ES2322412B1 - Procedimiento de suministrare una herramienta dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida. - Google Patents
Procedimiento de suministrare una herramienta dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para suministrar una herramienta
dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida.
Un procedimiento de suministro de una
herramienta dentro de una tubería sumergida incluye el control del
movimiento de un dispositivo de suministro de herramientas en una
piscina operando al menos un accionador propulsor situado sobre el
dispositivo de suministro de herramientas. El dispositivo de
suministro de herramientas se acopla a una entrada a la tubería y se
inserta una herramienta del dispositivo de suministro de
herramientas a través de la entrada y dentro de la tubería.
Description
Procedimiento para suministrar una herramienta
dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida.
Esta solicitud está relacionada con la Solicitud
de EE. UU. nº 11/104,583, expediente de Agente nº
176942-1, presentada el 12 de abril de 2005,
coincidente con la presente solicitud.
Esta invención se refiere a un procedimiento
para suministrar una herramienta dentro de una tubería sumergida y,
más concretamente, a un procedimiento para suministrar una
herramienta de inspección para examinar una bomba de chorro
sumergida de un reactor nuclear.
Las tuberías, tales como tubos o equipos de
forma cilíndrica, con frecuencia están sumergidas en una piscina de
agua o de otro líquido. Con frecuencia es necesario suministrar una
herramienta de mantenimiento o una sonda de inspección a la tubería
sumergida. Por ejemplo, un vaso a presión de reactor (RPV) de un
reactor de agua hirviendo (BWR) típicamente tiene tuberías
sumergidas que es necesario inspeccionar durante mantenimientos de
rutina. Las bombas de chorro tubulares huecas con tuberías internas
están dispuestas dentro de un anillo para suministrar al núcleo del
reactor el flujo de agua necesario. La bomba de chorro incluye una
parte superior, conocida como mezclador de entrada, y una parte
inferior, conocida como difusor. El mezclador de entrada y el
difusor, debido a su gran tamaño, se forman soldando una pluralidad
de secciones cilíndricas y cónicas entre sí. Específicamente, los
extremos respectivos de las secciones cilíndricas contiguas se unen
con una soldadura circunferencial. Durante la operación del reactor,
las juntas de soldadura circunferencial pueden experimentar
agrietamiento por corrosión por tensión intergranular (IGSCC) y
agrietamiento por corrosión por tensión asistida por irradiación
(IASCC) a las zonas afectadas por el calor de la soldadura que
pueden disminuir la integridad estructural de la bomba de
chorro.
Es importante examinar las soldaduras del
mezclador de entrada y del difusor de la bomba de chorro para
determinar si se ha producido algún agrietamiento. Aunque se pueden
realizar exámenes del anillo o de la región entre el revestimiento y
la pared de un vaso a presión, estos exámenes es probable que sean
solamente inspecciones parciales debido a las limitaciones de acceso
en la región anular del reactor. Así pues, las soldaduras de la
bomba de chorro con frecuencia se examinan mediante una herramienta
de inspección situada dentro del mezclador de entrada de la bomba de
chorro y del difusor de la bomba de chorro. Dicha herramienta de
inspección realiza exámenes ultrasónicos y/o de corriente de
Foucault de las soldaduras de la bomba de chorro desde el interior
del mezclador de entrada y del difusor de la bomba de chorro de un
reactor nuclear.
Típicamente, el personal operacional situado
sobre un puente de reposición de combustible sobre la superficie de
la piscina manipula pértigas y otros dispositivos de suspensión
mecánica para situar un conducto en el mezclador de entrada de cada
bomba de chorro a inspeccionar. En un solo BWR, puede haber hasta
20 bombas de chorro y, por consiguiente, hay que conectar y/o
resituar 20 conductos durante la operación. Una vez situado el
conducto en la entrada una de bomba de chorro, el conducto se
sujeta a la entrada usando otra pértiga de manipulación. Cuando las
entradas de las bombas de chorro están sumergidas, con frecuencia
hasta 15,24 m bajo la superficie de la piscina, la manipulación
manual de estas pértigas y del conducto es difícil y lenta. Una vez
que un conducto está conectado a una entrada de bomba de chorro, se
coloca en la piscina un dispositivo de suministro de herramientas
mecánicas. Típicamente, el sistema de suministro de herramientas se
coloca en la piscina usando una grúa puente y, seguidamente, se
transfiere a un montacargas monorraíl sobre el puente de reposición
de combustible. Seguidamente, el sistema de suministro de
herramientas se desciende sobre un soporte o saliente superior de la
cabeza de la parte superior del vaso a presión del reactor de RPV
abierto. El sistema de suministro de herramientas se sitúa entre dos
bombas de chorro contiguas, de manera tal que se pueda usar la misma
posición para inspeccionar ambas bombas sin tener que desplazar el
sistema de suministro de herramientas. El sistema de suministro de
herramientas se conecta al conducto con un cono de localización y
es necesario que uno de los operadores acople el conducto, que está
conectado a un brazo flexible situado en la parte inferior del
sistema de suministro de herramientas, con el cono. El brazo debe
ser manipulado manualmente por el operador desde el puente de
reposición de combustible usando una cuerda para descender el
sistema de suministro de herramientas hasta que el cono se acople
con el conducto.
Una vez que el sistema de suministro de
herramientas se ha acoplado con el conducto, se inserta la
herramienta o sonda de inspección en cada uno de los conductos y
entradas de bomba de chorro para realizar la inspección del interior
del conjunto de bomba de chorro. Una vez que se ha inspeccionado la
primera bomba de chorro contigua, el sistema de suministro de
herramientas se desconecta del primer conducto y se desplaza al
segundo conducto y se repiten fijación, inserción e inspección. El
sistema de suministro de herramientas se debe separar del soporte o
saliente de la cabeza de las dos primeras bombas de chorro y
desplazarlo manualmente hasta una posición entre las otras dos de
las bombas de chorro a inspeccionar. Este proceso manual se repite
hasta que todas las bombas de chorro hayan sido inspeccionadas. Con
frecuencia, el operador utiliza al menos una cámara sumergida para
ayudar en el movimiento, manipulación, conexión y separación de los
componentes sumergidos.
En otros sistemas y procedimientos, se puede
situar un conjunto accionador de sonda al nivel superior de la
sonda fuera del difusor de la bomba de chorro. Dicho conjunto
accionador de sonda permite el desplazamiento axial de la sonda
insertada usando un carrete de recogida y un conjunto de ruedas de
guiado para elevar y descender la cabeza de la sonda. Sin embargo,
dichos sistemas son de difícil colocación y requieren una
considerable participación del operador y requieren incluso su
colocación manual sobre cada bomba de chorro.
Así pues, todos los sistemas y procedimientos
actuales requieren la manipulación manual de pértigas para fijar,
desplazar y operar herramientas sumergidas. Con frecuencia, estos
procedimientos requieren más de un operador. Así pues, los sistemas
y procedimientos actuales de inspección del interior de una tubería
sumergida tal como el de una bomba de chorro de reactor nuclear que
puede estar sumergida a 15,24 m bajo la superficie de una piscina de
agua son difíciles, lentos y costosos. Con frecuencia, dichas
tareas llegan a ser elemento crítico de un procedimiento de
reposición de combustible de un reactor nuclear. Así pues,
cualquier oportunidad de reducir el tiempo necesario puede disminuir
el tiempo de desconexión o tiempo muerto del reactor y, por
consiguiente, constituye un ahorro de coste significativo para el
operador del reactor.
Los inventores de la presente han logrado
diseñar un procedimiento para situar, insertar y operar remotamente
una herramienta dentro de una tubería sumergida. Esto incluye la
situación, inserción y operación de una herramienta de inspección
dentro de una bomba de chorro de un reactor nuclear. Las diferentes
realizaciones de la invención proveen un procedimiento y un sistema
mejorados de inspección de tuberías sumergidas, tales como bombas de
chorro, que pueden hacer posible que el suministro de la
herramienta sea realizado por menos personal de operación y pueden
posibilitar la reducción de costes y de tiempos.
De acuerdo con un aspecto de la invención, un
procedimiento para el suministro de una herramienta dentro de una
tubería sumergida incluye la generación de una señal de vídeo desde
un dispositivo de suministro de herramientas sumergida en una
piscina y el control del desplazamiento del dispositivo de
suministro de herramientas dentro de la piscina operando al menos un
motor de propulsión situado sobre el dispositivo de suministro de
herramientas. Un dispositivo de suministro de herramientas se acopla
a una entrada de la tubería y se inserta una herramienta del
dispositivo de suministro de herramientas a través de la entrada y
dentro de la tubería. Se controla la posición de la herramienta en
la tubería, se retira la herramienta de la entrada de la tubería y
de la tubería y el dispositivo de suministro de herramientas se
desacopla de la entrada.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, un
procedimiento de inspección del interior de una bomba de chorro de
un reactor nuclear sumergida en una piscina del reactor incluye el
control del desplazamiento del dispositivo de suministro de una
sonda de inspección en la piscina operando al menos un motor de
propulsión situado en el dispositivo de suministro de la sonda de
inspección. El dispositivo de suministro de la sonda de inspección
se acopla a una entrada de la bomba de chorro y se inserta una
sonda de inspección del dispositivo de suministro de herramientas a
través de la entrada y dentro de la bomba de chorro.
De acuerdo con otro aspecto más de la invención,
un procedimiento de suministro de una herramienta dentro de una
bomba de chorro del reactor nuclear sumergida en una piscina del
reactor incluye la recepción de una pluralidad de comandos a través
de una instalación de comunicación y el control del desplazamiento
del dispositivo de suministro de herramientas en la piscina. El
desplazamiento se controla operando al menos un motor de propulsión
situado sobre el dispositivo de suministro de herramientas. El
dispositivo de suministro de herramientas se acopla a una entrada
de la bomba de chorro y una herramienta del dispositivo de
suministro de herramientas se inserta a través de la entrada y
dentro de la bomba de chorro. El control, el acoplamiento y la
inserción son cada una respuesta a al menos uno de los comandos
recibidos.
Otros aspectos de la presente invención pueden
en parte ser evidentes y en parte se señalarán a continuación. Se
debe entender que se pueden implementar varios aspectos de la
invención individualmente o combinados entre sí. Se debe entender
también que la descripción detallada y los dibujos, aunque indican
ciertas realizaciones ejemplares de la invención, su finalidad es
servir de ilustración solamente y no se deben interpretar como
limitaciones del alcance de la invención.
La figura 1 es una vista lateral en perspectiva
de un dispositivo de suministro de herramientas de acuerdo con una
realización ejemplar de la invención.
La figura 2 es una vista lateral de la parte
inferior del dispositivo de suministro de herramientas configurado
con una herramienta de inspección ejemplar para su suministro
dentro de una tubería de acuerdo con una realización ejemplar de la
invención.
La figura 3 es una vista en sección, con partes
recortadas, de un vaso a presión de reactor nuclear de agua
hirviendo que está parcialmente desmontado que contiene una tubería
de bomba de chorro sumergida de acuerdo con una realización
ejemplar de la invención.
La figura 4 es una vista en sección de un
dispositivo de suministro de herramientas acoplado a una entrada de
una bomba de chorro de reactor nuclear sumergida de acuerdo con
otra realización de la invención.
La figura 5 es una vista en perspectiva de una
herramienta de inspección desplegada dentro de una vista de una
sección, descubierta parcialmente, de una tubería sumergida de una
bomba de chorro de acuerdo con otra realización ejemplar de la
invención.
Los símbolos de referencia iguales indican
elementos o características iguales en todos los dibujos.
La siguiente descripción es de naturaleza
meramente ejemplar y no pretende, en modo alguno, limitar la
invención, sus aplicaciones o usos.
Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra
una herramienta de suministros de inspección aplicada de un
dispositivo (100) de suministro de herramientas. El dispositivo
(100) de suministro de herramientas incluye una unidad (102)
submarina y una unidad (104) de guiado. La unidad (102) submarina
incluye una unidad (106) de flotación para proporcionar fuerza
ascensional al dispositivo de suministro de herramientas mientras
opera en una piscina de un líquido tal como agua. La unidad (106) de
flotación puede incluir una o más cámaras de lastre o componentes de
flotación (no se muestran) tal como un tanque de aire o material de
flotación. La unidad (106) de flotación puede ser pasiva, tal como
con el material de flotación o un tanque de aire, o puede ser activa
e incluir una vejiga ajustable o un dispositivo similar para dar al
dispositivo (100) de suministro de herramientas una fuerza
ascensional del lastre variable. Uno o más impulsores o motores
(108) de propulsión se controlan remotamente para propulsar el
dispositivo (100) de suministro de herramientas en tres dimensiones
dentro de la piscina. Los propulsores (108) pueden ser de cualquier
tipo de motor de propulsión capaz de propulsar el dispositivo (100)
de suministro de herramientas en al menos una dirección dentro del
líquido. A modo de ejemplo, el propulsor (108) puede ser un motor o
una hélice accionada por aire. En la figura 1 tres propulsores (108)
proporcionan el movimiento vertical del dispositivo (100) de
suministro de herramientas y dos propulsores (108) proporcionan el
movimiento lateral. También se puede disponer de otros impulsores
(108). En otras realizaciones se puede disponer de uno o más
propulsores (108) de uno o más tipos y estar sin embargo dentro del
ámbito de la presente invención.
En algunas realizaciones, se sitúan una o más
cámaras (110) de vídeo en la unidad (102) submarina. La figura 1
ilustra dos de dichas cámaras a modo de ejemplo. Cada cámara (110)
de vídeo genera una señal de vídeo que se transmite desde la unidad
(102) submarina a una pantalla de vídeo situada remotamente por
medio de una interfaz (112) de comunicación. Las cámaras (110) de
vídeo se sitúan para obtener imágenes de vídeo de la unidad (102)
submarina, de la unidad (104) de guiado y de cualquier otro objeto
o superficie situado dentro del campo de obtención de imágenes de
vídeo de las cámaras (110) de vídeo. Las cámaras (110) de vídeo
pueden ser de cualquier tipo de dispositivo de obtención de
imágenes y pueden incluir una con requisitos de densidad de
iluminación muy baja. Asimismo, se puede disponer de una o más
lámparas (no se muestran) en la unidad (102) submarina situadas
para iluminar objetos dentro del campo de visión de una de las
cámaras (110) de vídeo.
En otra realización, se puede incluir un
localizador de posiciones (no se muestra) en la unidad (102)
submarina. Cuando se proporciona, el localizador de posiciones puede
interactuar con un sistema de posicionamiento para proveer una
señal de posicionamiento que indica la posición de la unidad (102)
submarina dentro de un sistema de coordenadas predefinido que
incluye la piscina y uno o más tuberías sumergidas en la piscina. En
otras realizaciones, la unidad (102) submarina puede incluir otros
tipos de sensores de posición que incluyen, solo a modo de ejemplo,
detectores de distancia, detectores de láser, detectores de
microondas, detectores acústicos, detectores de infrarrojos y
detectores magnéticos. En diferentes realizaciones, cuando se
dispone de dichos sensores de posición, estos pueden transmitir una
señal de posición a un usuario remoto o a un sistema operacional o
dispositivo remoto para ayudar en el movimiento, posicionamiento y
control del dispositivo (100) de suministro de herramientas.
La unidad (104) de guiado se acopla a la unidad
(102) submarina de manera que permita enganchar o colocar una
herramienta dentro de una tubería sumergida por medio del movimiento
de la unidad (102) submarina. En una realización, la unidad (102)
submarina incluye un acoplador (114) lineal ajustable para
acoplarse a la unidad (104) de guiado. El acoplador (104) lineal
ajustable permite que exista una distancia variable y controlable
entre la unidad (102) submarina y la unidad (104) de guiado. El
acoplador (114) lineal ajustable puede incluir un motor (113) o
accionador para ajustar la distancia de acoplamiento en respuesta a
los comandos recibidos, tal como a modo de señal, energía o fuerza
de accionamiento. En algunas realizaciones, la unidad (104) de
guiado puede estar acoplada también a la unidad (102) submarina con
un acoplador (115) giratorio ajustable. El acoplador (115)
giratorio puede incluir un motor (117) o accionador para hacer
girar la unidad (104) de guiado alrededor de un eje.
La unidad (104) de guiado puede tener cualquier
configuración o forma, aunque en la figura 1 se muestra como guía
(116) de herramientas que es hueca y tiene un primer extremo con una
abertura (119) o puerto superior o está conectada a la unidad (102)
submarina por medio del acoplador (114) lineal ajustable y un
segundo extremo que tiene una unidad (118) de inserción en la
tubería. La unidad (118) de inserción de la tubería permite el
acoplamiento o la colocación de la unidad (104) de guiado a una
tubería sumergida y también puede permitir el mantenimiento de una
herramienta (120) en un estado sin desplegar. La unidad (104) de
guiado puede incluir también una parte (124) telescópica o ajustable
a lo largo de la longitud de la guía (116) de herramienta. Dichos
ajustes son típicamente ajustes mecánicos hechos mientras el
dispositivo (100) de suministro de herramientas está fuera de la
piscina. Sin embargo, en algunas realizaciones, la parte (124)
telescópica podría incluir un motor (no se muestra) que es
controlable remotamente.
Como se muestra, la unidad (118) de inserción en
la tubería puede incluir un surtidor (122) de guía configurado para
acoplar a una tubería o entrada a una tubería en la que va a ser
suministrada una herramienta (120). El surtidor (122) de guía puede
incluir un mecanismo de sujeción o enganche como se expondrá más
adelante con más detalle con respecto a las figuras 2A y 2B. La
unidad (118) de inserción en la tubería se puede acoplar con las
demás partes de la guía (116) de herramientas por medio de una
junta o cardan (123) flexible. Dicho cardan (123) puede estar
situado en cualquier posición a lo largo de la longitud de la unidad
(104) de guiado que se muestra en la figura 1, a modo de ejemplo,
situado en la parte superior.
Una cámara (126) o monitor guía o sensor de
posición también puede estar provisto para visualizar remotamente y
situar el surtidor (122) guía en una tubería o entrada de la tubería
y, por consiguiente, puede ayudar en la colocación del dispositivo
(100) de suministro de herramientas dentro de la piscina. Además,
como se mencionó anteriormente, también se puede disponer de una
lámpara (no se muestra) en la unidad (118) de inserción en la
tubería para ayudar en la operación del sistema.
La herramienta (120) se muestra situada en la
unidad (104) de guiado. La herramienta (120) incluye un umbilical
(128) de soporte que puede desempeñar una variedad de funciones y
capacidades por sí mismo o en cooperación con un operador o con
partes de la unidad (102) submarina. Por ejemplo, como se muestra
en la realización ejemplar de la figura 1, la herramienta (120) está
situada en una primera posición en la guía (116) de herramientas y
dentro o encima del surtidor (122) de guía. El umbilical (128) se
acopla a la herramienta (120) y está dentro del núcleo hueco de la
guía (116) de herramientas y sale por una abertura (119) superior
donde es enganchada por un umbilical o controlador (130) de posición
de herramientas. El controlador (130) de posición de herramientas
puede incluir, a modo de ejemplo, uno o más rodillos (131) de
arrastre, para enganchar por rozamiento y compresión el umbilical
(128). El controlador (130) de posición de herramientas engancha el
umbilical (128) para desplazar la herramienta (120) hacia abajo y
adentro de la quia (116) de herramientas. Cuando el umbilical (128)
tiene una longitud excesiva más allá de la unidad (102) submarina,
el controlador (130) de posición de herramientas puede operar para
ampliar o acortar la longitud del umbilical conectado a la
herramienta (120) y entre el controlador (130) de posición de
herramientas y la herramienta (120) permitiendo de esta manera la
inserción y extracción de la herramienta en y de una tubería. El
controlador (130) de posición de herramientas puede ser de cualquier
tipo o disposición y puede incluir, a modo de ejemplo, uno o más
motores, accionadores o miembros propulsores, para soportar el
enganche del umbilical (128) para el control y desarrollo del
umbilical (128).
El umbilical (128) puede incluir un miembro de
refuerzo, una o más líneas eléctricas, líneas de comunicación,
líneas de sensores, y/o una o más líneas de accionadores (tales como
líneas de aire comprimido o hidráulicas, a modo de ejemplo). En
algunas realizaciones, todo el umbilical (128) está encaminado a
través del controlador (130) de posición de herramientas, como se
ilustra en la figura 1. En otras realizaciones, solo una parte del
umbilical (128) está encaminado a través del controlador (130) de
posición de herramientas y a través de la guía (116) de
herramientas.
El dispositivo (100) de suministro de
herramientas puede incluir también una o más conexiones (132) de
comunicación o control para interactuar con un sistema operacional
de suministro de herramientas (no se muestra). El sistema
operacional de suministro de herramientas puede consistir en una o
más unidades de control remoto operadas por un operador o puede
consistir en un sistema informático configurado y operable para
guiar y operar uno o más aspectos o capacidades del dispositivo
(100) de suministro de herramientas y/o de la herramienta
(120).
Haciendo referencia ahora a la figura 2, se
muestra una vista más próxima de la unidad (104) de guiado que
ilustra, a modo de ejemplo, la parte (124) telescópica que conecta
la unidad (118) de inserción en la tubería a la parte hueca de de
la guía (116) de herramientas. Un collarín (125) de calibración o
unidad estándar de sensores de herramientas puede estar también
incluida para la calibración de un sensor asociado con la
herramienta (120) mientras que el dispositivo (100) de suministro de
herramientas está sumergida. Como se muestra en la figura 2, la
herramienta (120) puede incluir uno o más sensores (no se
muestran). Durante la operación se puede retirar la herramienta
(120) hacia dentro de la tubería de la unidad (104) de guiado para
colocar uno o más sensores de la herramienta (120) dentro del
collarín (125) de calibración. De esta manera se pueden calibrar
los sensores sin tener que retirar la herramienta (120) o el
dispositivo (100) de suministro de herramientas de la piscina
(302).
Como se muestra también, la cámara (126) guía se
puede situar para obtener una imagen y señal de imagen que incluye
el extremo de la unidad (118) de inserción en la tubería y una
tubería o cualquier objeto situado cerca de la unidad (118) de
inserción en la tubería de un surtidor (122) guía. La herramienta
(120) se puede situar en un canal (202) guía de herramientas que
puede incluir un protector o rodillo (204) para ayudar a mantener
la herramienta (120) o el umbilical (128) dentro del canal (202)
guía de herramientas. El surtidor (122) de guía está situado en el
extremo de la unidad (118) de inserción en la tubería e incluye uno
o más miembros (206) de enganche y uno o más miembros (208) de
enganche opuestos. Entre los miembros (206) y (208) de enganche se
forma una separación (207). Un accionador (210) de surtidor
engancha uno o más miembros (206), (208) de enganche de manera tal
que se mueven juntos y sujetan un objeto o superficie situada dentro
de la separación (207). En la práctica, los miembros (206), (208)
de enganche y el accionador (210) de surtidor están dimensionados y
dispuestos para acoplarse a la tubería, a un reborde de la tubería o
a una entrada de la tubería, según se necesite o desee para
suministrar la herramienta (120) dentro de la tubería sumergida.
Por ejemplo, en una realización, el accionador es un accionador
cilíndrico de aire que recibe aire a presión de una fuente externa.
Cuando se acciona, el cilindro de aire comprime el miembro (208) de
enganche opuesto hacia los miembros (206) de enganche para
sujetarse sobre un reborde o arista de una entrada de bomba de
chorro situada dentro de la separación (207). Una vez sujetos sobre
el reborde o arista, la unidad (118) de inserción en la tubería se
sitúa para insertar la herramienta (120) en la tubería a lo largo
de la vía (212) de inserción como indica la flecha.
En la operación de algunas realizaciones de un
dispositivo (100) de suministro de herramientas, un operador o
sistema operacional situado remotamente transmite comandos de
control o impulsos de control o señales similares al dispositivo
(100) de suministro de herramientas que ha sido situado dentro de la
piscina o del fluido. En respuesta a los comandos recibidos, el
dispositivo (100) de suministro de herramientas se desplaza dentro
de la piscina, controlando la cantidad de fuerza de impulsión
aplicada al líquido por medio de los propulsores (108) y, cuando
está disponible, controlando la cantidad de lastre provisto por la
unidad (106) de flotación. El dispositivo (100) de suministro de
herramientas se sitúa con la ayuda de las señales de posición y/o de
una imagen de vídeo del dispositivo (100) de suministro de
herramientas y de los objetos presentes cerca del mismo. El operador
o sistema operacional desplaza el dispositivo de suministro de
herramientas hacia una posición tal que el surtidor (122) de guía
se sitúa para acoplarse al borde de una tubería o de una entrada.
Los propulsores (108), el acoplador (114) lineal ajustable, y/o el
acoplador (115) giratorio son controlados para situar el surtidor
(122) de guía en una posición de cierre adecuada y la posición de
inserción de la herramienta. Una vez que el surtidor (122) de guía
se acopla o sujeta sobre la tubería o entrada, el dispositivo (100)
de suministro de herramientas se fija parcialmente en posición
dentro del líquido. En este caso, la unidad (102) submarina puede
ser maniobrada para estar contigua a un objeto estable o fijo si se
desea. Seguidamente, se inserta la herramienta (120) en la tubería
desplegando o retrayendo el umbilical (128) que controla el
controlador (130) de posición de la herramienta. Una vez insertada
la herramienta (120) adecuadamente, el controlador (130) de posición
de herramientas retira el umbilical (128) y la herramienta (120) de
la tubería en respuesta a los comandos recibidos. Consecuentemente,
el surtidor (122) de guía es liberado de la tubería o entrada y el
dispositivo (100) de suministro de herramientas se desplaza a otra
tubería en caso necesario.
Como se indicó, el dispositivo (100) de
suministro de herramientas y sus diferentes características puede
estar dimensionado y configurado para suministrar una variedad de
herramientas a muchos tipos diferentes de tuberías sumergidas. A
modo de realización ejemplar, haciendo referencia a la figura 3, el
reactor (304) se llena con una piscina (302) de líquido, tal como
agua. El reactor (304) nuclear tiene una o más tuberías a las que
se va a suministrar una herramienta (120) de inspección. A fines de
claridad solamente, la figura 3 ilustra una vista en sección, con
partes separadas, del vaso a presión de un reactor nuclear de agua
hirviendo (RPV) (306). Típicamente, durante la operación el RPV
(306) incluye otros elementos incluso combustible y barras de
control y una cubierta. La figura 3 ilustra el RPV (306) durante un
procedimiento de mantenimiento, tal como un procedimiento de
reposición de combustible en el reactor nuclear. Así, algunos
componentes han sido retirados y no se muestran. Sin embargo, esta
es una situación típica en la que se debe suministrar una
herramienta (120) de inspección a una tubería sumergida tal como la
de una bomba de chorro para inspeccionar las soldaduras
interiores.
El RPV (306) puede tener una forma generalmente
cilíndrica y está cerrado en un extremo por una cabeza (308)
inferior y en su otro extremo está cerrado por una cabeza superior
móvil (se muestra retirada). Una pared (310) lateral se extiende
desde la cabeza inferior a la superior. La pared (310) lateral
incluye una brida (312) superior sobre la que se conecta la cabeza
superior Un revestimiento (314) del núcleo conformado
cilíndricamente rodea un núcleo (316) del reactor. El revestimiento
(314) está soportado en un extremo por un soporte (318) de
revestimiento e incluye una cabeza de revestimiento desmontable (no
se muestra) en el otro extremo. Entre el revestimiento (314) y la
pared (310) lateral está formado un anillo (320). Una bancada (322)
de bombas, que tiene forma de anillo, se extiende entre el soporte
(318) del revestimiento y la pared (310) lateral. La bancada (322)
de bombas incluye una pluralidad de aberturas (324) circulares;
alojando cada abertura un conjunto (326) de bomba de chorro (solo se
muestra una en la figura 3 a fines de claridad). Los conjuntos
(326) de bomba de chorro están distribuidos circunferencialmente
alrededor del revestimiento del núcleo.
En operación, se genera calor dentro del núcleo
(316), que incluye haces de material fisionable (no se muestran).
Los haces de material son alineados por una placa (330) del núcleo
situada en la base del núcleo (316). El agua circulada a través del
núcleo (316) y de la placa (330) del núcleo es convertida en vapor
al menos parcialmente. El vapor sale del RPV (306) a través de una
salida (328) de vapor cerca de la parte superior del RPV (306).
Como se ilustra en la figura 3, durante un
procedimiento de mantenimiento del RPV (306), un operador puede
estar situado en un andamio, plataforma o puente (332) de
reposición de combustible y puede operar un módulo (336) de control
del suministro de herramientas. El módulo (336) de control del
suministro de herramientas puede incluir una pantalla, una palanca
de mando, un volante de dirección, un ratón, un teclado, una entrada
de voz u otro tipo de entrada de operador para recibir una entrada
de un operador. El módulo (336) de control genera comandos de
control que se comunican al dispositivo (100) de suministro de
herramientas. El dispositivo (100) de suministro de herramientas se
sitúa en una piscina (302) que, como se muestra, puede estar dentro
del RPV (306), y se desplaza dentro de la piscina (302) en
respuesta a los comandos recibidos. Los expertos en la técnica
pueden entender que la figura 3 no está necesariamente a escala,
así pues, el tamaño del dispositivo (100) de suministro de
herramientas en comparación con el RPV (306) o con los componentes
del mismo puede variar en otras realizaciones o
implementaciones.
En operación, el dispositivo (100) de suministro
de herramientas está controlado para ser propulsado dentro del RPV
(306) y hasta una distancia de D1 que está entre la pared (310)
lateral y el revestimiento (314), por ejemplo, de manera tal que la
unidad (104) de guía está situada dentro del anillo (320) que
contiene los conjuntos (326) de bomba de chorro. El dispositivo
(100) de suministro de herramientas se conecta a la entrada de la
bomba de chorro y una herramienta (120), tal como una herramienta o
sonda (120) de inspección, es insertada dentro de la bomba de chorro
(406). El dispositivo (100) de suministro de herramientas se separa
y se desplaza a otra bomba de chorro (406) y se repite el
procedimiento hasta que todas las bombas de chorro (406) hayan sido
inspeccionadas o se haya aplicado una herramienta (120), según
necesidades. Como es evidente también para los expertos en la
técnica, el dispositivo (100) de suministro de herramientas también
puede estar configurado para suministrar más de una herramienta o
dispositivo de inspección. Por ejemplo, además de suministrar una
sonda (120), se puede insertar una cámara u otro elemento de
detección separado y controlar independientemente la sonda
(120).
La figura 4 es una vista en perspectiva, con
partes recortadas, de un conjunto de bomba (326) de chorro con un
dispositivo (100) de suministro de herramientas acoplado. De manera
similar a lo indicado anteriormente, la figura 4 no está
necesariamente a escala y, por ello, el tamaño del dispositivo (100)
de suministro de herramientas comparado con el RPV (306), la bomba
de chorro (406), o con los componentes del mismo puede variar en
otras realizaciones o implementaciones. Por ejemplo, en una
realización, el dispositivo (100) de suministro de herramientas es
aproximadamente un cuarto del tamaño de la bomba (406) de chorro.
Una tobera (402) de entrada se extiende a través de la pared (310)
lateral del RPV (306) y está acoplada al conjunto (326) de bomba de
chorro. El conjunto (326) de bomba de chorro incluye un tubo (404)
de subida que se extiende entre el revestimiento (314) y la pared
(310) lateral y sustancialmente paralelo a los mismos. El tubo
(404) de subida está acoplado a dos bombas de chorro (406A) y
(406B) por un conjunto (408) de transición. Cada bomba de chorro
(406) incluye una tobera (410) de bomba de chorro, una entrada (412)
de aspiración, un mezclador (414) de entrada y un difusor (416). La
tobera (410) de bomba de chorro está situada en la entrada (412) de
aspiración que está situada en un primer extremo del mezclador
(414) de entrada. El difusor (416) está acoplado a un segundo
extremo del mezclador (414) de entrada por una junta (418)
deslizante. Debido al gran tamaño, tanto el mezclador (414) de
entrada como el difusor están formados de múltiples secciones
cilíndricas. Las juntas (420) soldadas circunferencialmente unen
entre sí las secciones cilíndricas.
Como se expuso anteriormente, el dispositivo
(100) de suministro de herramientas está controlado por un operador
o por un sistema o módulo (336) de control con uno o más
propulsores (108) que mueven el dispositivo (100) de suministro de
herramientas dentro de la piscina (302) que contiene el conjunto
(326) de bomba de chorro. El dispositivo (100) de suministro de
herramientas se desplaza y se sitúa alrededor de la tobera (410) de
bomba de chorro de una de las bombas de chorro (406) (mostrada como
bomba de chorro (406A), de manera tal que el surtidor (122) de guía
se coloca para enganchar un reborde o arista de la entrada (412),
por ejemplo, la arista de la entrada (412) se sitúa en la
separación (207). Una vez colocado de esta manera, el surtidor (122)
de guía se activa o se acopla a la entrada (412) por la activación
del accionador (210). Desde esta posición, la herramienta (120) de
inspección u otra herramienta se puede insertar en el interior de
la bomba de chorro (406), como se describió anteriormente, y a lo
largo de la vía de inserción (212). Una vez que la bomba de chorro
(406A) ha tenido aplicada la herramienta adecuadamente y la
herramienta ha sido retirada, el surtidor (122) de guía libera la
fijación de la entrada (412) y el dispositivo (100) de suministro
de herramientas es desplazado por medio de comandos de control
remotos hasta una posición alrededor de otra entrada (412) de bomba
de chorro, tal como la bomba de chorro (406B).
Después de la fijación a la entrada (412), el
dispositivo (100) de suministro de herramientas se puede desplazar
alrededor del cardan (123), acoplador (115) giratorio, y acoplador
(114) lineal, para situar la unidad (102) submarina en, o contigua
a el revestimiento (314). De esta manera, el dispositivo (100) de
suministro de herramientas puede obtener más estabilidad durante
operaciones continuadas tal como la inserción y extracción de la
herramienta (120). En otras realizaciones, la unidad (102)
submarina puede incluir también uno o más accionadores (no se
muestran) que pueden permitir que la unidad (102) submarina se
ajuste a diferentes distancias entre el revestimiento (314) y la
pared (310) lateral y entre la unidad (102) submarina y la entrada
(412). Estas pueden ser además del acoplador (115) giratorio y el
acoplador (114) lineal. Por ejemplo, se puede situar un accionador
de bolas (no se muestra) en cualquier parte de la unidad (102)
submarina. Cada accionador de bolas puede tener dos transferencias
de bolas, una sobre la otra bajo el centro de gravedad de la unidad
(102) submarina. Las transferencias de bolas permiten que la unidad
(102) submarina se traslade verticalmente y horizontalmente a lo
largo de una superficie cercada, tal como el revestimiento (314),
sin afectar a la distancia entre el surtidor (122) de guía y la
pared. Estos accionadores de bolas pueden permitir también al
ope-
rador o sistema operacional situar el surtidor (122) de guía en una posición para su acoplamiento a la entrada (412).
rador o sistema operacional situar el surtidor (122) de guía en una posición para su acoplamiento a la entrada (412).
Haciendo referencia a la figura 5, se ilustra
una realización de una herramienta (120) situada dentro del
mezclador (414) de entrada de la bomba de chorro. Como se muestra,
la herramienta (120) incluye un cuerpo (502) que está suspendido
dentro de una parte interior cilíndrica del mezclador (414) de
entrada por medio del umbilical (128) que entra la herramienta
(120) en una cavidad 205. Como se indicó anteriormente, el mezclador
(414) de entrada se compone de dos secciones (414A) y (414B)
acopladas. Las dos secciones (414A) y (414B) están acopladas por
una junta (420) soldada circunferencialmente. La herramienta (120)
incluye, en este ejemplo, una pluralidad de brazos (504) que se
extienden hacia fuera desde el cuerpo (502) y que tienen sensores
(506) conectados a los extremos. La herramienta (120) se desplaza
verticalmente en el interior del mezclador (414) de entrada a
varias posiciones para situar los sensores (506) y detectar una o
más características de las juntas (420) soldadas. Además, la
herramienta (120) de inspección puede incluir también una capacidad
giratoria para hacer girar los brazos (506) radialmente dentro del
mezclador (414) de entrada. De esta manera, la soldadura (420)
totalmente circunferencial se puede detectar o inspeccionar mediante
los sensores (506). El dispositivo (100) de suministro de
herramientas puede controlar o soportar una o más operaciones de la
herramienta (120) de inspección desde que la herramienta (120) ha
sido insertada dentro del mezclador (414) de entrada.
Con las descripciones anteriores se ha descrito
el dispositivo (100) de suministro de herramientas y el RPV (306)
con bombas de chorro (406) sumergidas. En operación, el dispositivo
(100) de suministro de herramientas descrito en la presente puede
ofrecer mejoras significativas en el mantenimiento operacional de
tuberías sumergidas, tal como una bomba de chorro (406) de reactor
nuclear. El dispositivo (100) de suministro de herramientas se puede
situar dentro de la piscina que contiene una pluralidad de tuberías
sumergidas a inspeccionar. Por ejemplo, una central eléctrica
nuclear puede contener una pluralidad de vasos (306) a presión de
reactor, que tiene cada uno una pluralidad de bombas (406) de
chorro cuyas soldaduras interiores requieren inspección. En este
caso, una vez que el dispositivo (100) de suministro de herramientas
está situado dentro de la piscina (302), un operador o sistema o
módulo (336) operacional puede ejecutar controles o comandos para
maniobrar remotamente el dispositivo (100) de suministro de
herramientas en tres dimensiones en la piscina, para situar el
surtidor (122) de guía del dispositivo (100) de suministro de
herramientas alrededor de la entrada (412) de la bomba de chorro.
Una vez que el surtidor (122) de guía está conectado a la entrada
(412), el operador o sistema operacional puede operar la
herramienta (120) dentro de la bomba de chorro (406). Terminada la
inspección, la herramientas (120) regresa al dispositivo (100) de
suministro de herramientas y el surtidor (122) de guía se desacopla
de la entrada (412). A continuación, el dispositivo (100) de
suministro de herramientas vuelve a situarse en la piscina (302) de
la medida necesaria. Generalmente, solo serán necesarias
manipulaciones manuales mínimas del dispositivo (100) de suministro
de herramientas hasta la retirada del dispositivo (100) de
suministro de herramientas o hasta que todos las tuberías sumergidas
se les haya suministrado la herramienta (120) en su interior.
Al describir los elementos o características de
la presente invención o de la realizaciones de la misma, los
artículos "un/una", "el/la", y
"dicho/dicha/dichos/dichas" se emplean para indicar uno o más
de dichos elementos o características. Los términos "que
comprende", "que incluye", y "que tiene" se emplean
como inclusivos e indicando que puede haber otros elementos o
características además de los descritos concretamente.
Los expertos en la técnica pueden reconocer que
se pueden hacer varios cambios a las realizaciones e
implementaciones ejemplares descritas anteriormente sin salir del
ámbito de la invención. Consecuentemente, todas las materias
contenidas en la descripción anterior o mostradas en los dibujos
adjuntos se deben interpretar como ilustrativas y no en un sentido
de limitación.
Se debe entender además que los procedimientos o
etapas descritos en la presente memoria no se deben interpretarse
como que requieren necesariamente ejecutarse en el orden en que se
han expuesto o ilustrado. Se debe entender también que se pueden
emplear procedimientos adicionales o alternativos.
- 100
- Dispositivo de suministro de herramientas
- 102
- Unidad submarina
- 104
- Conjunto de guía
- 106
- Unidad de flotación
- 108
- Propulsor
- 110
- Cámara de vídeo
- 112
- Interfaz de comunicación
- 114
- Acoplador lineal ajustable
- 115
- Acoplador giratorio
- 116
- Guía de herramientas
- 118
- Unidad de inserción en el tubería
- 120
- Herramienta
- 122
- Surtidor de guía
- 124
- Cardan
- 125
- Estándar de calibración
- 126
- Cámara de guía
- 128
- Umbilical de soporte
- 130
- Controlador de posición de herramienta
- 132
- Conexión de control
- 202
- Canal guía de herramientas
- 204
- Rodillo
- 206
- Miembro de enganche
- 208
- Miembro de enganche en oposición
- 210
- Accionador de surtidor
- 302
- Piscina
- 304
- Reactor
- 306
- Vaso a presión de reactor
- 308
- Cabeza inferior
- 310
- Pared lateral
- 312
- Brida
- 314
- Revestimiento
- 316
- Núcleo de reactor
- 318
- Soporte de revestimiento
- 320
- Anillo
- 322
- Bancada de bombas
- 324
- Abertura circular
- 326
- Conjunto de bombas de chorro
- 328
- Salida de vapor
- 330
- Placa de núcleo
- 332
- Puente de reabastecimiento de combustible
- 334
- Módulo de control
- 402
- Tobera de entrada
- 404
- Tubo de subida
- 406
- Bomba de chorro
- 408
- Conjunto de transición
- 410
- Tobera de bomba
- 412
- Entrada de aspiración
- 414
- Mezclador de entrada
- 414A-B
- Secciones del mezclador de entrada acopladas
- 416
- Difusor
- 418
- Junta deslizante
- 420
- Soldadura de junta
- 502
- Cuerpo
- 504
- Brazo
- 506
- Sensor
Claims (10)
1. Un procedimiento para suministrar una
herramienta dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear
sumergida en una piscina de reactor, caracterizado porque
comprende:
la recepción de una pluralidad de comandos a
través de una instalación de comunicación;
el control del movimiento de un dispositivo de
suministro de herramientas en la piscina, incluyendo dicho control
operar al menos un accionador propulsor situado sobre el dispositivo
de suministro de herramientas;
acoplamiento del dispositivo de suministro de
herramientas a una entrada de la bomba de chorro;
la inserción de una herramienta del dispositivo
de suministro de herramientas a través de la entrada y dentro de de
la bomba de chorro,
en el que el control, el acoplamiento y la
inserción son cada uno en respuesta a al menos uno de los comandos
recibidos.
2. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además la recepción de una
entrada de un operador situado remotamente respecto del dispositivo
de suministro de herramientas, la generación de una pluralidad de
comandos en función de la entrada de operador recibida, y la
transmisión de comandos al dispositivo de suministro de herramientas
por medio de una instalación de comunicación.
3. El procedimiento de la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende además la generación de una
señal de vídeo indicativa del dispositivo de suministro de
herramientas en la piscina y la transmisión de la señal de vídeo a
un dispositivo de pantalla asociado con el operador.
4. El procedimiento de la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende además la generación de una
señal indicativa de la posición del dispositivo de suministro de
herramientas dentro de la piscina, la transmisión de la señal de
posición a un monitor de posición asociado con el operador, y el
seguimiento de la posición de la herramienta insertada.
5. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además la activación y la
desactivación de una sonda de inspección incluida en la
herramienta.
6. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además el control de una
posición de la herramienta insertada dentro de la bomba de
chorro.
7. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además la extracción de la
herramienta de la bomba de chorro y el desacoplamiento del
dispositivo de suministro de herramientas de la entrada.
8. El procedimiento de la reivindicación 1
caracterizado porque incluye la inserción de una o más
herramientas a través de la entrada y dentro de la bomba de chorro
por medio de una guía del dispositivo de suministro de
herramientas, incluyendo dicho acoplamiento el enganche por
compresión de una parte de la guía a un borde de la entrada,
estabilizando dicho acoplamiento al menos parcialmente una posición
del dispositivo de suministro de herramientas respecto de la entrada
y de la bomba de chorro.
9. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque la inserción incluye el suministro de
la herramientas a través de la entrada y dentro de una parte
conformada cilíndricamente o cónicamente de la bomba de chorro,
incluyendo dicho suministro el control de un cable de soporte entre
el dispositivo de suministro de herramientas y la herramienta, en
el que la inserción incluye la provisión de una línea umbilical
conectada entre la herramienta y un dispositivo de control de la
herramienta para controlar una operación de la herramienta.
10. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque incluye además la generación de una
señal de vídeo indicativa de la posición y operación de la guía
alrededor de la entrada.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US11/103,931 | 2005-04-12 | ||
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