ES2399012T3 - Disposición de partes internas superiores para un reactor de agua presurizada - Google Patents

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Eric M. Weisel
Kenneth V. Margotta
Daniel Walus
Thomas J. Schildkamp
Joseph J. Hahn
Michael D. Heibel
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Abstract

Un reactor nuclear de agua presurizada que comprende: una vasija (10) a presión; una tapa (12) desmontable superior para enganchar de forma estanca una abertura superior en la vasija (10) apresión; un núcleo (14) que tiene una dimensión axial soportado en el interior de la vasija (10) a presión; una pluralidad de conjuntos (22) de combustible nuclear soportados en el interior del núcleo (14); teniendo por lo menos algunos de los conjuntos (22) de combustible por lo menos un tubo (50) deinstrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos; una placa (40) de núcleo superior que se extiende sobre los conjuntos (22) de combustible nuclear; una placa (46) de soporte superior acoplada o bien a la tapa (12) desmontable superior o bien a la vasija (10) apresión y que se extiende a través de la abertura superior en la vasija (10) a presión; una pluralidad de columnas (48) de soporte que se extienden por lo menos en parte entre la placa (40) denúcleo superior y la placa (46) de soporte superior, estando por lo menos algunas de las columnas (48) desoporte alineadas en sentido axial con un tubo (50) de instrumentación correspondiente a través de unaabertura en la placa (40) de núcleo superior; caracterizado porque un manguito (60) deslizable en sentido axial se extiende a través de un extremo superioren por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte que están alineadas con el tubo (50) deinstrumentación correspondiente, pudiendo extenderse el manguito (60) en sentido axial desde la columna (48)de soporte correspondiente a través de una abertura en la placa (46) de soporte superior hasta una zona porencima de la placa (46) de soporte superior.

Description

Disposición de partes internas superiores para un reactor de agua presurizada
Referencia cruzada a la solicitud relacionada
La presente solicitud reivindica la prioridad respecto de la solicitud de patente provisional con n.º de serie. 61/138.155, presentada el 17 de diciembre de 2008.
Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a reactores nucleares enfriados por agua y, más en particular, a reactores de agua presurizada que tienen una instrumentación dentro del núcleo (conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo) que se introducen en la vasija de reactor a través de unas penetraciones desde la parte superior de la vasija de reactor y se usan para supervisar las actividades de los neutrones y la temperatura de refrigerante en el interior de los conjuntos de combustible de núcleo.
La parte precaracterizadora de la reivindicación 1 se basa en la divulgación del documento US 2008/0 253 497 A1.
Descripción de la técnica relacionada
Muchos reactores nucleares enfriados por agua utilizan un núcleo de conjuntos de combustible colocados en sentido vertical en el interior de una vasija de reactor. Para supervisar las actividades de los neutrones y la temperatura de refrigerante en el interior de los conjuntos de combustible de núcleo, la instrumentación dentro del núcleo móvil, tal como detectores de neutrones móviles, se introduce convencionalmente en el núcleo a partir de las penetraciones en el fondo de la vasija. En unos pocos casos en el pasado, tuvieron lugar filtraciones en las penetraciones en el fondo de la vasija, que presentaron unos problemas de reparación significativos. En consecuencia, sería deseable hacer que la totalidad de la instrumentación dentro del núcleo acceda al núcleo a través de las penetraciones desde la parte superior de la vasija de reactor. Adicionalmente, se han empleado unos detectores de neutrones dentro del núcleo fijos que residen en los conjuntos de combustible durante el funcionamiento del reactor. Además de una instrumentación dentro del núcleo fija que se introduce a través de las penetraciones en el fondo de la vasija, hay una instrumentación dentro del núcleo fija que se introduce a través de las penetraciones en la parte superior de la vasija. En esta última configuración, cada conjunto de tubos guía de instrumento dentro del núcleo está encerrado totalmente en una trayectoria de guiado compuesta por tubos. La porción inferior de esta trayectoria de guiado se extiende hacia debajo al interior del conjunto de combustible. No obstante, incluso los detectores de neutrones dentro del núcleo fijos tienen que retirarse de los conjuntos de combustible antes de que pueda accederse al núcleo de reactor para las operaciones de reabastecimiento de combustible. De este modo es necesario, por lo tanto, proporcionar una estructura que pueda guiar y proteger de forma satisfactoria la instrumentación dentro del núcleo introduciéndose desde la parte de arriba de la vasija y mitigar el potencial de filtración.
El guiado para la instrumentación es necesario a través de la zona por encima de la placa de núcleo superior, la cual se encuentra justo por encima de los conjuntos de combustible, hasta una elevación por encima de la placa de soporte superior que está separada de, y se asienta por encima de, la placa de núcleo superior, de tal modo que la instrumentación dentro del núcleo puede retirarse de modo que su extremidad más inferior se encuentre por lo menos en, o alrededor de, el plano medio de la placa de núcleo superior. Esto es necesario para que las partes internas superiores puedan retirarse para acceder al núcleo para mantenimiento, tal como reabastecimiento de combustible. Las columnas de soporte superior existentes se encuentran disponibles entre la placa de núcleo superior y el conjunto de placa de soporte superior para proporcionar tal guiado. No obstante, en la actualidad no hay soporte para la instrumentación por encima del conjunto de placa de soporte superior a través del cual tiene que retirarse la instrumentación dentro del núcleo para limpiar el fondo de la placa de núcleo superior. En consecuencia, es necesaria una nueva estructura que proporcione guiado y protección para la instrumentación dentro del núcleo en una elevación por encima del conjunto de placa de soporte superior sin impedir el flujo de refrigerante en las partes internas superiores durante el funcionamiento del reactor.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona soporte para la instrumentación dentro del núcleo por encima de la placa de soporte superior cuando la instrumentación dentro del núcleo se retira del núcleo. El diseño de la presente invención proporciona un sistema de soporte para la instrumentación dentro del núcleo de partes internas superiores. Además, el diseño de la presente invención minimiza los requisitos de desmontaje adicional para retirar e instalar los tubos de guiado de partes internas superiores en el caso de que se requiera el mantenimiento de los tubos de guiado.
Tal como se indica anteriormente, es deseable encaminar la instrumentación dentro del núcleo a través de la tapa de reactor superior en lugar del fondo de la vasija de reactor. La instrumentación dentro del núcleo encaminada a través de las penetraciones en la tapa de reactor ha de pasar a través del paquete de partes internas superiores para obtener acceso a los tubos de instrumentación ubicados de forma central en el interior de los conjuntos de
combustible en el interior del núcleo. El paquete de partes internas superiores incluye: una placa de núcleo superior que se asienta sobre los conjuntos de combustible; una placa de soporte superior que está separada por encima de, y sobre, la placa de núcleo superior y acoplada o bien a la vasija de reactor o bien a la tapa; y unas columnas de soporte huecas que se extienden entre la placa de núcleo superior y la placa de soporte superior y están alineadas con unos orificios tanto en la placa de núcleo superior como en la placa de soporte superior, con los orificios en la placa de núcleo superior comunicándose con los tubos de instrumentación en el interior de los conjuntos de combustible.
De acuerdo con la presente invención, un manguito deslizable en sentido axial se extiende a través de un extremo superior en por lo menos algunas de las columnas de soporte que están alineadas con unos tubos de instrumentación correspondientes. Los manguitos deslizables en sentido axial pueden extenderse desde las columnas de soporte correspondientes a través de unas aberturas en la placa de soporte superior hasta una zona por encima de la placa de soporte superior en una elevación que es suficiente para proteger los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo en su posición retirada. Preferentemente, el paquete de partes internas superiores incluye un conjunto de rejilla de instrumentación ubicado por encima de la placa de soporte superior, que se extiende sobre cada uno de los manguitos deslizables. El conjunto de rejilla de instrumentación tiene unas aberturas a través de las cuales los manguitos deslizables se extienden por lo menos en parte a su través con una porción superior del manguito deslizable acoplada al conjunto de rejilla de instrumentación. El conjunto de rejilla de instrumentación está configurado para poder moverse en una dirección axial para deslizar cada uno de los manguitos deslizables en el interior de las columnas de soporte correspondientes al unísono. Una pluralidad de espárragos de guiado en sentido axial se extiende a partir de una superficie superior de la placa de soporte superior y a través de unas aberturas correspondientes en el conjunto de rejilla de instrumentación, para soportar en sentido lateral el conjunto de rejilla de instrumentación a medida que éste se mueve en sentido axial. Preferentemente, por lo menos algunos de los espárragos de guiado están separados alrededor del perímetro del conjunto de rejilla de instrumentación. En una realización, hay aproximadamente cuatro espárragos de guiado sustancialmente con la misma separación alrededor del perímetro del conjunto de rejilla de instrumentación.
En una realización preferente, los manguitos deslizables comprenden una pluralidad de tubos telescópicos concéntricos que se extienden entre el conjunto de rejilla de instrumentación y la columna de soporte correspondiente. Preferentemente, un resorte en espiral se extiende alrededor de uno de los más interiores de los tubos telescópicos concéntricos por debajo de un acoplamiento del manguito deslizable con el conjunto de rejilla de instrumentación entre el acoplamiento del manguito deslizable con el conjunto de rejilla de instrumentación y otro de los tubos telescópicos. El resorte proporciona una fuerza de sujeción sobre los tubos telescópicos cuando el conjunto de rejilla de instrumentación se encuentra en la posición más inferior, para evitar la vibración durante el funcionamiento del reactor. De forma deseable, un extremo del resorte se extiende por lo menos en parte al interior de la abertura en el conjunto de rejilla de instrumentación a través del cual el manguito deslizable se extiende y otro extremo del resorte se extiende en sentido axial por debajo de la abertura en el conjunto de rejilla de instrumentación. El extremo inferior del resorte está rodeado preferentemente por un recipiente de vaina que está montado de forma deslizante en el interior de la abertura de conjunto de rejilla de instrumentación. De forma deseable, una porción superior del recipiente de vaina se captura en el interior de la abertura del conjunto de rejilla de instrumentación para restringir el resorte entre la abertura de conjunto de rejilla de instrumentación y el fondo del recipiente de vaina.
En una realización, una porción inferior de un miembro telescópico más interior del manguito deslizable está agrandada y restringida por debajo de una abertura estrechada en el interior de una porción superior de un miembro circundante del manguito deslizable de tal modo que la porción inferior del miembro más interior del manguito deslizable se captura en el interior de la abertura del miembro circundante. Preferentemente, el manguito deslizable se extiende en sentido axial hasta por lo menos una elevación por encima de la placa de soporte superior que soportará el conjunto de tubos guía de instrumento dentro del núcleo cuando se eleva el conjunto de tubos guía de instrumento dentro del núcleo, hasta por lo menos el plano medio de la placa de núcleo superior, sin que el conjunto de tubos guía de instrumento dentro del núcleo se extienda por encima del manguito deslizable cuando el reactor se para y ha de accederse al núcleo. De forma deseable, el manguito deslizable se extiende por encima de la placa de soporte superior a lo largo de por lo menos 15,4 pies (47 metros).
Además, la invención contempla una instalación de generación de potencia eléctrica nuclear que tiene un sistema de suministro de vapor nuclear de reactor de agua presurizada del tipo que se describe anteriormente.
Además, la invención contempla un procedimiento de acceso a un núcleo de reactor nuclear que tiene una pluralidad de conjuntos de combustible alargados encerrados en el interior de una vasija a presión de un reactor de agua presurizada, en el que por lo menos algunos de los conjuntos de combustible tienen por lo menos un tubo de instrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos para alojar la instrumentación dentro del núcleo fija y el núcleo está cubierto por un paquete de partes internas superiores que está sellado en el interior de la vasija a presión por una tapa desmontable. El paquete de partes internas superiores incluye una placa de núcleo superior ubicada sobre los conjuntos de combustible y una placa de soporte superior separada por encima de, y ubicada sobre, la placa de núcleo superior con una pluralidad de columnas de soporte que se extienden en sentido axial entre la placa de núcleo superior y la placa de soporte superior con por lo menos algunas de las columnas de soporte alineadas con uno correspondiente de los tubos de instrumentación; las columnas de soporte alineadas con
los tubos de instrumentación que tienen un manguito deslizable que puede moverse en el interior de las columnas de soporte y que puede extenderse por encima de la placa de soporte superior. El procedimiento para acceder al núcleo comprende retirar la tapa desmontable de la vasija a presión; elevar los manguitos deslizables de tal modo que una porción superior de los mismos se extienda por encima de la placa de soporte superior; retirar la instrumentación dentro del núcleo de los tubos de instrumentación en los conjuntos de combustible de tal modo que una extremidad más inferior de la instrumentación dentro del núcleo se encuentre aproximadamente en, o por encima de, un punto medio en una anchura de la placa superior; y retirar el paquete de partes internas superiores para acceder al núcleo. Preferentemente, la etapa de elevar los manguitos deslizables eleva la totalidad de los manguitos al mismo tiempo. A este respecto, de forma deseable el paquete de partes internas superiores incluye un conjunto de rejilla de instrumentación móvil en sentido axial ubicado por encima de la placa de soporte superior y acoplado a un extremo superior de cada uno de los manguitos deslizables, en el que la etapa de elevar los manguitos deslizables implica elevar el conjunto de rejilla de instrumentación.
Breve descripción de los dibujos
Una comprensión adicional de la invención puede obtenerse a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferentes cuando se lee junto con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático simplificado de un reactor nuclear al que puede aplicarse la presente invención;
la figura 2 es una vista en alzado, parcialmente en sección, de una vasija y componentes internos de reactor nuclear a los que puede aplicarse la presente invención;
la figura 3 es una vista en alzado, parcialmente en sección que muestra un mayor detalle de la estructura de parte interna superior de la figura 2;
la figura 4 es una vista en alzado parcialmente en sección de una porción de la parte interior de la vasija de reactor que muestra la trayectoria de guiado de instrumentación desde el tubo de instrumentación en el interior de un conjunto de combustible hasta, y a través de, la penetración de tapa;
la figura 5 es una vista en alzado parcialmente en sección de un paquete de partes internas superiores que incorpora la presente invención;
la figura 6 es una vista en sección ampliada de una de las columnas de soporte que se ilustra en la figura 5, que muestra la configuración del manguito deslizable de la presente invención con el conjunto de rejilla de instrumentación en su posición más inferior;
la figura 7 es una vista en sección del manguito deslizable telescópico de la presente invención que se muestra en la figuras 5 y 6 con el conjunto de rejilla de instrumentación en su posición más inferior;
la figura 8 es una vista en alzado, parcialmente en sección, del paquete de partes internas superiores que se muestra en la figura 5 con el conjunto de rejilla de instrumentación de la presente invención mostrado en su posición más superior;
la figura 9 es una vista en sección ampliada de una columna de soporte de acuerdo con la presente invención en forma reducida con el manguito telescópico en su posición completamente extendida; y
la figura 10 es una vista en sección ampliada del manguito deslizable telescópico que se muestra en la figura 9 en su posición completamente extendida.
Descripción de la realización preferente
Haciendo referencia ahora a los dibujos, la figura 1 muestra un sistema primario de reactor nuclear simplificado, incluyendo una vasija 10 a presión generalmente cilíndrica que tiene una tapa 12 de cierre que encierra un núcleo 14 nuclear. Un refrigerante de reactor líquido, tal como agua, se bombea al interior de la vasija 10 mediante una bomba 16 a través del núcleo 14, en el que la energía térmica se absorbe y se descarga a un intercambiador 18 de calor, al que típicamente se hace referencia como generador de vapor, en el que el calor se transfiere a un circuito de utilización (que no se muestra) tal como un generador de turbina accionado por vapor. El refrigerante de reactor se devuelve entonces a través de la bomba 16, completando el lazo primario. Típicamente, una pluralidad de los lazos que se describen anteriormente están conectados a una vasija 10 de reactor sellada por una tubería 20 de refrigerante de reactor.
Un diseño de reactor convencional se muestra con más detalle en la figura 2. Según se menciona anteriormente, a pesar de que no se muestra en la figura 2, en un diseño de reactor de agua presurizada convencional, los detectores de neutrones dentro del núcleo móviles se introducen en el núcleo a partir del fondo del reactor a través de unos tubos que se extienden desde las penetraciones en el fondo de la vasija hasta la placa 36 de núcleo inferior, en la que estos se acoplan con los tubos de instrumentación en el interior de los conjuntos de combustible. Además, en un diseño de reactor tradicional de este tipo, los termopares que miden la temperatura del núcleo se introducen en la
tapa 12 superior a través de una única penetración y se distribuyen mediante un conducto de cables o culata, tal como se muestra en la patente de los EE. UU con n.º 3.827.935, hacia unas columnas de soporte individuales 48 y de ese modo hacia varios conjuntos de combustible.
Además del núcleo 14, compuesto por una pluralidad de conjuntos 22 de combustible que se extienden conjuntamente en sentido vertical en paralelo, para los fines de la presente descripción, las otras estructuras de partes internas de la vasija pueden dividirse en las partes 24 internas inferiores y la parte 26 interna superior. En los diseños convencionales, las partes internas inferiores tienen como función soportar, alinear y guiar la instrumentación y los componentes de núcleo, así como dirigir el flujo de refrigerante en el interior de la vasija. Las partes internas superiores restringen o proporcionan una restricción secundaria para los conjuntos 22 de combustible (sólo dos de los cuales se muestran por simplicidad), y soportan y guían la instrumentación y componentes tales como las barras 28 de control.
En el reactor ejemplar que se muestra en la figura 2, el refrigerante se introduce en la vasija 10 a través de una o más boquillas 30 de entrada, fluye hacia debajo alrededor de un barrilete 32, se gira 180º en una cámara 34 de distribución inferior, pasa hacia arriba a través de una placa 36 de soporte de núcleo inferior por encima de la cual se asientan los conjuntos 22 de combustible, y a través de y alrededor de los conjuntos. El flujo de refrigerante a través del núcleo y el área 38 circundante es típicamente grande, del orden de 400.000 galones (1.514 metros cúbicos) por minuto a una velocidad de aproximadamente 20 pies por segundo (6,1 metros por segundo). La caída de presión resultante y las fuerzas de rozamiento tienden a dar lugar a que los conjuntos de combustible se eleven, movimiento que está restringido por las partes internas superiores, incluyendo una placa 40 de núcleo superior circular. El refrigerante que sale del núcleo 14 fluye a lo largo del lado inferior de la placa 40 de núcleo superior y hacia arriba a través de una pluralidad de perforaciones 42. El refrigerante fluye entonces hacia arriba y en sentido radial a través de una o más boquillas 44 de salida.
Las partes 26 internas superiores pueden estar soportadas a partir de la vasija 10 de reactor o la tapa 12 de cierre de vasija e incluyen un conjunto 46 de soporte superior al que también se hace referencia como placa de soporte superior. Las cargas se transmiten entre la placa 46 de soporte superior y la placa 40 de núcleo superior principalmente mediante una pluralidad de columnas 48 de soporte. Una columna de soporte está alineada por encima de un conjunto 22 de combustible seleccionado y de la perforación 42 en la placa 40 de núcleo superior para proporcionar acceso a los tubos de instrumentación axiales alargados ubicados de forma central en el interior de cada conjunto de combustible, extendiéndose los tubos de instrumentación junto con los tubos guía de guiado de barra de control de los conjuntos de combustible.
Unas barras 28 de control móviles en línea recta, incluyendo típicamente un eje 50 de accionamiento y una cruceta de barras absorbentes de neutrones, se guían a través de las partes 26 internas superiores y al interior de los conjuntos 22 de combustible alineados mediante unos tubos 54 de guiado de barra de control. Los tubos de guiado están unidos de forma fija con el conjunto 46 de soporte superior y conectados por una clavija hendida introducida por la fuerza al interior de la parte de arriba de la placa 40 de núcleo superior.
La figura 3 proporciona una vista ampliada del paquete de partes internas superiores a partir de la que puede verse con claridad que las barras de control, que se extienden a partir de la tapa 12 a través del paquete de partes internas superiores y al interior del núcleo por debajo de la placa 40 de núcleo superior, se guían a lo largo de sustancialmente la totalidad de la distancia mediante los tubos 54 de guiado de barra de control y las extensiones 88 de tubo de guiado de barra de control. No obstante, la instrumentación dentro del núcleo que se guía a través de las columnas 48 de soporte sólo recibe soporte por encima de la elevación del núcleo de reactor entre la placa 40 de núcleo superior y el conjunto 46 de soporte superior. Sigue existiendo una distancia sustancial entre el conjunto 46 de soporte superior y la tapa 12 sobre la cual se expone la instrumentación dentro del núcleo una vez que esta se retira del núcleo.
De acuerdo con la presente invención, parte o la totalidad de la instrumentación se encamina a través de una o más penetraciones 56 en la tapa 12. La presente invención proporciona una modificación estructural para proporcionar soporte para los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo en su posición retirada, en la que estos se extienden por encima de la placa 46 de soporte superior.
La figura 4 muestra la totalidad de la trayectoria de inserción de los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo. Los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo se encaminan a través de la penetración 12 de tapa de reactor y se extienden a través de la zona por encima de la placa 46 de soporte superior y al interior de una abertura superior en las columnas 48 de soporte. Los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo avanzan entonces en sentido descendente a través del centro de las columnas 48 de soporte, a través de la placa 40 de núcleo superior, a través del dispositivo 39 de conexión de tubos guía, a través de la boquilla 64 de conjunto de combustible superior y al interior de los tubos 50 de instrumentación de conjunto de combustible. Tal como se muestra en las figuras 5 y 6, de acuerdo con la presente invención, las columnas 48 de soporte están provistas de un manguito 60 deslizable que puede extenderse a partir de la porción superior 62 de las columnas 48 de soporte al interior de la zona por encima de la placa 46 de soporte superior para soportar los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo cuando estos se retiran de los conjuntos 22 de combustible para obtener acceso al núcleo. En reactores tales como el AP1000 suministrado por la Westinghouse
Electric Company LLC, Pittsburgh, Pensilvania, la longitud de retirada que se requiere para elevar los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo hasta el plano medio de la placa 40 de núcleo superior es típicamente más grande que la altura de las columnas 48 de soporte que deja la porción superior sumamente irradiada de los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo expuesto por encima de la placa 46 de soporte superior, sin guía y potencialmente en riesgo de daño. Típicamente, en el diseño AP1000, es necesario elevar los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo aproximadamente 185 pulgadas (470 cm). Los manguitos 60 deslizables se diseñan para extenderse para soportar el área expuesta de los conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo por encima de la placa 46 de soporte superior.
Tal como se muestra en las figuras 6-9, el manguito 60 deslizable se extiende a través de una abertura 66 en un conjunto 53 de rejilla de instrumentación que se extiende en sentido horizontal a lo largo de una anchura sustancial del conjunto 46 de soporte superior. El conjunto 53 de rejilla de instrumentación está soportado para moverse en sentido axial sobre una pluralidad de espárragos 58 de guiado (que se muestran en las figuras 5 y 8) que están anclados a y se extienden hacia arriba a partir de la placa 46 de soporte superior. Preferentemente, cuatro espárragos 58 de guiado tienen la misma separación alrededor de la periferia del conjunto 53 de rejilla de instrumento. Una sección transversal de las partes internas superiores que muestra el conjunto 53 de rejilla de instrumentación en su posición más inferior con los manguitos 60 deslizables completamente retraídos en el interior de las columnas 48 de soporte correspondientes se muestra en la figura 5 con un mayor detalle del manguito deslizable que se muestra en las figuras 6 y 7. El manguito 60 deslizable comprende dos tubos; un manguito 68 telescópico exterior y un tubo 70 de instrumento interno fijo en el que el conjunto 52 de tubos guía de instrumento dentro del núcleo pasa a su través. El tubo 70 de instrumento se extiende ligeramente por encima del conjunto 53 de rejilla de instrumentación y está anclado a la superficie de arriba del mismo mediante el conjunto 84 de placa de sujeción. La porción inferior del tubo 70 de instrumento se aloja de forma telescópica en el interior de una abertura en el manguito 68 exterior y tiene un extremo 72 inferior agrandado que se captura en el interior de una abertura 74 estrechada en el interior del manguito 68 exterior de tal modo que el tubo 70 de instrumento no puede separarse con facilidad del manguito 68 exterior. Un resorte 76 en espiral rodea una porción superior del tubo 70 de instrumento entre el conjunto 84 de placa de sujeción y un recipiente 78 de vaina que rodea una porción inferior del resorte 76. El recipiente de vaina tiene una porción 80 superior ampliada que está montada de forma deslizante y que puede moverse en sentido axial en el interior de la abertura 66 de manguito deslizable de conjunto de rejilla de instrumentación. La porción 80 superior ampliada del recipiente 78 de vaina se captura en el interior de la abertura 66 mediante un borde 82 anular inferior. La porción inferior del recipiente 76 de vaina tiene un borde 86 inferior que captura el resorte y se asienta sobre la porción 74 superior del manguito 68 exterior cuando el conjunto 53 de rejilla de instrumento se encuentra en su posición más inferior. Con el conjunto 53 de rejilla de instrumentación en su posición más inferior, el resorte 76 ejerce una fuerza de aproximadamente 50 libras (22,68 kg) sobre el manguito exterior que evita que el manguito vibre. La figura 8 muestra la sección transversal del paquete de partes internas superiores que se mostró anteriormente en la figura 5 con el conjunto 53 de rejilla de instrumentación en su posición completamente elevada y el manguito 60 deslizante telescópico completamente extendido. La figura 9 proporciona una vista en sección transversal más detallada en forma reducida de la columna 48 de soporte, el manguito 60 telescópico deslizante y el conjunto 53 de rejilla de instrumentación y la figura 10 muestra una vista más detallada del manguito 60 telescópico en su posición completamente extendida. Tal como puede observarse en las figuras 9 y 10, el tubo 70 de instrumento interno fijo se extiende hasta que el extremo 72 agrandado hace tope contra la abertura 74 estrechada en el manguito 68 exterior. A medida que el tubo 70 de instrumento interno fijo se extiende, el resorte 76 se descomprime y el recipiente 78 de vaina de resorte desciende por la abertura 66 hasta que el extremo 80 agrandado se captura mediante el borde 82 inferior sobre la abertura 66. El borde 86 inferior sobre el recipiente 78 de vaina de resorte evita que el resorte 76 descienda adicionalmente por el tubo 70 de instrumento interno fijo.
En el diseño AP1000 hay 42 conjuntos 52 de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo, cada uno con su propio manguito 60 deslizante telescópico que protege la porción sumamente irradiada de los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo cuando estos se elevan por encima de los conjuntos de combustible para dar mantenimiento al núcleo.
Después de que la tapa del reactor se haya retirado, la grúa polar en el interior del confinamiento puede emplearse para elevar el conjunto 53 de rejilla de instrumentación hasta su posición más completamente extendida en sentido axial, en la que este puede bloquearse en su posición sobre los espárragos 58 de guiado empleando un mecanismo de bloqueo tal como la abrazadera 90 giratoria. La elevación del conjunto 53 de rejilla de instrumentación eleva simultáneamente los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo desde cada uno de los tubos 50 de instrumentación de conjunto de combustible, de tal modo que las partes internas superiores pueden retirarse entonces como un paquete para acceder al núcleo.
Por lo tanto, la presente invención proporciona un medio para proteger y soportar la porción sumamente irradiada de los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo que se usan en un sistema de instrumentación dentro del núcleo de reactor de agua presurizada a la vez que se retira el conjunto de rejilla de instrumentación durante las operaciones de mantenimiento del núcleo. La presente invención evita de este modo que la porción sumamente irradiada de los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo se pandee en el caso de que uno o más de los conjuntos encuentre con alguna pequeña obstrucción mientras que el conjunto de rejilla de instrumentación se está bajando para reinsertar los conjuntos de tubos guía de instrumentos dentro del núcleo de vuelta al interior de los conjuntos de combustible, a continuación de la compleción de las actividades de mantenimiento.
A pesar de que se han descrito con detalle realizaciones específicas de la invención, los expertos en la técnica apreciarán que podrían desarrollarse varias modificaciones y alternativas a los detalles a la luz de las enseñanzas globales de la divulgación. En consecuencia, se pretende que las realizaciones particulares que se divulgan sean sólo ilustrativas y no limitantes en lo que respecta al alcance de la invención al que ha de darse el la amplitud de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Un reactor nuclear de agua presurizada que comprende:
    una vasija (10) a presión; una tapa (12) desmontable superior para enganchar de forma estanca una abertura superior en la vasija (10) a presión; un núcleo (14) que tiene una dimensión axial soportado en el interior de la vasija (10) a presión; una pluralidad de conjuntos (22) de combustible nuclear soportados en el interior del núcleo (14); teniendo por lo menos algunos de los conjuntos (22) de combustible por lo menos un tubo (50) de instrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos; una placa (40) de núcleo superior que se extiende sobre los conjuntos (22) de combustible nuclear; una placa (46) de soporte superior acoplada o bien a la tapa (12) desmontable superior o bien a la vasija (10) a presión y que se extiende a través de la abertura superior en la vasija (10) a presión; una pluralidad de columnas (48) de soporte que se extienden por lo menos en parte entre la placa (40) de núcleo superior y la placa (46) de soporte superior, estando por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte alineadas en sentido axial con un tubo (50) de instrumentación correspondiente a través de una abertura en la placa (40) de núcleo superior; caracterizado porque un manguito (60) deslizable en sentido axial se extiende a través de un extremo superior en por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte que están alineadas con el tubo (50) de instrumentación correspondiente, pudiendo extenderse el manguito (60) en sentido axial desde la columna (48) de soporte correspondiente a través de una abertura en la placa (46) de soporte superior hasta una zona por encima de la placa (46) de soporte superior.
  2. 2.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una pluralidad de las columnas (48) de soporte hacen que el manguito (60) deslizable en sentido axial se extienda a través del extremo superior de la columna (48) de soporte correspondiente y el extremo superior de la columna (48) de soporte está acoplado a y se comunica a través de la placa (46) de soporte superior, incluyendo un conjunto (53) de rejilla de instrumentación ubicado por encima de la placa (46) de soporte superior que se extiende sobre cada uno de los manguitos (60) deslizables y teniendo unas aberturas a través de las cuales los manguitos (60) deslizables se extienden por lo menos en parte a su través, estando una porción superior de los manguitos (60) deslizables acoplada al conjunto (53) de rejilla de instrumentación y pudiendo moverse el conjunto (53) de rejilla de instrumentación en una dirección axial para deslizar cada uno de los manguitos (60) deslizables en el interior de la columna (48) de soporte correspondiente.
  3. 3.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 2, que incluye una pluralidad de espárragos (58) de guiado, que se extienden en sentido axial a partir de una superficie superior de, y separados alrededor de, la placa (46) de soporte superior y a través de unas aberturas correspondientes en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación, para soportar en sentido lateral el conjunto (53) de rejilla de instrumentación a medida que éste se mueve en sentido axial.
  4. 4.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 3, en el que por lo menos algunos de los espárragos (58) de guiado están separados alrededor del perímetro del conjunto (53) de rejilla de instrumentación.
  5. 5.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 4, en el que hay aproximadamente cuatro espárragos (58) de guiado sustancialmente con la misma separación alrededor del perímetro del conjunto (53) de rejilla de instrumentación.
  6. 6.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el manguito (60) deslizable comprende una pluralidad de tubos (68) telescópicos concéntricos que se extienden entre el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y la columna (48) de soporte correspondiente.
  7. 7.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 6, que incluye un resorte (76) en espiral que se extiende alrededor del tubo más interior de los tubos (68) telescópicos concéntricos por debajo de un acoplamiento del manguito (60) deslizable con el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y entre el acoplamiento del manguito (60) deslizable con el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y otro de los tubos telescópicos (68) para proporcionar una fuerza de sujeción sobre los tubos telescópicos (68) cuando el conjunto (53) de rejilla de instrumentación se encuentra en la posición más inferior, para evitar la vibración.
  8. 8.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 7, en el que un extremo del resorte (76) se extiende por lo menos en parte al interior de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación a través del cual el manguito (60) deslizable se extiende y otro extremo del resorte (76) se extiende en sentido axial por debajo de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación y el otro extremo del resorte (76) está rodeado por, y capturado en, el interior de un recipiente (78) de vaina que está montado de forma deslizante en el interior de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación.
  9. 9.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 8, en el que una porción superior del recipiente (78) de vaina está capturada en el interior de la abertura en el conjunto (53) de rejilla de instrumentación.
  10. 10.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una porción inferior del manguito (60) deslizable está agrandada y restringida por debajo de una abertura estrechada en el interior de una porción superior de la columna (48) de soporte, de tal modo que el manguito (60) deslizable está capturado en el interior de la abertura en el interior de la columna (48) de soporte.
  11. 11.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un conjunto (52) de tubos guía de instrumento dentro del núcleo que pasa a través del manguito (60) deslizable y al interior del tubo (50) de instrumentación en el conjunto (22) de combustible cuando el reactor está en funcionamiento, en el que el manguito
    (60) deslizable se extiende en sentido axial hasta por lo menos una distancia por encima de la placa (46) de soporte superior para elevar el conjunto (52) de tubos guía de instrumento dentro del núcleo hasta por lo menos el plano medio de la placa (40) de núcleo superior sin que el conjunto (52) de tubos guía de instrumento dentro del núcleo se extienda por encima del manguito (60) deslizable cuando el reactor se para y ha de accederse al núcleo (14).
  12. 12.
    El reactor nuclear de agua presurizada de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el manguito (60) deslizable se extiende por encima de la placa (46) de soporte superior a lo largo de por lo menos 4,7 m.
  13. 13.
    Un procedimiento de acceso a un núcleo (14) que tiene una pluralidad de conjuntos de combustible alargados
    (22)
    encerrados en el interior de una vasija (10) a presión de un reactor de agua presurizada, en el que por lo menos algunos de los conjuntos (22) de combustible tienen por lo menos un tubo (50) de instrumentación que se extiende en sentido axial a través de los mismos para alojar la instrumentación dentro del núcleo y el núcleo (14) está cubierto por un paquete de partes internas superiores que está sellado en el interior de la vasija (10) a presión por una tapa
    (12)
    desmontable, incluyendo el paquete de partes internas superiores una placa (40) de núcleo superior ubicada sobre los conjuntos (22) de combustible y una placa (46) de soporte superior separada por encima de, y ubicada sobre, la placa (40) de núcleo superior con una pluralidad de columnas (48) de soporte que se extienden en sentido axial entre la placa (40) de núcleo superior y la placa (46) de soporte superior con por lo menos algunas de las columnas (48) de soporte alineadas con uno correspondiente de los tubos (50) de instrumentación, caracterizado porque las columnas de soporte alineadas con los tubos (50) de instrumentación tienen un manguito (60) deslizable que puede moverse en el interior de las columnas (48) de soporte y que puede extenderse por encima de la placa
    (46)
    de soporte superior, y el procedimiento comprende las etapas de:
    retirar la tapa (12) desmontable de la vasija (10) a presión; elevar los manguitos (60) deslizables de tal modo que una porción superior de los mismos se extienda por encima de la placa (46) de soporte superior; retirar la instrumentación dentro del núcleo de los tubos (50) de instrumentación en los conjuntos (22) de combustible de tal modo que una extremidad más inferior de la instrumentación dentro del núcleo se encuentre aproximadamente en, o por encima de, un punto medio en una anchura de la placa (40) de núcleo superior; y retirar el paquete de partes internas superiores para acceder al núcleo (14).
  14. 14.
    El procedimiento de acceso a un núcleo (14) de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la etapa de elevar los manguitos (60) deslizables eleva la totalidad de los manguitos al mismo tiempo.
  15. 15.
    El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que incluye un conjunto (53) de rejilla de instrumentación móvil en sentido axial ubicado por encima de la placa (46) de soporte superior y acoplado a un extremo superior de cada uno de los manguitos (60) deslizables, en el que la etapa de elevar los manguitos (60) deslizables comprende elevar el conjunto (53) de rejilla de instrumentación.
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