ES2297096T3 - Herramienta para favorecer la introduccion de un conjunto de combustible nuclear en el seno de un nucleo de reactor. - Google Patents
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Abstract
Herramienta para favorecer la introducción de conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de reactor, siendo dichos conjuntos de forma prismática y de sección cuadrada y estando posicionados sobre una pluralidad de emplazamientos contiguos, asimismo de sección cuadrada, que comprenden cada uno de ellos unos tetones de posicionamiento y unos orificios de circulación de un líquido de refrigeración y en particular de agua, caracterizada porque está constituida por al menos un accionador provisto de medios de asido (4) destinados a cooperar con la pinza (3) de un mástil de manipulación (2) que permite su introducción en el seno de un emplazamiento libre de conjuntos de combustible nuclear en el núcleo de reactor, estando dicho accionador provisto de medios de apoyo (15, 16) destinados a actuar al nivel de los conjuntos de combustible intermedios (12, 13) y/o al nivel de los deflectores, siendo dicho accionador susceptible de presentarse en dos posiciones: ¿ una posición retraída, en la cual el accionador presenta un volumen inferior al de un conjunto de combustible, permitiendo así su inserción en el seno de dicho emplazamiento libre; ¿ una posición desplegada en la cual los medios (15, 16) de los cuales está provisto se apoyan contra los conjuntos de combustible intermedios (12, 13) y/o contra los deflectores intermedios (14) de la cuba de reactor del emplazamiento en el seno del cual se introduce el accionador.
Description
Herramienta para favorecer la introducción de un
conjunto de combustible nuclear en el seno de un núcleo de reactor
nuclear.
La invención se refiere a una herramienta
destinada a favorecer la introducción o la inserción de un conjunto
de combustible nuclear en el seno de un núcleo de reactor de una
central nuclear.
De manera conocida, el núcleo de un reactor de
central nuclear comprende fundamentalmente una cuba, en cuyo
interior está posicionado un cierto número de conjuntos de barras de
combustible verticales, dispuestos lado con lado sobre una base de
soporte, asimismo denominada placa de núcleo.
Estos conjuntos de combustible están
constituidos típicamente por un cierto número de agujas o barras,
constituidas por el ensamble de pastillas sinterizadas de
combustible nuclear propiamente dicho, en particular de óxido de
uranio o de plutonio, manteniéndose las barras en el seno de un
mismo conjunto por medio de rejillas - riostras, distribuidas según
la altura de los conjuntos.
Estos conjuntos comprenden una cabeza superior,
que permite el montaje y la manipulación del conjunto en el seno
del reactor, y un pie, que asegura su posicionamiento y su
mantenimiento en la placa de núcleo, estando provista esta última a
este efecto de orificios o tetones de posicionamiento, además de los
orificios que permiten la circulación de un líquido de
refrigeración, en particular de agua.
Cuando los conjuntos así constituidos son
nuevos, éstos se presentan de manera rectilínea y, por tanto, no
engendran dificultades particulares en cuanto a su manipulación o su
colocación en el seno de la placa de núcleo. Por el contrario,
después de un cierto periodo de irradiación, se observa que dichos
conjuntos presentan diferentes tipos de deformación, tales como, en
particular, torsiones, deformaciones en arco de círculo o
"banana", pandeos, tendiendo estas deformaciones a aumentar
considerablemente con la duración o el grado de irradiación e
induciendo de hecho, dificultades crecientes durante la colocación
de los conjuntos en el núcleo o durante su extracción fuera de
éste.
Teniendo en cuenta las deformaciones así
generadas al nivel de los conjuntos, después de uno o varios ciclos
de explotación, su reinserción en otros lugares del núcleo al nivel
de la placa de núcleo puede plantear problemas, en particular
teniendo en cuenta las interferencias en volumen con los conjuntos
vecinos.
Paralelamente, a fin de homogeneizar la
radiación de energía en el volumen del núcleo, se disponen los
conjuntos sobre la placa de núcleo en función de su grado de
desgaste o de irradiación.
Típicamente, se fracciona la placa de núcleo en
tres zonas. Los elementos nuevos se sitúan en la periferia, los
elementos que han sufrido un ciclo de explotación en la zona media,
y los elementos más gastados se colocan en el centro del núcleo, y
esto con el principal objetivo de evitar una zona caliente en el
centro del reactor.
Durante la sustitución periódica, se retiran los
conjuntos agotados para su recuperación y son sustituidos por unos
conjuntos que proceden de la zona media. Los conjuntos retirados de
esta segunda zona son sustituidos por conjuntos que proceden de la
periferia, los cuales son sustituidos por conjuntos nuevos.
Esta distribución típica puede modificarse
además a fin de preservar, en particular, la cuba de irradiación
muy importante procedente de los conjuntos de combustible
nuevos.
De todas formas, los fenómenos de deformación
son cada vez más frecuentes y acentuados a causa en particular del
alargamiento de los ciclos de irradiación y de la evolución de los
métodos de fabricación de los conjuntos.
Si bien antes las deformaciones se presentaban
en forma de pandeo de las fundas que provoca la deformación en arco
de círculo, asimismo "banana", es cada vez más frecuente
observar deformaciones aleatorias de formas muy diversas.
Se concibe de hecho fácilmente que si bien el
desplazamiento y la colocación de los primeros conjuntos no
plantean dificultad, por el contrario, la colocación de los últimos
conjuntos de combustible presenta serias dificultades, teniendo en
cuenta las deformaciones inherentes a los conjuntos vecinos,
susceptibles de obturar en parte el o los emplazamientos destinados
a recibir los últimos conjuntos.
Hasta ahora, los operarios trabajan con ayuda de
la pinza unida al mástil principal de la máquina de carga para
intentar liberar el espacio o el volumen necesario para la
colocación de estos conjuntos.
No obstante, estas operaciones resultan ser muy
particularmente largas, fastidiosas y repercuten de hecho en la
duración de los periodos de parada de las centrales y, por tanto,
afectan de manera importante a la productividad de las
centrales.
El objetivo de la presente invención es proponer
una herramienta susceptible de favorecer la introducción de un
conjunto de combustible nuclear en el seno de un núcleo de reactor,
asegurando la liberación del volumen necesario para la colocación
de un conjunto de combustible con respecto a los conjuntos
intermedios ya colocados sobre la placa de núcleo.
Este objetivo se alcanza mediante una
herramienta que presenta las características expuestas en la
reivindica-
ción 1.
ción 1.
Esta herramienta para favorecer la introducción
de conjuntos de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor, siendo dichos conjuntos de forma prismática y de sección
cuadrada y estando posicionados sobre una pluralidad de
emplazamientos contiguos, asimismo de sección cuadrada, que
comprenden cada uno unos tetones de posicionamiento y unos oficios
de circulación de un líquido de refrigeración y, en particular, de
agua, se caracteriza porque está constituida por al menos un
accionador provisto de medios de apoyo que, en posición retraída,
presenta un volumen inferior al de un conjunto de combustible,
estando destinados dichos medios de apoyo a actuar al nivel de los
conjuntos de combustible intermedios y/o al nivel de los deflectores
intermedios de la cuba en el emplazamiento considerado al nivel del
cual es introducido, estando provisto dicho accionador de medios de
asido destinados a cooperar con la pinza de un mástil de
manipulación que permite su introducción al nivel del emplazamiento
considerado.
Más precisamente, los medios de los que está
provisto el accionamiento actúan según un plano perpendicular a la
dirección principal del conjunto de combustible y, en particular, en
las cuatro direcciones perpendiculares a los lados del cuadrado que
define la sección de cada uno de los emplazamientos de los
conjuntos, tradicionalmente calificados como Norte, Sur, Este y
Oeste. La acción según estas cuatro direcciones puede ser simultánea
o se realizada de manera sucesiva de dos en dos, según los ejes
Norte-Sur y Este-Oeste.
Estos medios pueden estar constituidos
típicamente por gatos mecánicos, eléctricos, neumáticos o
hidráulicos. Pueden ser de accionamiento automático o estar
controlados por medio de una consola de control situada al borde de
la piscina de la cuba o al nivel de la máquina de carga.
Según una primera forma de realización de la
invención, la herramienta se extiende sobre toda la altura del
conjunto de combustible y puede posicionarse al nivel de la placa de
núcleo y puede anclarse al nivel de ésta, más particularmente al
nivel de los tetones de posicionamiento de los cuales está provista
esta última.
Así, se confiere a la herramienta una cierta
rigidez y un punto de apoyo que permite a los medios de los cuales
está provisto el accionador actúen más eficazmente al nivel de los
conjuntos de combustibles intermedios.
Según otra forma de realización de la invención,
la herramienta comprende un accionador sólo destinado a actuar
únicamente al nivel de las cabezas de los conjuntos de
combustible.
Según otra variante, la herramienta comprende
varios accionadores, distribuidos sobre su altura, ventajosamente
al nivel de las rejillas-riostras de los conjuntos
de combustible. No obstante, a la vista de que no es raro que en el
seno de un mismo núcleo figuren conjuntos de orígenes diversos, las
rejillas-riostras son susceptibles de no situarse
todas al mismo nivel.
De este modo, la herramienta está provista
ventajosamente de láminas de distribución de esfuerzos, es decir,
de placas metálicas, en particular de acero inoxidable, verticales,
planas, paralelas a los lados de los conjuntos intermedios y que se
extienden sobre toda la altura de la herramienta. Estas láminas
están solidarizadas con el extremo de los medios de los cuales
están provistos los accionadores.
Así, el esfuerzo desarrollado por los accionados
está limitado y mejor distribuido al nivel de los conjuntos
intermedios.
Estas láminas pueden reforzarse localmente
mediante cualquier dispositivo de refuerzo apropiado.
La manera en la que puede realizarse la
invención y las ventajas que se derivan de ella se pondrán más
claramente de manifiesto a partir del ejemplo de realización
siguiente dado a título indicativo y no limitativo con el apoyo de
las figuras adjuntas.
La figura 1 es una representación esquemática en
perspectiva de la herramienta de acuerdo con la invención.
La figura 2 es una representación esquemática en
sección longitudinal de dicha herramienta.
La figura 3 es una representación esquemática
que ilustra en sección transversal el posicionamiento de la
herramienta en posición retraída.
La figura 4 es una vista análoga a la figura 3
en posición parcialmente desarrollada.
La figura 5 es una vista análoga a la figura 3
en posición completamente desarrollada.
Por tanto, se ha representado en relación con
las figuras 1 y 2 la herramienta de acuerdo con la invención según
una primera forma de realización particular.
Esta herramienta, como ya se ha mencionado, está
destinada a ser manipulada por la máquina de carga de los conjuntos
de combustible nuclear o por una herramienta independiente dedicado
específicamente al funcionamiento de esta herramienta.
En el primer caso, uno de los mástiles de la
máquina está dispuesto para la manipulación y el almacenamiento de
la herramienta que, en fase de recarga, se mantiene permanentemente
en el seno de la máquina y que puede ser desmontada después de la
carga y colocada en un contenedor para ser transferida y utilizada
en otros sitios.
En la segunda alternativa, en fase de recarga,
la herramienta y los elementos necesarios para su funcionamiento
están almacenados en el edificio del reactor por el lado de
transferencia. En caso de necesidad, la herramienta es asida por
medio de una pinza (3) que puede ser la de manipulación del
combustible de la máquina de carga o una pinza solidaria de un
medio de manipulación anexo. Esta pinza está solidarizada, en
general de manera reversible, con el extremo inferior de una
pértiga de manipulación 2.
Esta herramienta, en la forma de realización
descrita, comprende diferentes accionadores (7, 8) montados en una
estructura rígida (9) de altura equivalente a la altura de un
conjunto de combustible (5).
Esta estructura rígida (9) está provista, al
nivel de su extremo inferior, de tetones de posicionamiento (10)
destinados a colocarse al nivel de los orificios previstos a este
efecto y al nivel de cada uno de los emplazamientos de conjuntos
de combustible dispuestos en el seno de la placa de núcleo (1).
De esta manera, la herramienta es mantenida así
al nivel de sus dos extremos, respectivamente al nivel de la placa
de núcleo y en su extremo superior, por el mástil de manipulación
(por medio de la pinza (3) solidarizada reversiblemente con la
cabeza (4) de la herramienta), confiriéndole un referencial en el
plano (X, Y), es decir, en el plano horizontal, y, por otra parte,
una mayor resistencia mecánica, en el marco del funcionamiento de
los accionadores, y, por tanto, una mayor eficacia.
Ventajosamente, la herramienta comprende un
accionador, denominado de "cabeza" designado con la referencia
(7), destinado a actuar al nivel de la cabeza del conjunto o
conjuntos intermedios. Comprende asimismo otros accionadores (8)
distribuidos sobre la altura de la estructura y posicionados
ventajosamente en la vertical de las rejillas - riostras (6) de
dichos conjuntos (5) de combustible intermedios.
No obstante, y a fin de distribuir mejor el
esfuerzo de dichos accionadores, la estructura comprende asimismo
unas láminas de distribución de esfuerzo (11), que se extienden en
toda la altura de la estructura, tal como se puede observar bien en
las figuras 1 y 2, solidarizada con los accionadores y paralelas a
los lados de los conjuntos o deflectores a cuyo nivel están
destinadas a apoyarse.
Estas láminas están realizadas típicamente en
acero inoxidable y están reforzadas eventualmente por elementos
internos de refuerzo (no representados) a fin de resistir mejor los
esfuerzos a los que éstas son sometidas por los accionadores durante
el funcionamiento.
Los accionadores se describirán a continuación
con mayor detalle.
Así, como se puede observar al nivel de las
figuras 3, 4 y 5, éstas presentan un desplazamiento horizontal
según unas direcciones perpendiculares a los lados de las secciones
cuadradas que definen los conjuntos de combustible según las
direcciones Norte-Sur y
Este-Oeste.
Están constituidas típicamente por gatos (15,
16) de naturaleza eléctrica, neumática, mecánica e incluso
hidráulica.
La carrera de cada uno de estos medios es
próxima a 3 cm, de modo que cuando la herramienta está en posición
retraída, puede insertarse de manera relativamente fácil en el
interior de un emplazamiento libre de conjuntos de combustible a
fin de cumplir su función, sin fricción al contacto con los
conjuntos de combustible vecinos.
Así, en la figura 3, la herramienta está
representada en posición completamente retraída y se puede observar
el juego que permite la introducción de la herramienta sin fricción
en los conjuntos ya colocados.
En la figura 4, el accionador representado está
desplegado (15) en dos caras antagonistas que se apoyan sobre un
deflector (14), por una parte, y sobre el conjunto intermedio (13) a
fin de empujar el conjunto (13) que presenta una deformación que
impide la introducción del conjunto al nivel del cual está
introducida la herramienta.
El accionador está dispuesto de tal modo que
puede desarrollar una fuerza próxima a 500 daN suficiente para
empujar un conjunto de combustible intermedio, o incluso un grupo de
conjuntos, en la medida en que el volumen al nivel del volumen del
emplazamiento al nivel del cual está situada la herramienta puede
resultar, por una parte, de un conjunto inmediatamente vecino, pero
asimismo de las deformaciones acumuladas al nivel de una línea de
conjuntos.
Las fuerzas a aplicar pueden ser de intensidad
diferente en función de las zonas de acción, en particular al nivel
de la cabeza o al nivel de las barras de combustible y de los
esfuerzos tolerados por los diferentes equipos.
En la figura 5, se ha representado un accionador
desplegado al nivel de sus cuatro caras a fin de permitir empujar
el conjunto (12) y el conjunto (13).
En el caso de la colocación de un conjunto en el
seno de un emplazamiento delimitado sólo por tres conjuntos
diferentes ya colocados, la fuerza aplicable al conjunto desprovisto
de un conjunto antagonista es proporcional a la fuerza nominal
susceptible de ser desarrollada por el accionador, disminuida en el
coeficiente de rozamiento de dicho accionador en los otros dos
conjuntos.
De hecho, se concibe que los accionadores se
puedan desplazar independientemente unos de otros a fin de enderezar
el conjunto o el muro de conjuntos deformados.
Cuando se termina la operación, la herramienta
es retraída y evacuada hacia su lugar de espera.
El conjunto de combustible del emplazamiento
considerado puede ser introducido entonces de manera tradicional
mediante la máquina de carga.
De hecho, se concibe todo el interés de la
herramienta de acuerdo con la invención, puesto que permite de
manera simple y rápida liberar el emplazamiento de un conjunto
considerado.
Según una forma de realización no representada,
la herramienta de acuerdo con la invención puede presentar un solo
accionador (7) que actúa al nivel de la única cabeza de los
conjuntos de combustibles intermedios. En esta hipótesis, la
herramienta está exenta de la estructura rígida (9) y, por tanto, no
se apoya al nivel de la placa de
núcleo (1).
núcleo (1).
Claims (10)
1. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor, siendo dichos conjuntos de forma prismática y de sección
cuadrada y estando posicionados sobre una pluralidad de
emplazamientos contiguos, asimismo de sección cuadrada, que
comprenden cada uno de ellos unos tetones de posicionamiento y unos
orificios de circulación de un líquido de refrigeración y en
particular de agua, caracterizada porque está constituida
por al menos un accionador provisto de medios de asido (4)
destinados a cooperar con la pinza (3) de un mástil de manipulación
(2) que permite su introducción en el seno de un emplazamiento
libre de conjuntos de combustible nuclear en el núcleo de reactor,
estando dicho accionador provisto de medios de apoyo (15, 16)
destinados a actuar al nivel de los conjuntos de combustible
intermedios (12, 13) y/o al nivel de los deflectores, siendo dicho
accionador susceptible de presentarse en dos posiciones:
- \bullet
- una posición retraída, en la cual el accionador presenta un volumen inferior al de un conjunto de combustible, permitiendo así su inserción en el seno de dicho emplazamiento libre;
- \bullet
- una posición desplegada en la cual los medios (15, 16) de los cuales está provisto se apoyan contra los conjuntos de combustible intermedios (12, 13) y/o contra los deflectores intermedios (14) de la cuba de reactor del emplazamiento en el seno del cual se introduce el accionador.
2. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según la reivindicación 1, caracterizada porque los
medios de apoyo (15, 16) de los cuales están provistos el o los
accionadores actúan según un plano perpendicular a la dirección
principal del conjunto de combustible y, en particular, en las
cuatro direcciones perpendiculares a los lados del cuadrado que
define la sección de cada uno de los emplazamientos de los
conjuntos.
3. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según la reivindicación 2, caracterizada porque la
acción de los medios de apoyo de los cuales están provistos el o
los accionadores se realiza simultáneamente según las cuatro
direcciones perpendiculares a los lados del cuadrado que define la
sección de cada uno de los emplazamientos de los conjuntos o de
manera sucesiva de dos en dos.
4. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque los medios de apoyo (15, 16) de los
cuales están provistos el o los accionadores están constituidos por
gatos mecánicos, eléctricos, neumáticos o hidráulicos.
5. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según la reivindicación 4, caracterizada porque los
gatos son de accionamiento automático o son controlados por medio
de una consola de mando situada en el borde de la piscina de la
cuba, o al nivel de la máquina de carga.
6. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizada porque se extiende sobre toda la altura del
conjunto de combustible y puede posicionarse al nivel de la placa de
núcleo (1) y anclarse al nivel de ésta, más particularmente al
nivel de los tetones de posicionamiento de los cuales está provista
esta última por medio de una estructura interna (9).
7. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según la reivindicación 6, caracterizada porque
comprende varios accionadores distribuidos sobre su altura y
fijados a la estructura interna (9).
8. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según una de las reivindicaciones 6 y 7,
caracterizada porque está provista de láminas de distribución
de esfuerzo (11) planas y montadas paralelas a los lados de los
conjuntos intermedios y que se extienden en toda la altura de la
herramienta, solidarizadas con el extremo de los medios de apoyo
(15, 16) de los cuales están provistos los accionadores, y
destinadas a apoyarse contra los conjuntos de combustible
intermedios o los deflectores intermedios.
9. Herramienta para favorecer la introducción de
conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según la reivindicación 8, caracterizada porque las
láminas de distribución de esfuerzo (11) están reforzadas
localmente por cualquier dispositivo de refuerzo apropiado.
10. Herramienta para favorecer la introducción
de conjuntos (5) de combustible nuclear en el seno de un núcleo de
reactor según una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizada porque comprende un accionador sólo destinado
a actuar únicamente al nivel de las cabezas de los conjuntos de
combustible intermedios.
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