de
guía de barra de control y tuberías de medición 6, de modo que se
perfeccione el rendimiento del trabajo.
A continuación se explica una segunda forma de
realización. La segunda forma de realización se refiere a un
recipiente blindado destinado a alojar los conjuntos de combustible
agotado en los que se insertan barras de absorción 11 de la primera
forma de realización, que elimina el conducto de agua de
refrigeración previsto en las placas del cesto en este recipiente
blindado.
La Fig. 6 es una vista en corte en dirección
radial del recipiente blindado, que es una mejora del recipiente
blindado convencional para PWR mostrado en la Fig. 17. La placa 817
mostrada en la Fig. 17 tiene un elevado factor de enriquecimiento
del uranio en los conjuntos de combustible agotado para PWR, una
importante cantidad de carga de uranio por conjunto de combustible
unitario comparada con el combustible para BWR, y una amplia área
seccional de conjunto de combustible y, por lo tanto, la reactividad
es elevada en el sistema de disposición de los mismos y, por
consiguiente, con el fin de absorber eficazmente los neutrones
moderando los neutrones en tratamiento de refrigeración, el
conducto de agua de refrigeración 816 se llena de agua como
moderador de neutrones. Los conjuntos de combustible agotado en los
que se insertan las barras de absorción 11 explicadas en la primera
forma de realización contienen materiales de absorción de neutrones
en los conjuntos de combustible agotado y, por lo tanto, se
disminuyen los neutrones liberados al exterior desde los conjuntos
de combustible agotado.
Como resultado, es posible acortar la distancia
de espaciamiento para control con la subcriticidad en la
refrigeración de conjuntos de combustible agotado y, por lo tanto,
no se requiere conducto de agua de refrigeración 816 en el
tratamiento de refrigeración. En consecuencia, las placas 50
destinadas a componer el cesto 49 del recipiente blindado 40 para
PWR mostrado en la Fig. 6 no tienen conducto de agua de
refrigeración al igual que en la estructura de cesto para BWR.
Por lo tanto, en el recipiente blindado 40 para
PWR mostrado en la Fig. 6, aunque el volumen de capacidad es igual
que en la cavidad 811 del recipiente blindado 800 para PWR mostrado
en la Fig. 17, el grosor de las placas 50 puede reducirse, de modo
que puedan alojarse más conjuntos de combustible agotado. Por
ejemplo, en el recipiente blindado 800 mostrado en la Fig. 17,
pueden alojarse 19 conjuntos de combustible agotado, mientras que en
el recipiente blindado 40 mostrado en la Fig. 6, pueden alojarse 32
conjuntos de combustible agotado. Usando el recipiente blindado 40
en la segunda forma de realización, pueden alojarse 13 conjuntos más
de combustible agotado. En otras palabras, el grado de integración
de conjuntos de combustible agotado puede acrecentarse.
En el cesto de la misma forma que se muestra en
la Fig. 17, cuando se alojan los conjuntos de combustible agotado en
la primera forma de realización, la emisión de neutrones disminuye
y, por lo tanto, puede reducirse el grosor de la resina. Como
resultado, es posible reducir todo el tamaño del recipiente blindado
cuando se aloja el mismo número de conjuntos de combustible
agotado.
En la segunda forma de realización, la celda 55
se compone combinando las placas 50 en forma de retículo. Sin
embargo, la celda puede formarse con tuberías en cuadrado.
Además, cuando se alojan los conjuntos de
combustible agotado en la primera forma de realización, el grosor de
las placas destinadas a componer el cesto del recipiente blindado
puede reducirse correspondiendo a la capacidad de absorción de
neutrones de las barras de absorción insertadas en los conjuntos de
combustible agotado, de modo que pueda incrementarse el número de
conjuntos de combustible agotado alojados en el recipiente blindado.
Además, no es necesario instalar el conducto de agua de
refrigeración, que es la característica del recipiente blindado para
el PWR, en las placas o tuberías en cuadrado, y pueden usarse placas
o tuberías en cuadrado de estructura simple como en las placas o
tuberías en cuadrado para BWR.
A continuación se explica una tercera forma de
realización. En la primera forma de realización, usando el bloque 10
de barras de absorción compuesto de varias barras de absorción 11,
una pluralidad de barras de absorción 11 se inserta en lote para
perfeccionar el rendimiento del trabajo. La tercera forma de
realización está destinada además a insertar de forma más fácil,
segura y firme conjuntos de combustible agotado de varias barras de
absorción 11.
La Fig. 7 muestra la estructura del aparato de
inserción según la tercera forma de realización. Este aparato de
inserción comprende una placa terminal superior 61 que acopla la
barra de absorción 11, una placa terminal inferior 62 destinada a
guiar la barra de absorción 11, y un suspensor 63 destinado a mover
la placa terminal superior 61.
La placa terminal superior 61 corresponde al
bloque 10 de barras de absorción. La placa terminal superior 61 y la
placa terminal inferior 62 están suspendidas por una placa de
suspensión plana 60. La Fig. 8 es una vista en corte siguiendo la
línea B-B de la placa terminal inferior 62. La placa
terminal inferior 62 tiene un agujero de guía 77 destinado a guiar
la barra de absorción 11. El agujero de guía 77 está previsto
correspondiendo a la posición de la tubería 5 de guía de barra de
control y la tubería de medición 6. Cuando la placa terminal
superior 61 y la placa terminal inferior 62 están suspendidas por la
placa de suspensión 60, al detenerse inmóvil o en el estado inicial,
el extremo delantero de la barra de absorción 11 debe estar al menos
insertado dentro del agujero de guía 77. La anchura de la placa
terminal superior 61 y la placa terminal inferior 62 en la dirección
horizontal debe ser lo bastante amplia para permitir que se inserte
desde la abertura superior de la tobera superior 2, y es preciso que
la anchura sea al menos suficiente para formar el agujero de guía 77
de la tubería 5 de guía de barra de control y la tubería de medición
6.
Un agujero de suspensión 78 está previsto casi en
el centro de la placa terminal superior 61. La pared interna del
agujero de suspensión 78 tiene una abolladura 70 destinada a
enganchar un gancho 69 de la herramienta de sujeción 65 mencionada a
continuación. La herramienta de sujeción 65 gira libremente
alrededor del fulcro 68 previsto en la placa de suspensión plana 60
correspondiente a la placa terminal superior 61, y está prevista en
la parte superior de la herramienta de sujeción 65, y el gancho 69
previsto en la parte inferior de la herramienta de sujeción 65 está
siempre abierto por un resorte de tensión 66 destinado a tirar
mutuamente de la parte superior de la herramienta de sujeción 65,
de modo que la placa terminal superior 61 sea mantenida. Al anular
la retención de la placa terminal superior 61, es decir, al separar
la placa terminal superior 61 y la placa terminal inferior 62 de una
porción de suspensión 64, la parte superior de la herramienta de
sujeción 65 se abre por empuje superando la fuerza de tracción del
resorte de tensión 66, por medio de un cilindro de aire 67 destinado
a conectar mutuamente la parte superior de la herramienta de
sujeción 65. Como resultado, el dispositivo de sujeción 69 se libera
de la abolladura 70 y se separan entre sí a través de un agujero de
suspensión 78.
La placa de suspensión 60 y el indicador de
presiones 81 están suspendidos a través de un cable 84 y, además, el
indicador de presiones 81 está suspendido sobre un garfio 82 a
través de un cable 83 al tiempo que detecta la carga suspendida, y
este garfio 82 está conectado a un elevador no mostrado en el
dibujo. El elevador mueve toda la porción de suspensión 64, en
particular, mueve verticalmente, y puede mover simultáneamente la
placa terminal superior 61 y la placa terminal inferior 62 acopladas
entre sí a través de la herramienta de sujeción 65.
Sobre la placa de suspensión 60, una fibra óptica
71 está enrollada a través de una unidad de arrollamiento 73
correspondiente al movimiento vertical de la placa terminal inferior
62. La fibra óptica 71 penetra en el agujero pasante 76 de la placa
de suspensión 60 y el agujero pasante 75 de la placa terminal
superior 61, y se extiende hasta un agujero de formación de imágenes
94 de la placa terminal inferior 62. En el extremo delantero de la
fibra óptica 71 existe una lente 72 de la fibra óptica 71, y la
lente 72 está dirigida hacia abajo a través del agujero de formación
de imágenes 94. En el extremo delantero de la fibra óptica 71 está
previsto un peso 91, y la lente 72 de la fibra óptica 71 está
comprimida, de modo que la imagen pueda tomarse de forma estable. El
otro extremo de la fibra óptica 71 está conectado a la unidad de
formación de imágenes, no mostrada, a través de la unidad de
arrollamiento 73, y la imagen cerca de la lente 72 es tomada por la
cámara o análogos.
La placa de suspensión 60 tiene además un
detector 92 que tiene un saliente en la parte inferior. Sobre la
placa terminal inferior 62 correspondiente a este detector 92, está
formado un saliente de detección 93, y este saliente de detección 93
puede chocar contra el saliente inferior del detector 92 por medio
del agujero pasante 74 de la placa terminal superior 61. Cuando este
saliente de detección 93 y el saliente inferior del detector 92
chocan entre sí, la barra de absorción 11 está completamente
insertada dentro de la tubería 5 de guía de barra de control y la
tubería de medición 6. Este juntado a tope es detectado por el
detector 92, y el resultado de la detección es emitido a un
detector no mostrado en el dibujo.
En referencia adicionalmente a la Fig. 9 hasta la
Fig. 11, se explica la operación de inserción de la barra de
absorción 11 por el aparato de inserción. El estado mostrado en la
Fig. 7 es un estado inicial de inserción, y la placa terminal
superior 61 está acoplada a la porción de suspensión 64, y el
suspensor 63 se extiende en su extensión total. En este estado, la
configuración relativa de la posición de la placa terminal inferior
62 y la posición de la tobera superior 2 es detectada a través de la
lente 72 de la fibra óptica 71. Esta configuración relativa se
detecta por procesamiento de imágenes y se determina si la
desviación de la posición relativa es o no menor que un valor
especificado, por ejemplo, por concordancia con el modelo, y cuando
es menor que el valor especificado, se juzga que la placa terminal
inferior 62 y la tobera superior 2 concuerdan en posición, es decir,
que el agujero de guía 77 de la placa terminal inferior 62 y la
tubería 5 de guía de barra de control de la tobera superior 2
concuerdan en configuración relativa.
Más específicamente, como se muestra en la Fig.
9A, se obtiene una imagen de referencia sin desviación de posición
relativa. Si la placa terminal inferior 62 se desvía de posición en
la dirección superior izquierda en el dibujo, como se muestra en la
Fig. 9B, el conducto 21 y la tubería 5 de guía de barra de control
se sitúan en la esquina inferior derecha en el dibujo, y la región
de una carcasa de tobera 100 en el extremo superior de la pared de
la tobera superior 2 es más ancha. Por otra parte, cuando la placa
terminal inferior 62 se desvía hacia la posición inferior derecha en
el dibujo, como se muestra en la Fig. 9C, el conducto 21 y la
tubería 5 de guía de barra de control se sitúan en la esquina
superior derecha en el dibujo, de modo que la región de la carcasa
de tobera 100 es más pequeña. Por consiguiente, la desviación de
posición de la placa terminal inferior 62, es decir, la desviación
de posición de la barra de absorción 11 puede detectarse haciendo
concordar los modelos de la imagen mostrada en las Fig. 9B y Fig. 9C
y la imagen de referencia mostrada en la Fig. 9A. Esta información
de desviación de posición se transmite al operador que maneja el
elevador, y este operador maneja de manera que se elimine la
desviación de posición manipulando el elevador según esta
información de desviación de posición.
Cuando se acaba la corrección de la desviación de
posición, el operador hace descender el elevador, y hace descender
igualmente la placa terminal superior 61, haciendo descender con
ello la barra de absorción 11, de modo que la barra de absorción 11
se inserte dentro de la tubería 5 de guía de barra de control y la
tubería de medición 6 a través del agujero de guía 77. En este caso,
la placa terminal inferior 62 se monta sobre el lado superior
interno de la tobera superior 2 en una posición exenta de desviación
de posición.
Cuando se acaba la inserción de la barra de
absorción 11 dentro de la tubería 5 de guía de barra de absorción y
otras, el saliente del detector 92 y el saliente de detección 93
chocan entre sí, y el resultado de la detección se emite al
detector, no mostrado. Según este resultado de la detección, el
operador manipula para extender el cilindro de aire 67, y elimina el
enganche del gancho 69. Entonces, el operador eleva el elevador y
separa la placa terminal superior 61 desde la porción de suspensión
64. El hecho de que esté realmente separada o no puede comprobarse
mediante el indicador de presiones 81.
Como resultado, como está mostrado en la Fig. 11,
la barra de absorción 11 se inserta dentro de la tubería 5 de guía
de barra de control y otras, y la placa terminal superior 61, que
retiene la barra de absorción 11, y la placa terminal inferior 62,
que guía la barra de absorción 11, se asientan en el interior de la
tobera superior 2, sin rebasar con ello la forma de la tobera
superior 2. Por consiguiente, estos conjuntos de combustible agotado
tienen la misma forma que los conjuntos de combustible agotado en
los que no se insertan las barras de absorción 11.
A este propósito, el juntado a tope del detector
92 y el saliente de detección 93 puede detectarse por medios
magnéticos o eléctricos. Como alternativa, usando un detector óptico
como detector 92, la distancia puede medirse por medios ópticos, y
puede juzgarse que la inserción está completada cuando la distancia
se vuelve más corta que un valor especificado.
Formando la placa terminal superior 61 y la placa
terminal inferior 62 mediante un material que tiene una capacidad de
absorción de neutrones tal como material de B-Al, al
igual que las barras de absorción 11, es posible reducir el grosor
de la resina en la dirección de la tapadera en el caso de un
recipiente blindado en húmedo destinado al almacenamiento en un
estado sumergido en agua.
De acuerdo con la tercera forma de realización,
detectando la desviación de posición relativa de las barras de
absorción y tuberías 5 de guía de barra de control y otras usando el
aparato de inserción, las posiciones se corrigen aproximadamente, y
se hacen concordar las posiciones relativas de las barras de
absorción y tuberías 5 de guía de barra de control y otras, y
además, usando la forma cónica del extremo delantero de las barras
de absorción, las barras de absorción pueden insertarse firmemente y
con facilidad dentro de las tuberías 5 de guía de barra de control.
Detectando igualmente la conclusión de la inserción, puede
garantizarse la seguridad en la inserción.
A continuación se explica una cuarta forma de
realización. En la segunda forma de realización, la finalidad es
almacenar los conjuntos de combustible agotado en la primera forma
de realización dentro del recipiente blindado. Sin embargo, la
cuarta forma de realización especifica el procedimiento de
almacenamiento de conjuntos de combustible agotado en la piscina de
almacenaje.
La Fig. 12 es un diagrama esquemático que muestra
la configuración cuando se almacenan conjuntos de combustible 101
como conjuntos de combustible agotado en una piscina 102. Como se
muestra en la Fig. 12, el conjunto de combustible 101 en el que se
inserta la barra de absorción 11 mostrada en la primera forma de
realización se almacena en una celda de bastidor en un bastidor 104
dispuesto en la piscina 102 llena de agua 103. En este documento,
los combustibles están almacenados en la piscina 103 conservando
entre sí una distancia d de espaciamiento de seguridad para
garantizar la subcriticidad de los combustibles pero, puesto que las
barras de absorción 11 que tienen capacidad de absorción de
neutrones se insertan en los conjuntos de combustible 101, la
distancia d de espaciamiento puede ser más corta que la distancia d
de espaciamiento cuando las barras de absorción 11 no están
insertadas.
Por consiguiente, de acuerdo con la cuarta forma
de realización, los conjuntos de combustible 101 pueden disponerse a
densidad elevada, y el número de conjuntos de combustible 101 que
deben almacenarse aumenta, o puede reducirse el tamaño de la piscina
102.
En la primera hasta la cuarta forma de
realización, se muestran como ejemplos conjuntos de combustible
agotado para PWR de 14 x 14, pero sin limitarse a este ejemplo, es
evidente que son aplicables de forma similar en otros conjuntos de
combustible agotado para PWR, tales como disposición de 17 x 17 ó 15
x 15, como se muestra en la Fig. 16.
Como está descrito en este documento, de acuerdo
con la barra de absorción de un aspecto de la presente invención,
usando la barra de absorción que tiene casi la misma forma que la
forma de una barra de control en columna para PWR usada en el
control de la reactividad del núcleo en un reactor, y que tiene una
capacidad de blindaje contra los neutrones, esta barra de absorción
se inserta dentro de la tubería de guía de barra de control de
conjuntos de combustible agotado o la tubería de guía de barra de
control que incluye la tubería de medición y, por consiguiente,
puede establecerse un blindaje eficaz contra los neutrones en los
conjuntos de combustible agotado.
De acuerdo con la barra de absorción de otro
aspecto de la presente invención, ésta está fabricada de material
compuesto de aluminio o de aleación de aluminio formada añadiendo
polvo de boro o compuesto de boro que tiene un rendimiento de
absorción de neutrones a polvo de aluminio o de aleación de
aluminio. Puesto que la barra de absorción está fabricada de tal
material, ésta no llega a dañarse por impactos menores durante el
transporte. Como consecuencia, es posible mantener la capacidad de
absorción de neutrones incluso durante el transporte. Por ejemplo,
ésta es mucho más segura y, por consiguiente, preferible que una
barra de absorción que tenga una estructura en la que el interior
de una tubería se llena de polvo de boro.
De acuerdo con el recipiente blindado de aún otro
aspecto de la presente invención, insertando el grupo de barras de
control que tiene casi la misma forma que la forma de una barra de
control en columna para PWR usada en el control de la reactividad
del núcleo en un reactor, y que tiene una capacidad de blindaje
contra los neutrones, dentro de la tubería de guía de barra de
control de conjuntos de combustible agotado o el grupo de tuberías
de guía de barra de control que incluye la tubería de medición, y
colocando los conjuntos de combustible agotado dentro del recipiente
blindado, puede disminuirse el número de neutrones radiados al
exterior de los conjuntos de combustible agotado, de modo que la
distancia de espaciamiento entre conjuntos de combustible agotado
puede acortarse y, por consiguiente, resulta efectivo aumentar el
número de conjuntos de combustible agotado que alojar en la cavidad
del cuerpo principal de envoltura que tiene el blindaje contra los
neutrones sobre la circunferencia exterior y que proporciona un
blindaje contra los rayos gamma o, en el mismo número de recipientes
que en la técnica anterior, la forma de la cavidad del cuerpo
principal de envoltura puede reducirse, o puede reducirse el grosor
del blindaje contra los neutrones sobre la circunferencia exterior,
reduciendo con ello el tamaño total del recipiente blindado.
De acuerdo con el recipiente blindado de aún otro
aspecto de la presente invención, cuando se recuperan las barras de
control para PWR, la barra de absorción se usa como barra de control
para el PWR, y las barras de control se conservan insertadas en los
conjuntos de combustible agotado y, por consiguiente, las barras de
control recuperadas pueden utilizarse de forma eficaz.
Además, puesto que el grosor equivalente
correspondiente a la capacidad de absorción de neutrones o capacidad
de moderación de neutrones de las placas o tuberías en cuadrado
destinadas a componer el cesto para retener los conjuntos de
combustible agotado para PWR en el recipiente blindado, de la
porción correspondiente al área de sección de la barra de absorción
insertada en los conjuntos de combustible agotado para PWR, se
reduce para la porción del área seccional equivalente
correspondiente a la capacidad de absorción de neutrones o la
capacidad de moderación de neutrones de la barra de absorción
insertada en los conjuntos de combustible agotado para PWR, formando
con ello una forma de cesto, puede reducirse más la altura de las
zonas de agua previstas en el cesto para el PWR con elevado factor
de enriquecimiento de uranio, en particular, o el cesto puede
formarse incluso eliminando las zonas de agua y, por consiguiente,
la forma del cesto para PWR con un elevado factor de enriquecimiento
de uranio puede formarse igual que una simple forma de cesto para
BWR, y puede perfeccionarse el rendimiento de producción del
cesto.
Además, puesto que la barra de absorción y el
cesto están compuestos de un material compuesto de Al o una aleación
de Al formada añadiendo polvo de B o compuesto de B que tiene un
rendimiento de absorción de neutrones a Al o polvo de aleación de
Al, los neutrones son absorbidos en el interior y en torno a los
conjuntos de combustible agotado y, por consiguiente, aparte de la
absorción eficaz de neutrones en y en torno a los conjuntos de
combustible agotado, puesto que las barras de absorción se insertan
en los conjuntos de combustible, el rendimiento requerido en
resistencia es inferior, de modo que puede promoverse la reducción
de peso.
De acuerdo con el aparato de inserción de aún
otro aspecto de la presente invención, las posiciones relativas del
grupo de agujeros pasantes de los elementos de guía y el grupo de
tuberías de guía de barra de control de los conjuntos de combustible
agotado se ajustan según el resultado de detección por la unidad de
detección de posición, y se hace descender el bloque de barras de
absorción de modo que el grupo de agujeros pasantes actúe como
agujero de guía, y el grupo de barras largas de absorción puede
insertarse firmemente dentro de la tubería de guía de barra de
control o la tubería de guía de barra de control que incluye la
tubería de medición y, por consiguiente, las barras de absorción
pueden insertarse dentro de las tuberías de guía de barra de control
y otras con facilidad y firmemente, de modo que puede perfeccionarse
la eficacia del trabajo de inserción.
Además, la unidad de detección de distancia
detecta el momento en el que la distancia entre el suspensor y el
elemento de fijación entra dentro de una distancia específica y se
sabe que el grupo de barras de absorción se inserta firmemente
dentro de la tubería de guía de barra de control, de modo que se
impide la caída del grupo de barras de absorción en mitad de la
inserción y, por consiguiente, puede perfeccionarse la eficacia del
trabajo de inserción, y puede detectarse firmemente el final de la
serie de trabajo de inserción, de modo que el trabajo de inserción
puede hacerse de forma segura.
De acuerdo con el procedimiento de transporte y
almacenamiento de aún otro aspecto de la presente invención, en la
etapa de inserción, insertando un grupo de barras de absorción que
tiene casi la misma forma que la forma de una barra de control en
columna para PWR usada en el control de la reactividad del núcleo en
un reactor, y que tiene una capacidad de blindaje contra los
neutrones, dentro de un grupo de tuberías de guía de barra de
control que incluye una tubería de medición de conjuntos de
combustible agotado para PWR, y en la etapa de transporte y
almacenamiento, transportando y almacenando los conjuntos de
combustible agotado para PWR en un estado en el que se inserta el
grupo de barras de absorción, la distancia de espaciamiento entre
conjuntos de combustible agotado puede acortarse y, por
consiguiente, puede perfeccionarse la densidad de los conjuntos de
combustible agotado para PWR al transportar o almacenar los
conjuntos de combustible agotado para PWR, y un transporte o
almacenamiento eficaz puede ser posible.
Además, cuando se recuperan las barras de control
para PWR, se usa la barra de absorción como barra de control para
PWR, y las barras de control se conservan insertadas en los
conjuntos de combustible agotado y, por consiguiente, las barras de
control recuperadas pueden utilizarse de forma eficaz.
Aunque se haya descrito la invención con respecto
a una forma de realización específica destinada a una exposición
completa y clara, las reivindicaciones que se adjuntan no deben
estar limitadas de este modo, sino que deben interpretarse como
incorporando todas las modificaciones y construcciones alternativas
que pueda concebir un experto en la materia que se encuentren
justamente dentro de las enseñanzas básicas expuestas en este
documento.
Claims (7)
1. Una barra de absorción (11), que está
compuesta de un material compuesto de aluminio o aleación de
aluminio formada añadiendo, a aluminio o polvo de aleación de
aluminio, polvo de boro o compuesto de boro que tiene un efecto de
absorción de neutrones,
estando dicha barra de absorción (11) configurada
de modo que pueda insertarse bien dentro de una tubería (5) de guía
de barra de control, o bien una tubería de medición (6) de un
conjunto de combustible agotado.
2. La barra de absorción (11) según la
reivindicación 1, que comprende además un elemento de fijación (12)
destinado a fijar dicha barra de absorción en una posición
correspondiente a una posición seccional de una tubería (5) de guía
de barra de control o una tubería de medición (6) en el conjunto de
combustible agotado de un
PWR.
PWR.
3. Un recipiente blindado que comprende:
un cesto (1, 9) formando celdas en retículo (55),
cada celda en retículo destinada a alojar un conjunto de combustible
agotado de un PWR;
un cuerpo (501) principal de envoltura que tiene
un blindaje (502) contra los neutrones sobre su circunferencia
exterior, para blindar contra los rayos gamma;
un grupo (10) de barras de absorción que debe
insertarse dentro de un grupo de tuberías de guía de barra de
control que incluye tuberías (5) de guía de barra de control y
dentro de un tubo de medición (6) del conjunto de combustible
agotado;
una barra de absorción que tiene casi la misma
forma que la forma de una barra de control en columna de un PWR
usada en el control de la reactividad del núcleo en el reactor, y
que tiene una capacidad de blindaje contra los neutrones; y
una tapadera desmontable (505) prevista en una
abertura de dicho cuerpo (501) principal de envoltura destinada a
colocar los conjuntos de combustible agotado en los que están
insertados dichos grupos de barras de absorción, dentro y fuera de
las celdas en retículo (55).
4. El recipiente blindado según la reivindicación
3, en el que dicha barra de absorción está compuesta de material
compuesto de aluminio o una aleación de aluminio formada añadiendo,
a aluminio o polvo de aleación de aluminio, polvo de boro o
compuesto de boro que tiene un efecto de absorción de neutrones.
5. Un aparato de inserción destinado a insertar
un grupo de barras de absorción dentro de un grupo de tuberías (5)
de guía de barra de control y dentro de una tubería de medición (6)
de un conjunto (1) de combustible agotado de un PWR, que
comprende:
un elemento de guía (62) que puede insertarse
dentro de una tobera superior a través de una abertura de tobera
superior y tiene agujeros pasantes (77), a cuyo través puede
insertarse el grupo de barras de absorción, ubicadas en posiciones
correspondientes a posiciones seccionales del grupo de tuberías de
guía de barra de control y la tubería de medición, el elemento de
guía que puede estar suspendido sobre un elemento de fijación,
estando un extremo delantero del grupo de barras de absorción
insertado dentro de los agujeros pasantes;
un suspensor (63) destinado a suspender de forma
desmontable un elemento de fijación de un elemento de barra de
absorción y a mover verticalmente el elemento de barra de
absorción,
una unidad de detección de posición (73) prevista
en dicho elemento de guía que detecta la relación posicional
relativa entre la ubicación de los agujeros pasantes y la ubicación
del grupo correspondiente de tuberías de guía de barra de control
del conjunto de combustible agotado; y
un elemento (10) de barra de absorción que
incluye el elemento de fijación (61) destinado a fijar el grupo de
barras de absorción (11) que tiene una capacidad de blindaje contra
los neutrones y teniendo cada una casi la misma forma que la forma
de una barra de control en columna para PWR usada en el control de
la reactividad del núcleo, a posiciones correspondientes a
posiciones seccionales del grupo de tuberías de guía de barra de
control y la tubería de medición (6), el elemento de fijación que
puede insertarse dentro de la tobera superior (2) a través de la
abertura de tobera superior del conjunto de combustible agotado.
6. El aparato de inserción según la
reivindicación 5, que comprende además una unidad de detección de
distancia (92, 93) que detecta si la distancia entre el suspensor y
el elemento de fijación está o no dentro de un intervalo
específico.
\newpage
7. Un procedimiento de transporte y
almacenamiento de conjuntos de combustible agotado que
comprende:
una etapa de almacenamiento de los conjuntos de
combustible agotado para un PWR insertando un grupo de barras de
absorción, teniendo cada una casi la misma forma que la forma de una
barra de control en columna para PWR usada en el control de la
reactividad del núcleo en un reactor, y teniendo una capacidad de
blindaje contra los neutrones, dentro de un grupo de tuberías de
guía de barra de control y una tubería de medición; y
una etapa de transporte de los conjuntos de
combustible agotado en un estado en el que dichas barras de
absorción están insertadas.
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