ES2337772T3 - Tobera de fondo con filtro de residuos con caida de presion reducida para un conjunto combustible de un reactor niclear. - Google Patents
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Abstract
Una tobera de filtración de residuos (12) para utilizar en un conjunto combustible de un reactor nuclear del tipo que tiene una rejilla (66) y una pluralidad de varillas de combustible (22), incluyendo la rejilla una pluralidad de primeros flejes (70) sustancialmente paralelos entre sí y una pluralidad de segundos flejes (74) sustancialmente paralelos entre sí, definiendo los primeros y segundos flejes juntos una pluralidad de celdas (76) que llevan respectivas varillas de combustibles en ellas, comprendiendo la tobera de filtración de residuos: un miembro de placa (46) que tiene una primera superficie sustancialmente plana (78) que está concebida para estar dispuesta adyacente a la rejilla, y una segunda superficie sustancialmente plana (82) opuesta a la primera superficie, estando el miembro de placa (46) formado con una pluralidad de primeros orificios de flujo (50) y una pluralidad de segundos orificios de flujo (54) que se extienden entre la primera y segunda superficies (78, 82), siendo cada uno de los primeros orificios (50) oblongo en sección transversal con un eje mayor (86) y un eje menor (90); incluyendo el miembro de placa (46) una pluralidad de ligamentos de apoyo (106) definidos entre los orificios de flujo; caracterizada porque los primeros orificios de flujo (50) están dispuestos en el miembro de placa (46) de modo que cada ligamento de apoyo (106) en dicha pluralidad de ligamentos de apoyo está definido entre solo cuatro primeros orificios de flujo (50), cuyos ejes mayores (86) se extienden radialmente hacia fuera desde un punto central común (110), quedando este punto en el ligamento de apoyo (106) y de modo que cada orificio de flujo (54) en dicha pluralidad de segundos orificios de flujo está rodeado solo por cuatro primeros orificios de flujo (50).
Description
Tobera de fondo con filtro de residuos con caída
de presión reducida para un conjunto combustible de un reactor
nuclear.
La presente invención se refiere, en general, a
reactores nucleares y, más particularmente, a una tobera de fondo
con filtro de residuos con caída de presión reducida para un
conjunto combustible de un reactor nuclear.
Durante la fabricación, y subsiguiente
instalación y reparación, de los componentes que comprenden un
sistema de circulación refrigerante de un reactor nuclear, se
realiza un esfuerzo minucioso para ayudar a garantizar la retirada
de todos los residuos de la vasija del reactor y sus sistemas
asociados que circulan el refrigerante a través de este, bajo
diversas condiciones operativas. Aunque se llevan a cabo
procedimientos elaborados para ayudar a garantizar la eliminación
de residuos, la experiencia muestra que, a pesar de las protecciones
utilizadas para dicha eliminación, algunas esquirlas y partículas
de metal permanecen escondidas en los sistemas. La mayor parte de
los residuos consiste en virutas de metal que probablemente
permanecieron en el sistema primario después de la reparación o
reemplazo del generador de vapor.
En particular, se han apreciado daños en los
reactores al conjunto combustible debido a los residuos atrapados
en la rejilla más inferior. Los residuos entran a través de los
orificios de flujo de la tobera de fondo del conjunto combustible
desde las aberturas de flujo de refrigerante en la placa de apoyo
del núcleo inferior cuando la planta se pone en marcha. Los
residuos tienden a depositarse en las rejillas de apoyo del conjunto
combustible dentro de los espacios entre las paredes de celdas en
forma de "huevera" de la rejilla y los tubos para las varillas
de combustible. El daño consiste en perforaciones en el tubo para
las varillas de combustible, provocadas por la fricción de los
residuos en contacto con el exterior del tubo. El flujo de
refrigerante hace que los residuos giren, lo que tiende a cortar el
revestimiento de las varillas de combustible.
Se han propuesto e intentado varios enfoques
diferentes para llevar a cabo la eliminación de residuos de los
reactores nucleares. Un enfoque ha consistido en formar un gran
número de orificios de tobera en el miembro de placa de la tobera
de fondo, siendo los orificios más pequeños que la dimensión máxima
a lo largo de los pasos de flujo a través de las rejillas en
corriente descendiente de la tobera. Dichas toberas de fondo de
filtro de residuos retienen residuos lo suficientemente grandes para
quedar depositados en las rejillas de corriente descendiente. Los
residuos suficientemente pequeños para pasar a través de la tobera
de fondo de filtro de residuos continúan a través de los pasos de
las rejillas sin quedar depositados en las rejillas ni causar daños
a la varilla de combustible.
El efecto de filtración de residuos de la tobera
de fondo ha sido mejorado por la rejilla más inferior. La rejilla
más inferior o protectora es similar en diseño a otras rejillas
estructurales de conjunto combustible con flejes de enclavamiento
que forman celdas cuadradas alrededor de cada varilla de combustible
y tubo dedal. La rejilla protectora está localizada en la parte
inferior del conjunto combustible, adyacente a la tobera de fondo.
Los orificios de flujo en la tobera de fondo están alineados con los
flejes de la rejilla protectora de modo que los centros
transversales de los orificios o están axialmente alineados con una
intersección entre un par de flejes de enclavamiento o bien están
centrados en el punto medio de una correa en el lateral de una
celda. De este modo, los orificios que están centrados en
intersecciones de correa están divididos en cuatro partes y los que
están alineados con los puntos medios de la correa están bisecados.
El tamaño máximo de residuos que puede pasar a través de dicha
tobera de fondo/combinación de rejilla protectora se reduce
consiguientemente.
Aunque dichas toberas de fondo de filtro de
residuos han sido efectivas para su uso previsto, dichas toberas
han tenido limitaciones. Por ejemplo, es deseable reducir la caída
de presión del agua que fluye a través de los orificios de la
tobera de fondo. Por ello, se desea proporcionar una tobera de fondo
de filtro de residuos mejorada que tenga una caída de presión
reducida sin perjudicar de manera significativa el efecto de
filtración de residuos de la tobera de fondo.
El documento
US-A-5,160,697 divulga una tobera de
filtración de residuos de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
El documento
EP-A-0474353 divulga un conjunto
combustible de reactor de agua presurizada que incluye rejillas y
un miembro de placa que tiene orificios de flujo que recubren las
intersecciones respectivas de los flejes de cruce de una
rejilla.
La presente invención proporciona una tobera de
filtración de residuos como se establece en la reivindicación
1.
La presente invención también proporciona un
conjunto combustible como se establece en la reivindicación 2.
En las reivindicaciones dependientes se
establecen las características preferidas y opcionales.
Puede obtenerse una comprensión adicional de la
invención a partir de la siguiente descripción de la realización
preferida al leerse junto con las figuras que acompañan, en las
que:
La figura 1 es una vista reducida esquemática en
alzado frontal de un reactor nuclear que incluye una celda de
combustible de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 es una vista en planta superior de
una tobera de fondo de filtro de residuos con caída de presión
reducida de acuerdo con la presente invención;
La figura 3 es una vista alargada de una parte
de la figura 2, que incluye adicionalmente una parte de una rejilla
protectora y una pluralidad de varillas de combustible dispuestas
sobre ella;
La figura 4 es una vista seccional tomada a lo
largo de la línea 4-4 de la figura 3; y
La figura 5 es una vista en planta superior
agrandada de una parte de la tobera en la que se forman un primer
orificio de flujo y un segundo orificio de flujo.
Los números similares se refieren a partes
similares a lo largo de la memoria.
Un conjunto combustible 10 montado en un reactor
nuclear 4 representado esquemáticamente se incorpora de forma
general en la figura 1. El conjunto combustible 10 incluye una
tobera de fondo de filtro de residuos con caída de presión reducida
12 que se describe en las figuras 1-5. Como se
establecerá más completamente a continuación, la tobera de fondo 12
está configurada de forma ventajosa para resistir la entrada de
residuos mayores que un tamaño dado en el conjunto combustible 10
aunque resulta en una caída de presión menor que la de toberas de
fondo anteriormente conocidas.
La tobera de fondo 12 sostiene el conjunto
combustible 10 en una placa de apoyo del núcleo inferior 14 en la
región central del reactor nuclear 4. El reactor nuclear 4 es un
reactor de agua presurizada que incluye una pluralidad de los
conjuntos combustibles 10 dispuestos en la placa de apoyo del núcleo
14. Además de la tobera de fondo 12, el esqueleto estructural del
conjunto combustible 10 también incluye una tobera superior 16 en
su extremo superior y un número de tubos guía alargados o tubos
dedales 18 que se extienden longitudinalmente entre las toberas de
fondo y las superiores 12 y 16 y en extremos opuestos están
conectados con estas.
El conjunto combustible 10 incluye además una
pluralidad de rejillas transversales 20 axialmente espaciadas a lo
largo de, y montadas en, los tubos dedales 18 y una formación
organizada de varillas de combustible alargadas 22 espaciadas
transversalmente y sostenidas por las rejillas 20. Asimismo, el
conjunto combustible 10 tiene un tubo de instrumentación 24 ubicado
en el centro del mismo que se extiende entre la tobera de fondo y la
superior 12 y 16. Con dicha disposición de las partes, el conjunto
combustible 10 forma una unidad integral que puede ser manejada
convenientemente sin dañar las partes del conjunto.
Como se ha mencionado anteriormente, las
varillas de combustible 22 en la formación descrita en el conjunto
combustible 10 se sostienen en relación espaciada entre sí mediante
las rejillas 20 espaciadas a lo largo de la longitud del conjunto
combustible 10. Cada varilla de combustible 22 incluye una
pluralidad de pastillas de combustible nuclear y está cerrada en
sus extremos opuestos mediante tapones de extremo superior e
inferior 28 y 30. Las pastillas de combustible están compuestas
\hbox{de material fisible y son responsables de crear la
potencia reactiva del reactor nuclear 4.}
Un moderador líquido/refrigerante, como el agua
o el agua con boro, es bombeado hacia arriba a través de una
pluralidad de aperturas de flujo en la placa del núcleo inferior 14
al conjunto combustible 10. La tobera de fondo 12 del conjunto
combustible 10 pasa el flujo de refrigeración hacia arriba a través
de los tubos dedales 18 y a través de las varillas de combustible
22 del conjunto con el fin de extraer el calor generado en él para
la producción de trabajo útil.
Para controlar el proceso de fisión, un número
de varillas de control 34 son recíprocamente móviles en los tubos
dedales 18 ubicados en posiciones predeterminadas en el conjunto
combustible 10. Específicamente, un mecanismo de control del grupo
de varillas 36 posicionado sobre la tobera superior 16 sostiene las
varillas de control 34. El mecanismo de control 36 tiene un miembro
cilíndrico internamente roscado 37 con una pluralidad de brazos que
se extienden radialmente 38. Cada brazo 38 está interconectado a una
varilla de control 34 de forma que el mecanismo de control 36 sea
operable para mover las varillas de control 34 verticalmente en los
tubos dedales 18 para controlar de este modo el proceso de fisión en
el conjunto combustible 10, todo de una manera conocida. Sin
embargo, se entiende que la tobera de fondo 12 puede ser empleada en
reactores que tienen diferentes configuraciones a las descritas de
manera específica anteriormente sin salir del concepto de la
presente invención.
Como se ha indicado anteriormente, el daño al
conjunto combustible 10 debido a los residuos depositados en o bajo
las rejillas 20 se evita preferiblemente configurando orificios en
la tobera de fondo 12 para retener dichos residuos y resistir la
entrada de estos en el conjunto combustible 10. Como se establecerá
más detalladamente a continuación, la tobera de fondo 12 incluye
ventajosamente orificios que están configurados no solo para
resistir la entrada de dichos residuos, sino también para reducir la
caída de presión en la misma, en comparación con toberas de fondo
conocidas anteriormente.
Como puede observarse en la figura 1, la tobera
de fondo 12 incluye un miembro de placa 46 que está apoyado en una
pluralidad de patas 42 que descansan contra la placa de apoyo del
núcleo 14. Las patas 42 puede estar fijadas al miembro de placa 46
mediante soldadura, atornillado u otra metodología de unión, o las
patas 42 y el miembro de placa 46 pueden estar formados
integralmente como una estructura monolítica como fundición o
forjado.
Como se muestra mejor por las figuras 2 y 3, el
miembro de placa 46 incluye una pluralidad de primeros orificios de
flujo 50 formados en el mismo que son no circulares en sección
transversal y una pluralidad de segundos orificios de flujo 54
formados en el mismo que son sustancialmente circulares en sección
transversal. El miembro de placa 46 incluye adicionalmente un
orificio de guía de instrumento 58 formado centralmente en el mismo
de forma general así como una pluralidad de orificios de unión de
dedal 62 formados en él en localizaciones distribuidas en el
miembro de placa 46.
Como puede verse en las figuras 3 y 5, los
primeros orificios de flujo 50 tienen una forma generalmente
oblonga, y más concretamente tienen una forma generalmente ovalada,
lo que significa que en la sección transversal tienen extremos
semicirculares que están conectados a lados rectos. Dicha forma
ovalada también puede denominarse "círculo trasladado" que se
refiere al espacio que ha sido ocupado por un círculo durante la
traslación del círculo entre un primer punto y un segundo punto
cambiado desde el primer punto. Sin embargo, se entenderá que los
primeros orificios de flujo 50 pueden ser de otras secciones
transversales oblongas, como secciones transversales elípticas u
otras formas transversales arqueadas o poligonales, sin salir del
concepto de la presente invención.
El orificio de guía de instrumento 58 se
proporciona para montar el tubo de instrumento 24 en la tobera de
fondo 12 de una manera conocida. De forma similar, los orificios de
unión de dedal 62 se proporcionan para montar los tubos dedales 18
en la tobera de fondo 12 de una manera conocida. El orificio de guía
de instrumento 58 y los orificios de unión de dedal 62 no serán
tratados adicionalmente.
La figura 3 representa una parte alargada del
miembro de placa 46 con una parte de una de las rejillas 20 y un
número de varillas de combustible 22 con tapones inferiores 30
dispuestas sobre el miembro de placa 46. La disposición de la
figura 3 se representa generalmente en alzado en la figura 4. La
rejilla más inferior 20 del conjunto combustible 10 se refiere
normalmente a una rejilla protectora 66, y de acuerdo con la
presente invención, la rejilla protectora 66 funciona en
colaboración con los primeros y segundos orificios de flujo 50 y 54
para resistir la entrada en el conjunto combustible 10 de residuos
mayores que un tamaño determinado. Ha de tenerse en cuenta que la
rejilla protectora 66 no está representada en la figura 1 por
motivos de claridad.
Como se muestra mejor en la figura 3, la rejilla
protectora 66 incluye una pluralidad de primeros flejes 70 y una
pluralidad de segundos flejes 74. Los primeros flejes 70 son láminas
estrechas alargadas de material que están orientados
sustancialmente en paralelo o alineadas entre sí. De manera similar,
los segundos flejes 74 presentan una configuración similar y están
orientadas sustancialmente en paralelo o alineadas entre sí. Los
primeros y segundos flejes 70 y 74 están interconectados entre sí en
una rejilla o molde de celosía para definir una pluralidad de
celdas 76 entre los primeros y los segundas flejes 70 y 74. Las
varillas de combustible 22 están dispuestas en las celdas 76 y se
sostienen en ellas mediante muelles 80 y muescas 84 formadas en los
primeros y segundos flejes 70 y 74 de una manera conocida.
El miembro de placa 46 incluye una primera
superficie generalmente plana 78 y una segunda superficie
generalmente plana 82, opuestas entre sí. Como se muestra mejor en
la figura 4, la primera superficie 78 está dispuesta adyacente a la
rejilla protectora 66. Como se conoce en la técnica relevante, el
moderador líquido/refrigerante fluye en una dirección vertical con
respecto a la figura 4, lo que significa que fluye a través de los
primeros y segundos orificios de flujo 50 y 54 en una dirección
desde la segunda superficie 82 hacia y más allá de la primera
superficie
78.
78.
Como se conoce mejor por las figuras 3 y 5, cada
uno de los primeros orificios de flujo 50 en sección transversal
incluye un eje mayor 86 y un eje menor 90, siendo el eje mayor 86
más largo que el eje menor 90. En la presente realización de la
tobera de fondo 12, el eje mayor 86 y el eje menor 90 de cada primer
orificio de flujo 50 son sustancialmente perpendiculares entre sí,
aunque se entiende que los primeros orificios de flujo 50 pueden
tener otras configuraciones, en las que no existe dicha relación
perpendicular.
Aunque todos los primeros orificios de flujo 50
se representan en las figuras adjuntas como si tuvieran el mismo
tamaño y forma, y todos los segundos orificios 54 se representan de
forma similar como si tuvieran el mismo tamaño y forma, se entiende
que los primeros orificios de flujo 50 pueden tener varios tamaños y
formas en un miembro de placa único 46, y los segundos orificios de
flujo 54 pueden variar de forma similar, dependiendo de las
necesidades específicas de la aplicación particular.
Puede verse en la figura 5 que cada uno de los
segundos orificios de flujo 54 tiene un diámetro 94 en sección
transversal. El eje menor 90 de los primeros orificios de flujo 50
es sustancialmente igual al diámetro 94 de los segundos orificios
de flujo 54, que normalmente se encuentran en un rango de
aproximadamente 4,45-5,72 mm. El eje mayor 86 tiene
un tamaño alrededor del rango de 6,35-7,62 mm. Sin
embargo, se entiende que las diferentes relaciones de tamaño entre
el eje mayor y el menor 86 y 90 y entre los primeros y segundos
orificios de flujo 50 y 54 son posibles en función de las
necesidades específicas de la aplicación particular.
Como puede verse en la figura 3, los primeros
orificios de flujo 50 están dispuestos en el miembro de placa 46 de
modo que los ejes menores 90 están todos en registro con una de las
primeros flejes 70 o con uno de los segundos flejes 74. En esta
circunstancia, estar "en registro con" se refiere a que el eje
menor 90 está alineado con o recubierto por una primera correa 70 o
una segunda correa 74. Sin embargo, se entiende que los primeros
orificios de flujo 50 pueden estar dispuestos en el miembro de placa
46 de modo que algunos o todos los ejes mayores 86 estén en
registro con las primeros flejes 70 y/o los segundos flejes 74, en
lugar de o además de los ejes menores 90. Asimismo, los primeros
orificios de flujo 50 pueden tener otras relaciones espaciales con
los primeros y segundos flejes 70 y 74.
En la figura 3 puede verse de este modo que los
primeros y segundos flejes 70 y 74 bisecan cada primer orificio de
flujo 50 a lo largo del eje menor 90 de este. Como se ha indicado
anteriormente, los primeros y segundos flejes 70 y 74 de la rejilla
protectora 66 colaboran con los primeros y segundos orificios de
flujo 50 y 54 para resistir la entrada en el conjunto combustible
10 de residuos de un tamaño determinado. De este modo puede verse
que el tamaño transversal máximo de una partícula de residuo que
puede pasar a través de los primeros orificios de flujo 50 y en el
conjunto combustible 10 es tal que puede pasar a través de una parte
bisecada de uno de los primeros orificios de flujo 50 que están
bisecados a lo largo de los ejes menores 90 de este por los
primeros y segundos flejes 70 y 74.
Como puede verse en la figura 5, cada uno de los
segundos orificios de flujo 54 incluye un centro transversal 98. En
la realización de la tobera de fondo 12 representada en la figura 3,
cada uno de los centros transversales 98 está alienado axialmente
con una intersección 100 entre una de las primeros flejes 70 y uno
de los segundos flejes 74. De este modo, puede verse en la figura 3
que en la realización representada de la tobera de fondo 12, cada
uno de los segundos orificios de flujo 54 está dividido en cuatro
partes por una primera correa 70 y una segunda correa 74. Dicho de
otro modo, los centros transversales 98 de los segundos orificios de
flujo 54 están en registro con las intersecciones 100. Como puede
entenderse de lo precedente, sin embargo, los segundos orificios de
flujo 54 pueden estar dispuestos en el miembro de placa 46 en
diferentes formas en las que los segundos orificios de flujo 54
están simplemente bisecados, o recubiertos de otro modo, o no están
recubiertos por los primeros y segundos flejes 70 y 74, en función
de las necesidades específicas de la aplicación particular. En la
realización representada en la figura 3, el tamaño máximo de
partícula en sección transversal que puede ser recibida a través de
los segundos orificios de flujo 54 en colaboración con la rejilla
protectora 66 sería tal que pueda fluir a través de un cuadrante de
los segundos orificios de flujo 54 en sección transversal. Aunque
se entiende que los residuos mayores pueden fluir potencialmente a
través de los primeros orificios de flujo bisecados 50, los
primeros orificios de flujo 50 están configurados preferentemente de
tal manera que dichos residuos mayores aún no son lo
suficientemente grandes para quedar depositados en el conjunto
combustible 10.
También puede entenderse de lo anterior que los
primeros y segundos orificios de flujo 50 y 54 pueden estar
dispuestos de otro modo en el miembro de placa 46 de tal modo que
existan otras relaciones entre los primeros y segundos orificios de
flujo 50 y 54 y los primeros y segundos flejes 70 y 74. Por ejemplo,
cada uno de los primeros orificios de flujo 50 puede tener un
centro transversal que está en registro con una de las
intersecciones. Asimismo, los segundos orificios de flujo 54 pueden
estar bisecados por los primeros y segundos flejes 70 y 74. Como
tal, puede verse que son posibles otras numerosas configuraciones
para el miembro de placa 46.
Como se muestra mejor en la figura 4, cada uno
de los primeros orificios de flujo 50 está formado con un bisel 102
adyacente a la segunda superficie 82, que reduce asimismo la caída
de presión en el moderador líquido/refrigerante que fluye a través
de los primeros orificios de flujo 50. Aunque no se representa
específicamente, cada uno de los segundos orificios de flujo 54
está formado de manera similar con un bisel adyacente a la segunda
superficie 82. Dependiendo de las necesidades específicas de la
aplicación particular, uno o más de los primeros y segundos
orificios de flujo 50 y 54 pueden estar configurados sin bisel sin
salir del concepto de la presente invención.
Como puede verse en las figuras adjuntas, el
miembro de placa 46 incluye una pluralidad de ligamentos de apoyo
106 entre los primeros orificios de flujo 50. Más concretamente,
cada ligamento de apoyo 106 es el material del miembro de placa 46
que permanece después de que los primeros orificios de flujo 50 (y/o
los segundos orificios de flujo 54 en otras realizaciones) se
forman en el miembro de placa 46. En la realización representada en
la figura 3, cada uno de los ligamentos de apoyo 106 se extiende
entre una confluencia de cuatro de los primeros orificios de flujo
50.
Asimismo, puede verse que cada ligamento de
apoyo 106 incluye un punto central 110 definido en la primera
superficie 78 del miembro de placa 46. En la realización del miembro
de placa 46 representado en la figura 3, los ejes mayores 86 de los
primeros orificios de flujo 50 que rodean cada ligamento de apoyo
106 están alineados con el punto central 110 y se extienden
radialmente hacia fuera del punto central 110. De nuevo,
dependiendo de la disposición de los primeros y segundos orificios
de flujo 50 y 54, los ligamentos de apoyo 106 pueden tener una
disposición diferente con respecto a los ejes mayores y menores 86 y
90 de los primeros orificios de flujo 50.
Como puede entenderse de las figuras 3 y 4, cada
uno de los ligamentos de apoyo 106 proporciona una superficie de
apoyo 114 definida en la primera superficie 78 contra la que uno de
los tapones de extremo inferior 30 de las varillas de combustible
22 puede descansar si la varilla de combustible 22 se afloja de los
muelles 80 y muescas 84 dentro de una celda 76, como puede ocurrir
ocasionalmente después de un uso extendido del reactor nuclear 4. A
este respecto, los puntos centrales 110 de los ligamentos de apoyo
106 están en registro con las varillas de combustible 22 y con los
tapones de extremo inferior 30, lo que significa que están alineados
axialmente o que uno recubre al otro.
A este respecto, puede verse que los ejes
mayores 86 de todos los primeros orificios de flujo 50 no están
alineados entre sí. Más bien, una primera parte de los ejes mayores
86 están alineados entre sí, y una segunda parte de los ejes
mayores 86 están alineados entre sí. Más concretamente, puede verse
que la primera parte de los ejes mayores 86 son sustancialmente
perpendiculares a la segunda parte de los ejes mayores 86, aunque
se entiende que son posibles otras relaciones de los primeros
orificios de flujo 50 sin salir del concepto de la presente
invención. En otras realizaciones de la tobera de fondo 20, los ejes
mayores 86 pueden tener otras relaciones entre sí.
La colaboración de los primeros y segundos
orificios de flujo 50 y 54 con los primeros y segundos flejes 70 y
74 también tiene el ventajoso efecto de equilibrar la distribución
de flujo del moderador líquido/refrigerante a través del conjunto
combustible 10. Más específicamente, la disposición simétrica de los
primeros y segundos orificios alargados y redondos 50 y 54 tiene el
efecto ventajoso de distribuir uniformemente el flujo del moderador
líquido/refrigerante más allá de las varillas de combustible 22.
Dicho patrón de flujo regular alivia beneficiosamente el potencial
de agitación y vibración de las varillas de combustible 22 que puede
resultar de otro modo en un desgaste por contacto perjudicial entre
las varillas de contacto 22 y las rejillas 20 en presencia de un
patrón de flujo indeseable irregular.
Como se entiende en la técnica relevante, el
diámetro hidráulico de un canal de flujo se define como el área
transversal del canal de flujo dividida por el perímetro transversal
del canal de flujo. Si el canal de flujo es circular en sección
transversal, el diámetro hidráulico del canal de flujo circular es,
por definición, igual al diámetro nominal del canal de flujo. Por
tanto, puede verse que el diámetro hidráulico de los primeros
orificios de flujo 50 es mayor que el de los segundos orificios de
flujo 54. Por consiguiente, la caída de presión experimentada por
el moderador líquido/refrigerante al fluir a través de los primeros
orificios de flujo 50 es menor que al fluir a través de los
segundos orificios de flujo 54. Por tanto, la caída de presión del
miembro de placa 46 representada en la figura 3 va a ser
generalmente menor que la caída de presión de un miembro de placa
que tiene orificios circulares del diámetro 94. Por tanto, el
miembro de placa 46 no solo es una estructura de filtro de
residuos, sino también tiene una caída de presión menor que otras
toberas de fondo conocidas que tienen solo orificios circulares
formados en esta.
Aunque en la presente memoria se ha descrito una
realización particular de la presente invención, se entiende que
pueden realizarse numerosos cambios, adiciones, modificaciones y
adaptaciones sin salir del alcance de la presente invención, como
se establece en las siguientes reivindicaciones.
Claims (9)
1. Una tobera de filtración de residuos (12)
para utilizar en un conjunto combustible de un reactor nuclear del
tipo que tiene una rejilla (66) y una pluralidad de varillas de
combustible (22), incluyendo la rejilla una pluralidad de primeros
flejes (70) sustancialmente paralelos entre sí y una pluralidad de
segundos flejes (74) sustancialmente paralelos entre sí, definiendo
los primeros y segundos flejes juntos una pluralidad de celdas (76)
que llevan respectivas varillas de combustibles en ellas,
comprendiendo la tobera de filtración de residuos:
un miembro de placa (46) que tiene una primera
superficie sustancialmente plana (78) que está concebida para estar
dispuesta adyacente a la rejilla, y una segunda superficie
sustancialmente plana (82) opuesta a la primera superficie, estando
el miembro de placa (46) formado con una pluralidad de primeros
orificios de flujo (50) y una pluralidad de segundos orificios de
flujo (54) que se extienden entre la primera y segunda superficies
(78, 82), siendo cada uno de los primeros orificios (50) oblongo en
sección transversal con un eje mayor (86) y un eje menor (90);
incluyendo el miembro de placa (46) una pluralidad de ligamentos de
apoyo (106) definidos entre los orificios de flujo;
caracterizada porque los primeros
orificios de flujo (50) están dispuestos en el miembro de placa (46)
de modo que cada ligamento de apoyo (106) en dicha pluralidad de
ligamentos de apoyo está definido entre solo cuatro primeros
orificios de flujo (50), cuyos ejes mayores (86) se extienden
radialmente hacia fuera desde un punto central común (110),
quedando este punto en el ligamento de apoyo (106) y de modo que
cada orificio de flujo (54) en dicha pluralidad de segundos
orificios de flujo está rodeado solo por cuatro primeros orificios
de flujo (50).
2. Un conjunto combustible de un reactor
nuclear, que comprende: una rejilla (66) que incluye una pluralidad
de primeros flejes (70) sustancialmente paralelas entre sí y una
pluralidad de segundos flejes (74) sustancialmente paralelos entre
sí, definiendo los primeros y segundos flejes juntos una pluralidad
de celdas (76) que llevan respectivas varillas de combustible (22)
en ellas; y una tobera de filtración de residuos (12) de acuerdo
con la reivindicación 1, estando dicha primera superficie (78)
dispuesta adyacente a la rejilla (66), estando cada uno de dichos
cuatro primeros orificios de flujo (50) entre los que se define el
ligamento de apoyo (106) definido por estar recubierto por al menos
uno de los primeros y segundos flejes (70, 74).
3. El conjunto combustible según la
reivindicación 2, en el que los ejes mayores (86) de algunos de los
primeros orificios de flujo (50) están orientados sustancialmente
perpendiculares a los ejes mayores (86) de otros primeros orificios
de flujo (50).
4. El conjunto combustible según la
reivindicación 2 ó 3, en el que los ejes mayores (86) o los ejes
menores (84) de al menos algunos de los primeros orificios de flujo
(50) están en alineación con una de los primeros y segundos flejes
(70, 74).
5. El conjunto combustible según la
reivindicación 4, en el que los ejes menores (84) de algunos de los
primeros orificios de flujo (50) están en alineación con los
primeros flejes (70), y los ejes menores (84) de otros primeros
orificios de flujo (50) están en alineación con los segundos flejes
(74).
6. El conjunto combustible como según las
reivindicaciones 1 a 5, en el que cada primer orificio de flujo
(50) tiene un par de extremos arqueados.
7. El conjunto combustible según la
reivindicación 6, en el que los primeros orificios de flujo (50) en
sección transversal tienen forma ovalada.
8. El conjunto combustible según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos algunos de los
orificios de flujo (50, 54) están formados con un bisel (102)
adyacente a la segunda superficie (82).
9. El conjunto combustible según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8, en el que al menos uno de los segundos
orificios de flujo (54) recubre una intersección entre uno de los
primeros flejes (70) y uno de los segundos flejes (74).
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