ES2321395T3 - Elemento combustible de un reactor de agua en ebullicion. - Google Patents
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Célula de reticulado (2) de un reactor de agua en ebullición con cuatro elementos combustibles (1) que presentan un haz de barras combustibles sustentado lateralmente por distanciadores (3) y rodeado por una caja de elementos combustibles (9), y donde de las paredes exteriores (15) de un distanciador (3) sobresalen botones (19), que garantizan una distancia mínima entre cada cara exterior (15) de un distanciador (3) y la caja de elementos combustibles (9), y donde la anchura medida por encima de los botones de un distanciador (3) es inferior al diámetro interior de la caja de elementos combustibles (9), caracterizada por el hecho de que un distanciador (3) de elementos tensores (14) está dispuesto en posición excéntrica en la caja de elementos combustibles de tal manera que existe una distancia exterior (22), situada entre una cara exterior (15) asignada al exterior (18) de la célula de reticulado (2) correspondiente al distanciador (3) y a la caja de elementos combustibles (9), que es más estrecha que una distancia interna (23) opuesta, dirigida al centro o a un elemento de control (12) situado allí, de modo que los elementos tensores (14) se prevén en una cara exterior (15a) asignada a una distancia interna (23) del distanciador (3).
Description
Elemento combustible de un reactor de agua en
ebullición.
El invento hace referencia a un elemento
combustible de un reactor de agua en ebullición. Un elemento
combustible de este tipo comprende un haz de barras combustibles
sujeto lateralmente mediante distanciadores y rodeado por una caja
de elementos combustibles. Dispone de un pie en el extremo inferior
y de una cabeza en el extremo superior. Entre la cara exterior del
distanciador y una cara interior de la caja de elementos
combustibles existe una distancia para que también pueda
suministrarse agua refrigerante a los elementos combustibles en
funcionamiento situados en el borde. En la cara exterior del
distanciador sobresalen unos botones. El ancho de llave de un
distanciador de este tipo, es decir, su anchura medida por encima de
los botones, es inferior al diámetro interior de la caja de
elementos combustibles. Debido al balance de neutrones, las barras
combustibles, los distanciadores y las cajas de elementos
combustibles se confeccionan con aleaciones de circonio. Las piezas
de aleaciones de circonio, cuyo factor de textura difiere de 0,33,
muestran en el funcionamiento del reactor un crecimiento conforme a
la textura (p. ej., mediante radiación con neutrones, factores de
corrosión, etc.), y en los distanciadores, esto se traduce en que
su ancho de llave aumenta durante el uso en el reactor. Para
permitir un desmontaje sin problemas en caso de asistencia, el
crecimiento debido a los neutrones se compensa mediante un ancho de
llave del distanciador reducido adecuadamente. Así pues, con un
nuevo elemento combustible, entre la caja de elementos combustibles
y las barras combustibles o los distanciadores de un haz de barras
combustibles existe una distancia relativamente grande. A eso se le
añade que las zonas intermedias de la caja de elementos
combustibles situadas lejos del pie y la cabeza, debido a las
temperaturas y presiones reinantes durante el funcionamiento se
ensanchan constantemente, lo cual se atribuye a una deformación
inducida por la radiación del material de circonio. De este modo,
la distancia existente en el estado de montaje entre los
distanciadores y una cara interior de la caja de elementos
combustibles en funcionamiento será en un principio aún más grande.
Así, un elemento combustible, por ejemplo, debido a diferentes
condiciones reotécnicas, puede doblarse lateralmente, aproximándose
así a una cara interior de la caja de elementos combustibles, de
modo que la distancia asignada a dicha cara interior disminuye,
mientras que, por el contrario, la distancia opuesta aumenta. La
consecuencia de ello es la modificación de las condiciones
termohidráulicas en la zona de las barras combustibles afectadas
situadas en el borde. En un elemento combustible divulgado a partir
de US-5.267.291, esto debe evitarse del siguiente
modo: en dos puentes marginales limítrofes del distanciador hay unos
botones que sobresalen un poco de su exterior, al igual que los
botones de cada uno de los otros dos puentes marginales. Asimismo,
en el exterior de los puentes marginales mencionados al principio
hay instalados unos elementos tensores, que se apoyan en las cajas
de elementos combustibles y centran el elemento combustible del
interior. Por consiguiente, las distancias anteriormente
mencionadas tienen todas la misma anchura.
Partiendo de ello, el presente invento tiene
como objetivo presentar un elemento combustible con un diseño
alternativo que garantice un apoyo definido en una caja de elementos
combustibles y mejorado en lo que respecta a la termohidráulica.
Este objetivo se alcanza según lo dispuesto en
la reivindicación 1, donde un distanciador, gracias a una fuerza
ejercida lateralmente sobre éste o sobre un elemento combustible se
mantiene en una posición excéntrica de tal modo que la distancia
exterior que hay entre una de las caras exteriores del exterior
asignado de una célula de reticulado del distanciador y la caja de
elementos combustibles es más estrecha que la distancia opuesta a
ésta, dirigida al centro o a un elemento de control situado allí. De
este modo se garantiza que el área de un distanciador posea
distancias definidas y calculadas previamente, que durante el
funcionamiento del reactor no cambien de forma imprevista.
Una célula de reticulado es una disposición de
cuatro elementos combustibles entre los cuales se encuentra
dispuesto un elemento de control de sección en cruz. Las barras
combustibles adyacentes al elemento de control, debido a la
cantidad de agua o de moderador, presentan una densidad de potencia
más elevada que las barras combustibles situadas en el exterior de
una célula de reticulado. Por este motivo, normalmente están menos
enriquecidas que las barras combustibles exteriores. Debido a la
posición excéntrica de un elemento combustible en la caja de
elementos combustibles de conformidad con el invento, en el área de
una distancia interna, la refrigeración mejorará mediante la
ampliación de la sección transversal del refrigerante, aumentando
así la distancia respecto a la potencia de transición de ebullición
(MASL). En las barras combustibles situadas en el exterior que
poseen menor densidad de potencia se produce entonces una reducción
del caudal de refrigerante, lo cual puede compensarse distribuyendo
de forma optimizada el enriquecimiento.
La fuerza que mantiene un haz de material
combustible en su posición excéntrica se aplica preferentemente
mediante elementos tensores. Sin embargo, también es posible generar
dicha fuerza mediante diferencias de presión debidas al flujo. En
una forma de realización preferida, los elementos tensores se
encuentran en una cara exterior del distanciador asignada a una
distancia interior. De este modo se garantiza que ésta, mediante su
cara exterior opuesta a la caja de elementos combustibles pueda
aproximarse más, como si allí se hallaran dispuestos elementos
tensores, como con un elemento combustible conforme a la patente
US-5.267.291.
A continuación se describe detalladamente el
presente invento mediante los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 es un plano horizontal sobre una
célula de reticulado que comprende cuatro elementos combustibles y
un elemento de control;
La figura 2 hace referencia a los detalles IIA y
IIB de la figura 1.
En el recipiente de alta presión de un reactor
de agua en ebullición se reúnen grupos de cuatro elementos
combustibles 1 en una célula de reticulado 2. En las ilustraciones,
a efectos gráficos sólo se ha representado el distanciador 3 de un
haz de barras combustibles, el canal de agua y las barras
combustibles se han obviado. La forma constructiva de un
distanciador es en principio discrecional. Sin embargo, en el
ejemplo de realización ilustrado, se muestra un distanciador 3
compuesto por puentes longitudinales y transversales 4 y 5, rodeados
por puentes marginales 6a-d. Los puentes
longitudinales y transversales 4 y 5 poseen elementos tensores 7
que sirven para la fijación de las barras combustibles. Un
distanciador 3 presenta también una apertura 8 de posición
excéntrica, donde se introduce un canal de agua. Un haz de elementos
combustibles con su distanciador 3 se encuentra rodeado de una caja
de elementos combustibles 9. Los haces de elementos combustibles de
una célula de reticulado 2 se encuentran dispuestos de tal modo que
sus centros, o bien los centros del distanciador correspondiente 3,
se encuentran situados aproximadamente en las esquinas de un
cuadrado. Entre los haces de elementos combustibles o los
distanciadores 3 situados a la misma altura hay un espacio 10 que
aloja un elemento de control 12 de sección en cruz. Entre el
elemento de control 12 y la caja de elementos combustibles 9
colindante, existe un espacio de separación 13. Los puentes
marginales 6a, 6b internos o adyacentes al elemento de control 12
van provistos de, por ejemplo, dos elementos tensores 14, que se
extienden desde la cara exterior 15a de los puentes marginales 6a,
6b. Los elementos tensores 14 se apoyan en la cara interior 16 de la
caja de elementos combustibles 9. Ambos elementos tensores 14 de un
puente marginal 6a, 6b se encuentran dispuestos cada uno cerca de
la esquina 17 de un distanciador 3. En los otros dos puentes
marginales 6c y 6d, asignados al exterior 18 de una célula de
reticulado, no hay elementos tensores, sino tan sólo botones
exteriores. Los elementos tensores 14 presionan el distanciador 3,
cada uno con una fuerza que se extiende transversalmente hacia el
correspondiente puente marginal 6a, 6b desde el lado interior 16 de
la caja de elementos combustibles 9. De ello resulta un componente
de fuerzas que actúa diagonalmente en dirección de la flecha 20
sobre un distanciador 3. A consecuencia del efecto de esta fuerza,
los puentes marginales 6c, 6d sin elementos tensores son
presionados con sus botones 19 contra el lado interior 16 de la caja
de elementos combustibles 9. Debido a los botones que sobresalen en
el exterior de los puentes marginales 6c y 6d, entre éstos y la caja
de elementos combustibles existe un estrecho espacio de separación
22. En cambio, el espacio de separación 23 entre los puentes
marginales externos 6a y 6b y la caja de elementos combustibles 9 es
considerablemente superior. En lo que respecta a la disposición
axial de un distanciador en la caja de elementos combustibles 9,
realizada mediante los elementos tensores distribuidos por el
perímetro del distanciador 3 en el acondicionamiento de conformidad
con el invento, en el lugar con mayor densidad de potencia, es
decir, más o menos en las hileras de barras combustibles 24
contiguas, hay un espacio de separación 23 más grande y, con ello,
una refrigeración más fuerte.
- 1
- Elemento combustible
- 2
- Célula de reticulado
- 3
- Distanciador
- 4
- Puente longitudinal
- 5
- Puente transversal
- 6a-d
- Puente marginal
- 7
- Elemento tensor
- 8
- Apertura
- 9
- Caja de elementos combustibles
- 10
- Espacio
- 12
- Elemento de control
- 13
- Espacio de separación
- 14
- Elemento tensor
- 15
- Cara exterior
- 16
- Cara interior
- 17
- Esquina
- 18
- Exterior
- 19
- Botón
- 20
- Flecha
- 22
- Distancia
- 23
- Distancia
- 24
- Hilera de barras combustibles
Claims (4)
1. Célula de reticulado (2) de un reactor de
agua en ebullición con cuatro elementos combustibles (1) que
presentan un haz de barras combustibles sustentado lateralmente por
distanciadores (3) y rodeado por una caja de elementos combustibles
(9), y donde de las paredes exteriores (15) de un distanciador (3)
sobresalen botones (19), que garantizan una distancia mínima entre
cada cara exterior (15) de un distanciador (3) y la caja de
elementos combustibles (9), y donde la anchura medida por encima de
los botones de un distanciador (3) es inferior al diámetro interior
de la caja de elementos combustibles (9), caracterizada por
el hecho de que un distanciador (3) de elementos tensores (14) está
dispuesto en posición excéntrica en la caja de elementos
combustibles de tal manera que existe una distancia exterior (22),
situada entre una cara exterior (15) asignada al exterior (18) de
la célula de reticulado (2) correspondiente al distanciador (3) y a
la caja de elementos combustibles (9), que es más estrecha que una
distancia interna (23) opuesta, dirigida al centro o a un elemento
de control (12) situado allí, de modo que los elementos tensores
(14) se prevén en una cara exterior (15a) asignada a una distancia
interna (23) del distanciador (3).
2. Célula de reticulado conforme a la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que ambas
distancias exteriores (22) son más estrechas que la distancia
interior (23).
3. Elemento combustible (1) de un reactor de
agua en ebullición con un haz de barras combustibles sustentado
lateralmente por distanciadores (3) y rodeado por una caja de
elementos combustibles (9), donde de las paredes exteriores (15) de
un distanciador (3) sobresalen botones (19) que garantizan una
distancia mínima entre cada cara exterior (15) de un distanciador
(3) y la caja de elementos combustibles (9), y donde la anchura
medida por encima de los botones de un distanciador (3) es inferior
al diámetro interior de la caja de elementos combustibles (9),
caracterizado por el hecho de que un distanciador (3) que
comprende cuatro puentes marginales (6) sustentados mediante un
elemento tensor (14) que actúa lateralmente sobre él en una posición
excéntrica de tal modo que la distancia entre dos puentes
marginales (6c, 6d) que chocan entre sí en una esquina (17) y la
caja de elementos combustibles (9) es más estrecha que la distancia
(23) existente entre los otros dos puentes marginales (6a, 6b) y la
caja de elementos combustibles (9), de modo que los elementos
tensores (14) se hallan dispuestos en los puentes marginales (6a,
6b) asignados al otro espacio (23).
4. Elemento combustible conforme a la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que ambas
distancias exteriores (22) son más estrechas que la distancia
interior (23).
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