ES2263650T3 - Panel de colocacion para materiales radiactivos. - Google Patents

Abstract

Panel de colocación para materiales radiactivos, que comprende una pluralidad de tubos (10) metálicos rectilíneos dispuestos en haz y medios (14) de ensamblaje que reagrupan los tubos (10) de manera paralela entre sí, según una red regular, de manera que se forma una pluralidad de alvéolos (16) adyacentes, aptos para alojar dichos materiales radiactivos, materializando cada uno de los tubos (10) una primera pared sensiblemente continua de un alvéolo (16) correspondiente, caracterizándose dicho panel porque comprende además una pluralidad de travesaños (12) metálicos que incluyen cada uno al menos tres alas (18) unidas entre sí por una arista común, estando los travesaños (12) colocados entre los tubos (10) de manera que se define, alrededor de la primera pared de cada alvéolo (16) y en contacto al menos parcial con ésta, una segunda pared sensiblemente continua.

Description

Panel de colocación para materiales radiactivos.

Campo técnico

La invención se refiere a un panel de colocación que incluye una pluralidad de alvéolos adyacentes, en el que cada uno está destinado a alojar materiales radiactivos condicionados, tales como elementos combustibles de reactores nucleares u otros.

El panel de colocación según la invención puede utilizarse especialmente para garantizar el transporte o el almacenamiento, en ambiente seco o húmedo, de elementos combustibles de reactores nucleares o cualquier otro material nuclear. Con este fin, el panel según la invención puede colocarse especialmente en un depósito de transporte o almacenamiento, en una piscina de reactor nuclear o en el interior de un edificio. También puede enterrarse en las capas geológicas.

Por otro lado, la invención está particularmente adaptada a la realización de paneles compactos que tienen una sección transversal poligonal regular, por ejemplo hexagonal. Los paneles de este tipo pueden alojar especialmente, en un volumen optimizado, elementos combustibles de sección hexagonal tales como los elementos de tipo VVER utilizados en ciertos reactores nucleares. Por supuesto, el panel según la invención también puede estar formado por alvéolos de sección más sencilla, por ejemplo cuadrada o rectangular, aptos para alojar especialmente elementos combustibles tales como los que se utilizan comúnmente en los reactores nucleares de agua ligera.

Estado de la técnica

Generalmente, los elementos combustibles de los reactores nucleares así como los otros materiales radiactivos que se desean transportar o almacenar se disponen previamente en receptáculos o alvéolos de un panel (también denominado casillero o bastidor) destinado a colocarse él mismo en la cavidad interior de un depósito de transporte o almacenamiento, o en una instalación de almacenamiento apropiada.

Los paneles de este tipo deben cumplir diversas funciones. Estas funciones comprenden especialmente la resistencia mecánica y el ajuste de los materiales radiactivos, así como su capacidad para manipularse.

Además, según la naturaleza de los materiales radiactivos, el panel debe garantizar diferentes funciones relacionadas con la seguridad nuclear del transporte o del almacenamiento. Entre estas funciones, se citará principalmente la necesidad de evacuar el flujo de calor producido por los materiales contenidos en el panel y el control de la criticidad nuclear, cuando estos materiales son materiales que pueden fisionarse susceptibles de provocar reacciones en cadena.

La función de resistencia mecánica tiene como objetivo mantener la geometría del panel durante las operaciones de manipulación, bajo el efecto de las aceleraciones encontradas en el transcurso del transporte, pero también en caso de choque o de caída accidental, para conservar el control de la criticidad nuclear en tales circunstancias.

Los paneles existentes incluyen normalmente alvéolos rectilíneos delimitados lo más a menudo por tabiques compuestos de tipo intercalado, formados por capas sucesivas de diferentes materiales, colocadas en placas unas contra otras de tal manera que cada una de ellas cumple al menos una de las funciones citadas anteriormente.

Así, se preve por ejemplo una capa de un metal buen conductor del calor, tal como el aluminio, el cobre, y sus aleaciones, una capa de un material de estructura, apto para garantizar la resistencia mecánica del panel en caso de choque accidental, y una capa de un material que contiene un elemento de absorción de neutrones tal como el boro o el cadmio. El material de estructura puede ser especialmente un acero inoxidable, un acero al carbono, un aluminio o sus aleaciones. El material que incorpora el elemento "neutrófago" (que absorbe neutrones) es lo más a menudo un acero inoxidable, un aluminio o sus aleaciones, o incluso un material sinterizado, por ejemplo con base de carburo de boro B_{4}C. En el caso del acero inoxidable o del aluminio, el elemento neutrófago se introduce a menudo directamente en este material, sin que disminuya fuertemente la resistencia mecánica. Entonces una única capa de material es suficiente para garantizar la resistencia mecánica y el control de la criticidad.

En un primer tipo de paneles existentes, los tabiques compuestos de los alvéolos se obtienen yuxtaponiendo y entrecruzando, en el sentido longitudinal de los alvéolos, elementos planos o perfilados, denominados "bandas". Entonces cada banda está compuesta por un enchapado de múltiples capas de materiales tales como los citados anteriormente. Para garantizar un apilamiento regular y robusto en el sentido longitudinal, se conoce igualmente el dotar a las bandas de muescas que cooperan entre sí, de tal manera que las bandas se entrecruzan perpendicularmente al eje de los alvéolos y son solidarias entre sí.

En otro tipo de paneles existentes, las bandas compuestas se sustituyen por capas sucesivas de diferentes materiales, alternadas en el sentido longitudinal de los alvéolos. Más precisamente se apilan alternativamente bandas de igual geometría, fabricadas en materiales diferentes, de manera que se realice en el sentido longitudinal una sucesión de componentes que cumplen cada uno al menos una de las funciones citadas anteriormente. El documento EP-A-0 329 581 describe un panel realizado de esta manera.

En ciertos casos y en ciertas condiciones, se conoce realizar un panel utilizando sólo un material. Por ejemplo, el aluminio es un metal buen conductor del calor, al que se puede incorporar fácilmente un elemento que absorbe neutrones tal como el boro. Para dar a los elementos de aluminio una resistencia mecánica lo suficientemente elevada, se realiza estos elementos en forma de placas de espesor suficiente o de viguetas de sección transversal rígida en forma de H o de U.

No obstante, la reducción del número de materiales empleados, que permite simplificar la fabricación y reducir los costes, conduce a menudo, en contrapartida, a ciertas disminuciones del rendimiento. Así, en el ejemplo citado anteriormente de un panel compuesto completamente por un apilamiento de componentes de aluminio, es difícil garantizar el aspecto mecánico, en particular a temperaturas elevadas tales como las que pueden encontrarse en un panel que contiene materiales radiactivos. Por ello, debe aumentarse el espesor de los componentes de aluminio o darles formas particularmente espesas, tal como se indicó anteriormente. De ello se deriva un exceso de peso y de obstrucción del panel, que es perjudicial, a menos que se reduzca el número de alvéolos y por tanto la capacidad del panel.

A la inversa, cuando es necesario realizar un panel de alto rendimiento, por ejemplo debido a la naturaleza de los materiales radiactivos o debido a las restricciones estrictas de masa y de obstrucción, los paneles que presentan una estructura compuesta, es decir formada por varios materiales adaptados a cada una de las funciones, están generalmente mejor adaptados, a pesar de su complejidad y su coste más elevado.

Sea cual sea el número de materiales utilizados, la fabricación de paneles existentes provoca dificultades. De hecho, las bandas deben fabricarse con una muy gran precisión, con el fin de que puedan alinearse perfectamente cuando se apilan. Esta condición es indispensable para obtener alvéolos de sección constante y con paredes perfectamente lisas, que permiten evitar cualquier riesgo de enganche durante la introducción y extracción de los materiales radiactivos. Además, cuando las bandas incluyen muescas, la fabricación de las mismas debe ser muy precisa con una holgura de montaje débil, para proporcionar al panel la rigidez requerida sin perjudicar a la alineación de las bandas.

Cuando los alvéolos presentan una sección cuadrada o rectangular, las fabricaciones de precisión permiten dominar estas dificultades, por un coste no despreciable. Tal como se ilustra en la figura 6 del documento EP-A-0 329 581, cuando el panel incluye alvéolos de este tipo, se utilizan a menudo bandas sin interrupción que atraviesan de un lado a otro la sección transversal del panel, sin que haya discontinuidad de material entre los tabiques de los alvéolos adyacentes. Esta configuración es favorable para la cohesión y la resistencia mecánica del panel.

La puesta en práctica de estas técnicas es mucho más difícil en el caso de paneles que presentan alvéolos poligonales (por ejemplo hexagonales) que tienen un número mayor de lados. De hecho, si se toma el ejemplo de alvéolos hexagonales, entonces deben utilizarse elementos de bandas plegados en forma de línea quebrada, que se ordena a continuación según las direcciones apropiadas, tal como se ilustra en la figura 5 del documento EP-A-0 329 581 citado anteriormente. En este caso, no es posible utilizar bandas sin interrupción que atraviesan la sección transversal del panel y por tanto debe colocarse un gran número de elementos de bandas en esta sección transversal. La discontinuidad de los elementos de bandas que se deriva de esta disposición tiene como efecto disminuir la rigidez transversal y por tanto, la resistencia mecánica del conjunto del panel. La multiplicación del número de elementos de bandas, así como sus formas que incluyen los pliegues también tiene como consecuencia aumentar considerablemente las dificultades de fabricación y de montaje expuestas anteriormente. De hecho, teniendo en cuenta que debe duplicarse y apilar a continuación todos estos elementos de banda a lo largo de toda la altura del panel, la obtención de alvéolos de sección constante y con paredes lisas sólo es posible gracias a fabricaciones especiales que reducen al mínimo las tolerancias de dimensiones y las holguras de montaje. Ello conduce a costes de fabricación muy elevados.

Tal como ilustra el documento EP-A-0 752 151, se conoce igualmente realizar un panel formado por alvéolos de sección poligonal regular ensamblando un haz de tubos metálicos rectilíneos idénticos que tienen cada uno esta sección. Los tubos pueden realizarse en una única pieza, con la forma y dimensiones deseadas y con costes de fabricación razonables, utilizando las técnicas habituales de extrusión. La longitud de los tubos se selecciona ventajosamente igual a la altura del panel, lo que contribuye a facilitar el montaje y a reducir los costes. Entonces, el mantenimiento de la compacidad y de la cohesión del haz de tubos se garantiza por medios de montaje tales como estructuras de flejado que rodean al haz y repartidas a lo largo de toda la altura del mismo.

La disposición descrita en el documento EP-A-0 752 151 tiene como principal inconveniente estar limitada a tubos realizados en un único material. Este material debe ser apto para cumplir todas las funciones indicadas anteriormente. Tal como ya se ha observado, el empleo de un único material presenta ventajas en cuanto a la fabricación y a la reducción de costes, pero puede conducir a una disminución del rendimiento del panel, y especialmente de su capacidad de colocación, para respetar restricciones de peso y obstrucción.

En conclusión, ninguna de las técnicas de fabricación actuales de paneles de colocación para materiales radiactivos permite cumplir de manera sencilla y óptima todas las funciones requeridas sin reducir el rendimiento del panel, especialmente en cuanto a la capacidad de colocación, sean cuales sean las formas de los alvéolos, comprendiendo el caso de cualquier forma poligonal tal como formas hexagonales.

Exposición de la invención

La invención tiene por objeto precisamente un panel de colocación apto para alojar materiales radiactivos, tales como elementos combustibles de reactores nucleares, cumpliendo de manera optimizada todas las funciones requeridas para un panel de este tipo, tales como el control de la criticidad, la transferencia térmica y la resistencia mecánica, sean cuales sean las formas de los alvéolos, y todo ello conservando o mejorando la capacidad de colocación de los paneles existentes.

Según la invención, este resultado se obtiene gracias a un panel de colocación para materiales radiactivos, que comprende una pluralidad de tubos metálicos rectilíneos dispuestos en haz y medios de ensamblaje que reagrupan los tubos de manera paralela entre sí, según una red regular, de manera que se forma una pluralidad de alvéolos adyacentes, aptos para alojar dichos materiales radiactivos, materializando cada uno de los tubos una primera pared sensiblemente continua de un alvéolo correspondiente, caracterizándose dicho panel porque comprende además una pluralidad de travesaños metálicos que incluyen cada uno al menos tres alas unidas entre ellas por una arista común, estando los travesaños colocados entre los tubos de manera que se define, alrededor de la primera pared de cada alvéolo y en contacto al menos parcial con la misma, una segunda pared sensiblemente continua.

Debido a que cada uno de los alvéolos está delimitado por una primera pared materializada por el tubo que lo rodea y por una segunda pared materializada por las alas de los travesaños interpuestos entre los tubos, la fabricación de paneles que incluye alvéolos de cualquier sección transversal es posible sin dificultades particulares. Además, el carácter compuesto de las paredes de los alvéolos permite cumplir fácilmente todas las funciones enunciadas anteriormente. En otros términos, los paneles según la invención permiten, de manera sencilla, utilizar lo mejor posible las propiedades de diferentes materiales para optimizar el rendimiento y la capacidad de colocación de los paneles, todo ello permitiendo una gran diversidad de formas, al contrario que los paneles de la técnica anterior.

En los modos de realización preferidos de la invención, los travesaños están en contacto entre sí por bordes de extremidad de sus alas opuestas a dichas aristas comunes. Así se aumenta el contacto térmico entre las alas de los travesaños y la continuidad de la segunda pared.

Según el caso, los bordes de extremidad de las alas de los travesaños pueden presentar entonces chaflanes sensiblemente paralelos a los planos de dichas alas, mediante las cuales los travesaños están en contacto entre sí, o formas complementarias, de tipo ranura-espiga, mediante las cuales los travesaños se encajan entre sí.

Según un primer modo de realización de la invención, los tubos tienen una sección transversal cuadrada o rectangular y los travesaños comprenden cuatro alas orientadas según dos direcciones ortogonales entre sí.

Según un segundo modo de realización de la invención, los tubos tienen una sección transversal hexagonal y los travesaños comprenden tres alas orientadas según tres direcciones que forman ángulos de 120º entre sí.

Según un tercer modo de realización de la invención, los tubos tienen una sección transversal circular y los travesaños comprenden cuatro alas orientadas según dos direcciones ortogonales entre sí.

En todos los casos, cada travesaño puede estar formado, o bien por una única pieza cuya longitud es sensiblemente igual a la longitud de los tubos, o bien por varias partes de travesaños dispuestas una tras otra y cuya longitud acumulada es entonces sensiblemente igual a la longitud de los tubos.

Para contribuir a la eficacia de la transferencia térmica, los travesaños comprenden preferiblemente al menos una capa de un material seleccionado del grupo que comprende aluminio, cobre y sus aleaciones.

Cuando los materiales radiactivos son materiales que pueden fisionarse, al menos un material que constituye los tubos y/o los travesaños incorpora un elemento que absorbe neutrones. Este elemento que absorbe neutrones puede ser especialmente boro, hafnio o cadmio. En particular, se trata ventajosamente de boro enriquecido en boro 10, de al menos un 80% en peso.

En una forma de realización, las alas de los travesaños comprenden al menos dos capas de materiales distintos, colocadas en placas unas contra otras.

Para permitir a los tubos cumplir una de sus funciones esenciales que es la de garantizar la resistencia mecánica del panel en cualquier circunstancia, dichos tubos se realizan ventajosamente en un material seleccionado del grupo que comprende aceros inoxidables, aceros al carbono, aluminios y sus aleaciones que poseen buenas propiedades mecánicas, y el titanio.

Según un primer modo de realización de los medios de ensamblaje, éstos comprenden al menos dos estructuras metálicas de flejado que rodean el haz de tubos a niveles diferentes.

Ventajosamente, las estructuras de flejado se realizan entonces en un material que tiene un coeficiente de dilatación térmica como mucho igual al del material en el que se realizan los tubos.

Según un segundo modo de realización de los medios de ensamblaje, éstos comprenden al menos dos placas situadas a niveles diferentes del panel y órganos de unión que solidarizan dichas placas entre sí, estando cada placa perforada por una red de orificios que tiene la forma de la sección transversal de los tubos y en los que se alojan dichos tubos.

En ese caso, al menos una de las placas está situada preferiblemente al nivel de una extremidad del panel.

Además, los órganos de unión están ventajosamente fijados sobre las placas mediante tornillos.

En el segundo modo de realización de los medios de ensamblaje, cada órgano de unión comprende preferiblemente una superficie interior complementaria a la cubierta exterior del haz de tubos y de travesaños asociados, y una superficie exterior regular que forma una superficie exterior del panel y que le proporciona un carácter regular.

En todos los casos, el panel puede comprender igualmente un fondo rígido.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán, a modo de ejemplos no limitativos, diferentes modos de realización de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista en perspectiva que representa esquemáticamente un panel de colocación para materiales radiactivos según un primer modo de realización de la invención;

- la figura 2 es una vista en corte a mayor escala del panel de la figura 1, según un plano horizontal;

- las figuras 3A y 3B son vistas en corte comparables a la figura 2, que ilustran a escala aún mayor, dos realizaciones posibles de los bordes de extremidad de las alas de los travesaños;

- la figura 4 es una vista comparable a la figura 1, que ilustra un segundo modo de realización de la invención;

- la figura 5 es una vista en corte a mayor escala del panel de la figura 4, según un plano horizontal;

- la figura 6 es una vista en perspectiva en despiece ordenado, que ilustra un tercer modo de realización de la invención; y

- la figura 7 es una vista en corte a mayor escala del panel de la figura 6, según un plano horizontal.

Descripción detallada de los modos de realización preferidos de la invención

En la figura 1 se ilustra un panel de colocación para materiales radiactivos según un primer modo de realización preferido de la invención. Este panel de colocación comprende una pluralidad de tubos 10, una pluralidad de travesaños 12 (figura 2) colocados entre los tubos 10, y medios 14 de ensamblaje que garantizan la cohesión y la compacidad del conjunto.

Tal como ya se ha precisado, los materiales radiactivos susceptibles de transportarse en el panel pueden ser de cualquier naturaleza. Especialmente, puede tratarse de elementos combustibles de reactores nucleares de sección cuadrada o hexagonal.

Los tubos 10 son tubos metálicos rectilíneos, todos idénticos. En particular, todos los tubos 10 tienen la misma sección y la misma longitud, y están realizados en los mismos materiales. Los medios 14 de ensamblaje reagrupan a los tubos 10 en un haz, de manera paralela entre ellos, según una red regular.

Más precisamente, el haz de tubos 10 está previsto para orientarse verticalmente. Así se forma una pluralidad de alvéolos 16 adyacentes, en la que cada uno está adaptado para alojar materiales radiactivos acondicionados tales como, por ejemplo, elementos combustibles de reactores nucleares, con el fin de garantizar su transporte y/o almacenamiento.

Cada uno de los tubos 10 materializa una primera pared del alvéolo correspondiente. Esta primera pared rodea al alvéolo, prácticamente sin discontinuidad, a lo largo de toda su altura y a lo largo de toda su periferia.

Los travesaños 12 son piezas metálicas formadas por un cierto número de placas 18 planas, denominadas "alas", generalmente desprovistas de aberturas. Todas las alas 18 de un mismo travesaño 12 están unidas entre sí por una arista común rectilínea y están repartidas según intervalos angulares regulares alrededor de dicha arista.

En el modo de realización ilustrado en la figura 1, la longitud de los travesaños 12 es sensiblemente igual a la longitud de los tubos 10.

En una variante de realización (no representada), cada travesaño 12 está formado por varias partes de travesaños dispuestas una a continuación de otra. La longitud acumulada de estas partes es entonces sensiblemente igual a la longitud de los tubos 10.

Cada uno de los travesaños 12 está asociado a un grupo de tubos 10 adyacentes, cuyo número y disposición depende de la sección transversal de los tubos y de la forma de la red formada por el haz de tubos. La arista común del travesaño está colocada en el centro del grupo de tubos 10 y orientada de manera paralela a los ejes de los tubos. El número de alas 18 del travesaño 12 es igual al número de tubos 10 de dicho grupo. Así, un ala 18 del travesaño 12 se coloca entre cada par de tubos adyacentes del grupo 10.

Las alas 18 de cada uno de los travesaños 12 se extienden entre los tubos 10 de tal manera que el borde de extremidad de cada ala 18 opuesto a la arista común sea paralelo a dicha arista y esté en contacto con el borde de extremidad del ala del travesaño 12 vecino colocado entre el mismo par de tubos 10. Los travesaños 12 materializan así una segunda pared sensiblemente continua alrededor de cada uno de los alvéolos 16.

Por otro lado, el ensamblaje garantizado por los medios 14 de ensamblaje es de tal manera que cada una de las alas 18 de los travesaños 12 está en contacto con cada uno de los tubos 10 colocados a ambos lados de este ala, prácticamente a lo largo de toda la altura del panel. La segunda pared materializada por los travesaños 12 alrededor de cada alvéolo 16 está por tanto en contacto al menos parcial con la primera pared materializada por los tubos 10.

En el modo de realización ilustrado más precisamente en las figuras 1 y 2, cada uno de los tubos 10 presenta una sección transversal cuadrada. La red regular formada por el haz de tubos 10 es por tanto una red de paso cuadrado, de manera que cada grupo de tubos está formado por cuatro tubos 10 adyacentes. Conforme a la regla enunciada anteriormente, cada travesaño 12 comprende por tanto cuatro alas 18, orientadas según dos direcciones ortogonales entre sí. Esta disposición, que se presenta claramente en las figuras 1 y 2, garantiza un contacto de superficie integral entre las alas 18 de los travesaños 12 y las caras adyacentes de los tubos 10.

Con el fin de garantizar un contacto seguro entre los bordes de extremidad de las alas 18 opuestas a las aristas comunes de los travesaños 12, tal como se ha descrito anteriormente, son posibles diferentes disposiciones.

Según una primera disposición, ilustrada en la figura 3A, los bordes de extremidad de las alas 18 presentan chaflanes 20, orientados de manera sensiblemente paralela a los planos de las alas. Más precisamente, los chaflanes 20 están situados en el plano medio de las alas y orientados de manera que se colocan en frente cuando los dos travesaños 12 vecinos están en posición. Los chaflanes 20 están por tanto en contacto entre sí a lo largo de la mayor parte de sus superficies. Esta disposición permite acrecentar las superficies de contacto entre las alas 18 de los travesaños 12 y, en consecuencia, facilitar la transferencia de flujo de calor de un travesaño a otro.

Según una segunda disposición, ilustrada en la figura 3B, los bordes de extremidad de las alas de los travesaños 12 opuestos a la arista central presentan formas complementarias, de un travesaño a otro, de tal manera que se encajan entre sí. Estas formas complementarias son, por ejemplo, una forma de espiga 22 y una en forma de ranura 24. Esta disposición proporciona las mismas ventajas que la anterior, a las que se añade un efecto de encaje que mejora aún los contactos y la propagación del flujo de calor.

En el panel según la invención, los tubos 10 forman las primeras paredes de los alvéolos y tienen especialmente como función garantizar la resistencia mecánica del panel, tanto en las condiciones normales de utilización como en las condiciones de accidentes (por ejemplo, caída del panel). Así se garantiza el mantenimiento de la geometría del panel en cualquier circunstancia, lo que contribuye a conservar el control de la criticidad nuclear.

Para permitirles cumplir eficazmente esta función, se realizan los tubos 10 ventajosamente en un material resistente, seleccionado preferiblemente del grupo de aceros inoxidables, aceros al carbono, aluminios y aleaciones de aluminio que presentan buenas propiedades mecánicas, y titanio. Esta lista de materiales no es en ningún caso limitativa.

Los tubos 10 pueden obtenerse según una técnica de fabricación cualquiera, por ejemplo enrollando o plegando una chapa en la forma deseada, cerrándola luego mediante una soldadura longitudinal. En el caso de tubos de aluminio, se utilizan ventajosamente las técnicas habituales de extrusión, que permiten obtener, mediante hilatura, tubos de cualquier forma y dimensiones, que no comprenden ninguna soldadura.

En el panel según la invención, la función de evacuación del calor producido por los materiales radiactivos se garantiza principalmente por los travesaños 12. Esta función es particularmente importante cuando los materiales radiactivos son elementos combustibles previamente irradiados en reactores nucleares, ya que esos elementos emiten una potencia térmica importante.

En la disposición según la invención, el flujo de calor producido por los materiales radiactivos se transmite en primer lugar al metal de los travesaños 12 por el metal de los tubos 10 que constituyen las primeras paredes. Esta transmisión está facilitada por el hecho de que las alas 18 de los travesaños 12, que constituyen las segundas paredes de los alvéolos, se mantienen en estrecha proximidad con las paredes de los tubos 10 que constituyen las primeras paredes de los alvéolos, de manera que se facilita la transferencia térmica. La eficacia de esta transferencia térmica se acrecenta ventajosamente seleccionando el material de los travesaños entre los metales buenos conductores del calor, tales como el cobre y sus aleaciones o el aluminio y sus aleaciones.

El flujo térmico transita a continuación en el material de los travesaños 12 que están en contacto entre sí por sus bordes de extremidad, desde el interior hacia el exterior del panel. En particular, debido al contacto establecido entre los bordes de extremidad de las alas de los travesaños, el flujo de calor transita hacia el exterior del panel prácticamente sin interrupción, y por tanto sin encontrar resistencias térmicas importantes susceptibles de provocar un aumento excesivo de la temperatura interna del panel.

A continuación se disipa el flujo de calor a la atmósfera o a la estructura de un depósito de transporte o de almacenamiento, en el que se aloja el panel.

Cuando el panel está relleno de materiales radiactivos que pueden fisionarse susceptibles de provocar una reacción en cadena, sus componentes deben cumplir igualmente una tercera función esencial que es el control de la criticidad nuclear.

Este control se garantiza en primer lugar mediante la resistencia mecánica del panel, obtenida gracias a la resistencia de los tubos 10 que forman las primeras paredes de los alvéolos, tal como se describió anteriormente.

El control de la criticidad nuclear también se garantiza mediante la adición eventual de venenos neutrófagos tales como boro o cadmio en las estructuras del panel. Estos venenos pueden incorporarse, en forma dispersada, o bien en el metal de los tubos 10, o bien en el metal de los travesaños 12, o bien en los dos componentes a la vez. Alternativamente, el veneno también puede añadirse en forma de una capa de un material, tal como un material sinterizado a base de carburo de boro, colocado en placas a lo largo de las alas 18 de los travesaños 12.

Cuando el veneno neutrófago es boro, éste está ventajosamente enriquecido en boro 10, que es el isótopo de boro eficaz para absorber neutrones. Esta característica permite no alterar demasiado el aspecto mecánico y metalúrgico de los materiales utilizados, reduciendo su contenido total en boro.

En un ejemplo de realización, las alas de los travesaños 12 son tabiques compuestos, que comprenden un enchapado de un metal muy buen conductor del calor, tal como cobre o una aleación de cobre, y de un material con alto contenido en boro tal como un material sinterizado a base de carburo de boro B_{4}C.

Tal como se ilustró en el ejemplo precedente, un mismo componente del panel puede cumplir simultáneamente varias de las funciones citadas anteriormente, con el fin de optimizar el rendimiento.

En el modo de realización de la invención ilustrado en la figura 1, los medios 14 de ensamblaje se materializan por estructuras de flejado que rodean al haz de tubos 10 y a los travesaños 12 en diferentes niveles. El número de estructuras 14 de flejado es al menos igual a dos. En la figura 1, este número es igual a tres. Cada estructura de flejado comprende una banda 26 de flejado que rodea al haz de tubos y un sistema de tensión (no representado). Ventajosamente, las bandas 26 de flejado están realizadas en un metal diferente al de los tubos 10. Este metal se selecciona de manera que tenga un coeficiente de dilatación inferior y como mucho igual al del metal de los tubos, con el fin de que la cohesión y el enchapado de los tubos y los travesaños permanezcan inalterados o mejoren cuando aumenta la temperatura. Así se conserva la eficacia de las transferencias térmicas. La fuerza de sujeción de las estructuras de flejado se ajusta inicialmente al valor deseado por medio de los sistemas de tensión (no representados).

Tal como se ha representado igualmente en la figura 1, el panel según la invención puede incluir, además de los componentes descritos hasta ahora, una placa de fondo o placa 28 inferior rígida, generalmente metálica. Los tubos 10 y los tabiques 12 unidos por los medios 14 de ensamblaje descansan sobre la placa 28 inferior. Ésta es particularmente útil para retener los materiales radiactivos, por ejemplo cuando el panel debe manipularse por separado.

El panel según la invención puede estar provisto igualmente de una placa de cabeza o placa superior (no representada). Entonces, ésta puede estar equipada con dispositivos que sirven para la manipulación del panel. En una variante de realización (no representada), se sustituyen los tubos 10 de sección transversal cuadrada por tubos de sección rectangular. Los travesaños 12 comprenden entonces dos alas pequeñas coplanares, de longitud igual a la mitad del lado pequeño del rectángulo, y dos alas grandes ortogonales a las precedentes, de longitud igual a la mitad del lado grande del rectángulo.

En otra variante de realización (no representada), los tubos 10 presentan una sección transversal circular. Entonces las alas de los travesaños 12 son tangentes a los tubos en sus extremidades. Por tanto, es en este punto en el que se transmite el flujo térmico desde los tubos hacia los travesaños.

El segundo modo de realización de la invención ilustrado en las figuras 4 y 5 difiere esencialmente del primero por la forma de los tubos 10.

Así, en lugar de presentar una sección transversal cuadrada, los tubos 10 tienen en este caso una sección transversal hexagonal. El haz de tubos 10 forma entonces una red triangular. La aplicación de los principios expuestos anteriormente conduce a dotar a cada travesaño 12 de tres alas 18, dispuestas a 120º entre sí. Todas las demás características y propiedades descritas a propósito del primer modo de realización de la invención y de sus variantes son, por otro lado, aplicables en este caso.

En las figuras 6 y 7, se ha representado un tercer modo de realización de la invención.

Tal como en el segundo modo de realización de las figuras 4 y 5, los tubos 10 tienen una sección transversal hexagonal. No obstante, en lugar de estar constituidos por estructuras de flejado, los medios 14 de ensamblaje comprenden, en este caso, placas 30 metálicas perforadas, solidarias entre sí por órganos 32a, 32b de unión, de manera que se constituye un armazón rígido de mantenimiento de los tubos 10 y de los travesaños 12.

De manera más precisa, el número de placas 30 es de al menos dos y están repartidas regularmente a lo largo de la altura del panel, de manera perpendicular al eje de los tubos 10. Las placas 30 son delgadas (desde algunos milímetros hasta algunos centímetros) y comprenden una red de orificios 34 cuya forma y dimensiones corresponden a las de los tubos 10. Así, en el ejemplo representado en el que los tubos 10 son hexagonales, los orificios 34 son igualmente hexagonales y sus dimensiones son ligeramente superiores a las de los tubos. Por tanto, se aloja un tubo 10 en cada uno de los orificios 34 de cada una de las placas 30, con una holgura reducida. Teniendo en cuenta que las placas 30 son solidarias entre sí por los órganos 32a y 32b de unión, se garantiza así el mantenimiento de los tubos 10 entre los apoyos constituidos por las paredes de las placas.

Tal como se ilustra en particular en la figura 7, el espesor de las paredes 36 formadas entre los orificios 34 adyacentes de una misma placa 30 se ajusta de manera que sea ligeramente superior al espesor de las alas 18 de los travesaños 12. Esta disposición permite disponer de un espacio suficiente entre los tubos 10 para insertar los travesaños 12, todo ello reduciendo la holgura de montaje a un valor lo suficientemente débil como para conservar una proximidad estrecha entre las alas de los travesaños y las paredes de los tubos.

Por tanto, cada uno de los travesaños 12 está formado por varias partes de travesaños 38, teniendo cada parte una longitud sensiblemente igual a la distancia que separa dos placas 30 consecutivas o a la distancia que separa cada extremidad del panel de la placa más cercana. Esta disposición permite realizar, alrededor de cada alvéolo, una segunda pared sensiblemente continua.

Tal como se ilustra esquemáticamente en la figura 6, las placas 30 comprenden ventajosamente placas de cabeza y de fondo, situadas respectivamente en las extremidades superior e inferior del panel. En ese caso, la palca de cabeza está preferiblemente equipada con dispositivos de manipulación del panel, tales como armellas. La placa perforada de fondo también puede sustituirse o doblarse por una placa maciza, tal como se ha descrito con referencia a la figura 1.

Tal como se muestra especialmente en la figura 6, los órganos 32a y 32b de unión se colocan en el exterior del haz de tubos 10 y se extienden paralelamente a éstos últimos a lo largo de toda la altura del panel.

Al nivel de las placas 30 diferentes de las placas de cabeza y de fondo, cada uno de los órganos 32a y 32b de unión incluye una muesca 40a y 40b, respectivamente. Esta muesca 40a, 40b se encaja sobre una parte recortada, de forma complementaria, del borde periférico de la placa 30 correspondiente. Uno o varios órganos de fijación tales como tornillos 42, que atraviesan a los órganos 32a y 32b de unión, garantizan la fijación de esos órganos sobre cada una de las placas 30.

Cuando se preven placas de cabeza y de fondo, se fijan a las extremidades de los órganos 32a y 32b de unión mediante órganos de fijación tales como tornillos 44.

La disposición que acaba de describirse permite proporcionar al armazón formado por las placas 30 y los órganos 32a y 32b de unión una estructura rígida.

En el modo de realización ilustrado en la figura 6, los órganos 32a y 32b de unión son de dos tipos diferentes, según la posición en la que se sitúan en la periferia del panel. Esto es por el hecho de que el conjunto de tubos 10 de sección transversal hexagonal en el interior de una cubierta de sección transversal circular forma alternativamente, en la periferia del panel, partes primeras huecas de sección transversal semihexagonal y partes segundas huecas de sección transversal de dientes de sierra.

Los órganos 32a de unión tienen una cara interior complementaria a las partes primeras huecas y los órganos 32b de unión tienen una cara interior complementaria a las partes segundas huecas. Las caras exteriores de los órganos 32a y 32b de unión tienen la forma de sectores cilíndricos y presentan todas el mismo radio de curvatura, que corresponde al de la cubierta exterior cilíndrica del panel. En consecuencia, cuando todos los órganos 32a y 32b de unión están montados alrededor del haz de tubos 10, sus caras exteriores materializan la cubierta exterior cilíndrica del panel.

La disposición que acaba de describirse permite mantener una holgura uniforme entre el panel y el depósito, cuando el panel se coloca en el interior de un depósito. Esta característica favorece a la transmisión del flujo de calor entre el exterior del panel y las estructuras del depósito.

Por supuesto, la forma cilíndrica del contorno exterior del panel sólo se facilita a modo de ejemplo. Puede obtenerse igualmente una sección transversal rectangular, cuadrada u otra dando a los órganos de unión las formas apropiadas.

Los materiales utilizados para la fabricación de las placas 30 y de los órganos 32a y 32b de unión son, preferiblemente, metales que presentan una buena resistencia mecánica, tales como metales seleccionados del grupo de los aceros inoxidables, aceros al carbono y aleaciones de aluminio que presentan buenas propiedades mecánicas.

Se comprenderá que el panel según el tercer modo de realización que acaba de describirse presenta, por otro lado, características y propiedades análogas a las de los otros modos de realización y sus variantes.

Los modos de realización y variantes descritos ponen muy en evidencia las numerosas ventajas de la invención. En particular, se presenta claramente que la invención se presta tanto a la realización de paneles con alvéolos hexagonales que a la de paneles con alvéolos de formas más corrientes tales como cuadradas o rectangulares. Además, el ensamblaje compacto de los tubos y de los travesaños garantizado por los diferentes medios de ensamblaje descritos facilita las transferencias térmicas. La utilización de órganos de fijación tales como tornillos o soldaduras se reduce al mínimo. Por tanto, se optimizan los costes de fabricación.

Claims (22)

1. Panel de colocación para materiales radiactivos, que comprende una pluralidad de tubos (10) metálicos rectilíneos dispuestos en haz y medios (14) de ensamblaje que reagrupan los tubos (10) de manera paralela entre sí, según una red regular, de manera que se forma una pluralidad de alvéolos (16) adyacentes, aptos para alojar dichos materiales radiactivos, materializando cada uno de los tubos (10) una primera pared sensiblemente continua de un alvéolo (16) correspondiente, caracterizándose dicho panel porque comprende además una pluralidad de travesaños (12) metálicos que incluyen cada uno al menos tres alas (18) unidas entre sí por una arista común, estando los travesaños (12) colocados entre los tubos (10) de manera que se define, alrededor de la primera pared de cada alvéolo (16) y en contacto al menos parcial con ésta, una segunda pared sensiblemente continua.

2. Panel de colocación según la reivindicación 1, en el que los travesaños (12) están en contacto entre sí por bordes de extremidad de sus alas (18) opuestos a dichas aristas comunes.

3. Panel de colocación según la reivindicación 2, en el que los bordes de extremidad de las alas (18) de los travesaños (12) presentan chaflanes (20) sensiblemente paralelos a dichos planos de dichas alas (18), estando los travesaños (12) en contacto entre sí por dichos chaflanes (20).

4. Panel de colocación según la reivindicación 2, en el que los bordes de extremidad de las alas (18) de los travesaños (12) en contacto entre sí presentan formas complementarias, de tipo espiga (22) - ranura (24), de manera que se ajustan entre sí.

5. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los tubos (10) tienen una sección transversal cuadrada o rectangular y los travesaños (12) comprenden cuatro alas (18) orientadas según dos direcciones ortogonales entre sí.

6. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los tubos (10) tienen una sección transversal hexagonal y los travesaños (12) comprenden tres alas (18) orientadas según tres direcciones que forman entre sí ángulos de 120º.

7. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los tubos (10) tienen una sección transversal circular y los travesaños (12) comprenden cuatro alas (18) orientadas según dos direcciones ortogonales entre sí.

8. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los travesaños (12) tienen una longitud sensiblemente igual a la de los tubos (10).

9. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los travesaños (12) están formados por partes (38) de travesaños dispuestas una a continuación de otra, de tal manera que la longitud acumulada de dichas partes (38) sea sensiblemente igual a la longitud de los tubos (10).

10. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que las alas (18) de los travesaños (12) comprenden al menos dos capas de materiales distintos, colocadas en placas unas contra otras.

11. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que los travesaños (12) comprenden al menos una capa de un material seleccionado del grupo que comprende aluminio, cobre, y sus aleaciones.

12. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que al menos una de la pluralidad de tubos (10) y la pluralidad de travesaños (12) comprende un material que integra un elemento que absorbe neutrones.

13. Panel de colocación según la reivindicación 12, en el que el elemento que absorbe neutrones se selecciona del grupo que comprende boro, hafnio y cadmio.

14. Panel de colocación según la reivindicación 12, en el que el elemento que absorbe neutrones es boro enriquecido en boro 10, de al menos un 80% en peso.

15. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que los tubos (10) y los medios (14) de ensamblaje se realizan en materiales seleccionados del grupo que comprende los aceros inoxidables, aceros al carbono, aluminios y sus aleaciones y titanio.

16. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que los medios (14) de ensamblaje comprenden al menos dos estructuras (26) metálicas de flejado que rodean al haz de tubos (10) a niveles diferentes.

17. Panel de colocación según la reivindicación 16, en el que las estructuras (26) de flejado se realizan en un material que tiene un coeficiente de dilatación térmica como mucho igual al del material en el que se realizan los tubos (10).

18. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que los medios (14) de ensamblaje comprenden al menos dos placas (30) situadas a niveles diferentes del panel y órganos (32a, 32b) de unión que solidarizan dichas placas (30) entre sí, estando cada placa perforada por una red de orificios (34) que tienen la forma de la sección transversal de los tubos (10) y en los que se alojan dichos tubos.

19. Panel de colocación según la reivindicación 18, en el que al menos una de las palcas (30) está situada al nivel de una extremidad del panel.

20. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 18 y 19, en el que los órganos (32a, 32b) de unión se fijan sobre las placas (30) por tornillos (42, 44).

21. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que cada órgano (32a, 32b) de unión comprende una superficie interior complementaria a la cubierta exterior del haz de tubos (10) y travesaños (12) asociados, y una superficie exterior regular que forma una superficie exterior del panel y le da un carácter regular.

22. Panel de colocación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, en el que dicho panel comprende además un fondo (28) rígido.