ES2399125B2 - Procedimiento y aparato para un sistema de soporte de la bomba de chorro de un reactor de agua en ebullición - Google Patents

Abstract

Un procedimiento y un aparato para la aplicación de una fuerza de contención lateral a un difusor o a un mezclador de entrada de un conjunto de contención de la bomba de chorro de un Reactor de Agua en Ebullición (BWR), para traccionar el difusor o mezclador de entrada hacia un plano central de un tubo elevador. La fuerza de contención lateral se puede aplicar a solamente un difusor, o solamente a un mezclador de entrada, o a ambos. Se fijan unas abrazaderas al difusor o al mezclador de entrada y, alternativamente, al tubo elevador, y se conectan pernos de tracción a las abrazaderas para proveer la fuerza de contención necesaria. La fuerza de contención lateral bien atenúa el daño y la reparación a un conjunto de contención de la bomba de chorro, o alternativamente, se usa en vez de un conjunto de contención de la bomba de chorro.

Description

PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA UN SISTEMA DE SOPORTE DE LA BOMBA DE CHORRO DE UN REACTOR DE AGUA EN EBULLICIÓN

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la Invención Las realizaciones ejemplares se refieren, en general, a reactores nucleares y, más concretamente, a un procedimiento y a un aparato para un sistema de soporte de la bomba de chorro de un Reactor de Agua en Ebullición (BWR) para atenuar el movimiento vibratorio de las mezcladores de entrada, difusores y tubo elevador.

Técnica relacionada Una vasija de presión de reactor (RPV) de un reactor de agua en ebullición (BWR) típicamente tiene una forma generalmente cilíndrica y está cerrada en ambos extremos (por ejemplo, por una cabeza inferior y una cabeza superior retirable). Típicamente, una guía superior está situada encima de una placa de núcleo dentro de la RPV. Una envuelta del núcleo, o envuelta, típicamente rodea el núcleo y está soportada por una estructura de soporte de la envuelta. Particularmente, la envuelta tiene una forma generalmente cilíndrica y rodea tanto la placa del núcleo como la guía superior. Hay un espacio o anillo entre la vasija de presión del reactor cilíndrica y la envuelta conformada cilíndricamente. En un BWR, las bombas de chorro tubulares huecas situadas dentro del anillo de la envuelta suministran el flujo de agua necesario al núcleo del reactor. La pieza superior de la bomba de chorro, conocida como mezclador de entrada, está situada lateralmente y puede ser soportada por conjuntos de contención de la bomba de chorro convencionales. Mientras que los soportes de contención de la bomba de chorro convencionales pueden proveer un sistema de rigidez que atenúa la vibración de los mezcladores de entrada, difusores y tubo elevador, los soportes de contención a veces requieren costosas reparaciones y tiempo de inactividad del conjunto de la bomba de chorro. Específicamente, la formación de huelgos y desgaste entre el soporte de contención convencional, la cuña maestra del soporte de contención, y la barra de la guía superior requieren el maquinado y/o la sustitución de estas piezas

durante toda la vida operacional del conjunto de la bomba de chorro. Además, el movimiento del mezclador de entrada con respecto al difusor puede ser causado por el flujo de fugas entre el mezclador de entrada y el difusor. Este comportamiento se denomina típicamente vibración inducida por flujo en junta de deslizamiento. Las vibraciones inducidas por flujo en junta de deslizamiento se producen siempre que las fuerzas de la presión oscilante sean mayores que las fuerzas de contención del mezclador de entrada y del difusor. Los procedimientos de prevención de estas vibraciones incluyen bien la eliminación del flujo de fugas, la contención suficiente del mezclador de entrada y del difusor, o una combinación de reducción del flujo de fugas y la contención del mezclador de entrada y del difusor.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las realizaciones ejemplares proveen un procedimiento y un aparato para la aplicación de una fuerza de contención lateral (es decir, carga lateral adicional) sobre el conjunto de contención de la bomba de chorro, difusor y/o el difusor y los mezcladores de entrada para incrementar la rigidez del sistema del conjunto de la bomba de chorro de un Reactor de Agua en Ebullición (BWR). La fuerza de contención lateral puede empujar los difusores y los mezcladores de entrada hacia el plano central del tubo elevador para prevenir la vibración inducida por flujo en junta de deslizamiento, reducir la formación de huelgos en los tornillos de ajuste, y moderar el daño a los soportes de conjunto de contención, cuñas y barras guía convencionales. La fuerza de contención lateral puede ser muy fácil de instalar, y puede ser usada en conjunción con conjuntos de contención de la bomba de chorro convencionales, o alternativamente, en vez de conjuntos de contención de la bomba de chorro convencionales. A causa de que la contención lateral adicional presentada por esta divulgación se puede usar en vez de usar una cuña maestra convencional, a veces es ventajoso retirar le cuña de la operación (sin retirar totalmente la cuña maestra del soporte de contención convencional), durante la implementación de las realizaciones ejemplares descritas en la presente memoria. El retiro de la cuña maestra de la operación puede ser realizado por medio del uso de una abrazadera de la cuña maestra de la bomba de chorro, como se describe en la solicitud de General Electric Hitachin "PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA UNA ABRAZADERA DE LA CUÑA MAESTRA DE LA BOMBA DE CHORRO DE UN BWR," Expediente de Agente N° 24NS243873 (HDP #8564-000208/US). La contención lateral y la carga lateral adicionales presentadas en la presente divulgación pueden también poner tensión indebida sobre tornillos de ajuste de un soporte de contención convencional. Por lo tanto, puede ser ventajoso proveer un soporte rígido redundante al mezclador de entrada (para contrarrestar las fuerzas aplicadas sobre el mezclador de entrada que es aplicado por la presente invención), durante la implementación de las realizaciones ejemplares descritas en la presente memoria. El soporte rígido redundante del mezclador de entrada se puede realizar mediante el uso de un soporte del mezclador de entrada, tal como el descrito en la solicitud de General Electric Hitachi "PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA UN SOPORTE DEL MEZCLADOR DE ENTRADA DE UNA BOMBA DE CHORRO DE UN BWR," Expediente de Agente N°. 24NS243875 (HDP #8564-000209/US).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características anteriores y otras y ventajas de las realizaciones ejemplares se harán más evidentes describiendo en detalle realizaciones ejemplares, con referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos adjuntos están hechos para representar realizaciones ejemplares y no se deben interpretar que limitan el alcance de las reivindicaciones. Los dibujos adjuntos no deben considerarse dibujados a escala, salvo indicado explícitamente. La figura 1A es una vista en perspectiva de un conjunto de la bomba de chorro de un reactor nuclear de agua en ebullición (BWR) convencional; La figura 1 B es una vista detallada de un conjunto de contención de la bomba de chorro de BWR convencional; La figura 2 es una vista detallada de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR que es usado en un conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 4 es una vista detallada de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR con soportes de contacto opcionales, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 5 es una vista en perspectiva de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR con soportes de contacto opcionales que se usan en un conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 6 es una vista detallada de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR simplificado, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 7 es una vista en perspectiva de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR simplificado usado en un conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 8 es una vista detallada de un sistema de soporte del mezclador de entrada opcional, de acuerdo con realizaciones ejemplares; La figura 9 es una vista en perspectiva de un sistema de soporte del mezclador de entrada opcional usado en un conjunto de la bomba de chorro; de acuerdo con realizaciones ejemplares; y La figura 1 O es una vista en perspectiva de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR y un sistema de soporte del mezclador de entrada opcional usados en un conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En la presente memoria se divulgan realizaciones ejemplares detalladas. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos dívulgados en la presente memoria son meramente representativos a los fines de la descripción de realizaciones ejemplares. Sin embargo, las realizaciones ejemplares pueden ser realizadas de muchas formas alternativas y no se deben considerar limitadas a solamente las realizaciones aquí definidas. Consecuentemente, auque las realizaciones ejemplares pueden adoptar varias modificaciones y formas alternativas, las realizaciones de las mismas se muestran en los dibujos a modo de ejemplo y van a ser descritas en la presente rnernoria detalladamente. Se debe entender, sin embargo, que no se pretende limitar las realizaciones ejemplares a las formas concretas divulgadas, sino que, por el contrario, las realizaciones ejemplares van a cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que estén dentro del ámbito de las realizaciones ejemplares. Los números similares se refieren a elementos similares en toda la descripción de las figuras. Se debe entender que, aunque los términos primero, segundo, etc. pueden ser usados en la presente memoria para describir varios elementos, estos elementos no deben ser limitados por estos términos. Estos términos se usan solamente para distinguir unos elementos de otros. Por ejemplo, un primer elemento podría ser denominado segundo elemento y, análogamente, un segundo elemento podría ser denominado primer elemento, sin adaptarse del ámbito de las realizaciones ejemplares. Según se usa en la presente, el término "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los

ítems listados asociados. Se debe entender que cuando de un elemento se dice que está "conectado" o "acoplado" a otro elemento, puede estar directamente conectado o acoplado al otro elemento o pueden estar presentes elementos intervinientes. Por el contrario, cuando de un elemento se dice que está "directamente conectado" o "directamente acoplado " a otro elemento, no está presente elemento interviniente alguno. Otras palabras usadas para describir la relación entre elementos se deben interpretar de manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "contiguo" frente a "directamente contiguo", etc.).

La terminología usada en la presente memoria es a fin de la descripción de realizaciones concretas solamente y no se pretende que sean limitativas de las realizaciones ejemplares. Según se usa aquí, se pretende que las formas singulares "un", "una" y "el o la" no excluyan las formas plurales, salvo que el contexto indique claramente otra cosa. Se debe entender, además, que los términos "comprende", "que comprende", "incluye" y/o "que incluye", cuando se usan en la presente memoria, especifican la presencia de características, números enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes manifestados, pero no excluyen la presencia o la adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes, y/o grupos de los mismos. Se debe advertir también que en algunas implementaciones alternativas, las funciones /acciones mencionadas pueden ocurrir en un orden diferente al indicado en las figuras. Por ejemplo, dos figures mostradas en sucesión pueden, de hecho, ser ejecutadas sustancialmente de forma concurrente o pueden a veces ser ejecutadas en orden inverso, dependiendo de la funcionalidad 1acciones implicadas. Con referencia a la figura 1A, se representa una vista en perspectiva de un conjunto de la bomba de chorro de un reactor nuclear de un Reactor de Agua en Ebullición (BWR) convencional. El conjunto de la bomba de chorro incluye conjuntos 10 de contención de la bomba de chorro convencionales sujetos al

tubo 1 elevador. Los conjuntos 1 O de contención de la bomba de chorro

estabilizan cualquier movimiento de los mezcladores 2 de entrada con respecto

al tubo 1 elevador mientras que el conjunto de la bomba de chorro esté en uso.

La figura 1 B es una vista detallada de un conjunto 1 O de contención de la

5

bomba de chorro de un BWR convencional. Cada conjunto 10 de contención

incluye un soporte 13 de contención con tres puntos de contacto (dos tornillos

11 de ajuste, y una cuña 16 maestra) para estabilizar el movimiento vibratorio

de un mezclador 2 de entrada. La cuña 16 maestra es una cuña de gravedad

que se desplaza sobre una barra 15 de cuña que empuja el mezclador 2 de

1 O

entrada hacia un plano central del tubo elevador y hacia arriba contra dos

conjuntos de tornillos 11 de ajuste para reducir el movimiento del mezclador 2

de entrada cuando un conjunto de la bomba de chorro de un BWR está en

operación. Convencionalmente, durante la operación pueden formarse huelgos

en los tornillos de ajuste (espacios indeseables formados entre el mezclador 2

15

de entrada y los tornillos 11 de ajuste), que producen vibración y daño entre el

mezclador 2 de entrada y los tornillos 11 de ajuste. Además, la vibración del

conjunto de la bomba de chorro puede hacer que la barra 15 de la cuña llegue

a dañarse y desgastarse entre el soporte 13 de contención y la barra 15 de la

cuña. Todo este desgaste puede dar lugar a costosos reparaciones y tiempos

20

de inactividad del conjunto de la bomba de chorro.

La figura 2 es una vista detallada de un sistema 30 de soporte de la bomba de

chorro de un BWR, de acuerdo con realizaciones ejemplares. El sistema 30 de

soporte puede incluir una abrazadera 20 de tubo elevador que puede adaptarse

a un tubo 1 elevador de un conjunto de la bomba de chorro de BWR. El sistema

25

30 de soporte puede tener también abrazaderas 22 del difusor que pueden

adaptarse a los difusores 4 de un conjunto de la bomba de chorro. Las

abrazaderas 20 122 pueden estar dotadas con pernos 24 y tuercas 26 para fijar

las abrazaderas 20 1 22 al tubo 1 elevador y al difusor 4 de un conjunto de la

bomba de chorro. Las abrazaderas pueden incluir ojetes 28 que son puntos de

30

penetración en cada collarín de las abrazaderas 20 122, que aportan un medio

por el que los pernos 24 /tuercas 26 pueden ser usados para fijar fácilmente las

abrazaderas a un conjunto de la bomba de chorro.

Pueden suministrarse pernos 32 de tracción con el fin de aplicar la fuerza de

contención lateral actual al sistema 30 de soporte. Los pernos 32 de tracción

35

pueden ser aplicados tanto en la pieza anterior como en la posterior del

sistema 30 de soporte. El perno 32 de tracción puede incluir un perno largo que se puede fijar tanto a las abrazaderas 22 de difusor como a la abrazadera 20 de tubo elevador. Alternativamente, se puede suministrar un perno 32 de tracción menor que se fija a la abrazadera 20 del tubo elevador y a una de las abrazaderas 22 del difusor, y se puede suministrar un perno 32 de tracción autónomo que se fija a la abrazadera 20 del tubo elevador y a la otra abrazadera 22 del difusor. Los pernos de tracción se pueden fijar a las abrazaderas 22 del difusor y a las abrazaderas 20 del tubo elevador penetrando a través de los ojetes 28 de la abrazadera de las abrazaderas y asegurándolos por medio de tuercas 33 de perno. Los pernos 32 de tracción pueden ser pernos roscados que coinciden con las conexiones 28 de ojete. Alternativamente, los pernos de tracción pueden sujetarse a la abrazadera 20 del tubo elevador y a las abrazaderas 22 del difusor por otro medio tal como soldadura, soldadura en puntos, ganchos, dispositivos de sujeción o cualquier otro medio Para sujetar fijamente los pernos 32 de tracción a las abrazaderas 20/22. Como con todas las realizaciones mostradas en las figuras 2-10, los pernos de tracción pueden ser sustituidos en su lugar con alambre, cordón durable, muelle altamente tensado, u otro material resilíente que sea capaz de proveer tensión y soporte suficientes para traccíonar los difusores y/o de los mezcladores de entrada hacía el plano central del tubo 1 elevador. Como con todas las realizaciones mostradas en las figuras 2-10, un perno de tracción se puede sujetar a los conjuntos de abrazadera en vez de dos pernos de tracción (es decir, se puede usar un solo perno de tracción bien en la pieza anterior, en la posterior o en el plano central del conjunto de la bomba de chorro). Alternativamente, se pueden sujetar más de dos pernos de tracción a los conjuntos de abrazadera, para aplicar soporte lateral adicional y estabilidad. Todos los componentes del sistema de soporte pueden estar fabricados de materiales de los que se sabe que son aceptables para un entorno nuclear. Por ejemplo, se puede usar acero inoxidable (304, 316, XM-19, o equivalente) o aleaciones basadas en níquel (lconel, X-750, X-718, o equivalente). La figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema de soporte de la bomba de chorro de un BWR que se usa en conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares. El sistema 30 de soporte de la bomba de chorro puede estar formado sobre el conjunto de la bomba de chorro de manera tal que las abrazaderas 22 del difusor pueden estar aseguradas a los difusores 4, y la abrazadera 20 del tubo elevador puede estar asegurada al tubo 1 elevador en un área en medio de los difusores 4. Los pernos 32 de tracción de las piezas anterior y posterior del conjunto de la bomba de chorro ayudan en la estabilización del movimiento vibratorio de los mezcladores 2 de entrada, difusores 4, y tubo 1 elevador. Como con todas las realizaciones mostradas en cada una de las figuras 3, 5, 7, 9, y 10, los pernos 32 de tracción deberían suministrar tensión suficiente sobre las abrazaderas para que los difusores 4 y/o los mezcladores 2 de entrada sean atraídos hacia el plano central del tuno 1 elevador, o simplemente ayuden rígidamente en posición, a atenuar la vibración del sistema y/o asegurar que los mezcladores de entrada permanezcan presionados contra los tornillos de ajuste (véase por ejemplo los tornillos 11 de ajuste, mostrados en la figura 1B) de los conjuntos 1 O de contención de la bomba de chorro. La figura 4 es una vista detallada de un sistema 30a de soporte de la bomba de chorro de un BWR con soportes de contacto opcionales, de acuerdo con realizaciones ejemplares. La figura 4 es idéntica a la figura 2, excepto que incluye soportes 34 1 36 de contacto opcionales. Los soportes de contacto pueden incluir topes duros ajustables 34 que se pueden usar para prevenir que los difusores 4 y el sistema 30 de soporte roten alrededor del plano central del tubo elevador o que contacten con la vasija del reactor. Los topes duros 34 pueden ser placas con conexiones roscadas que permiten que un perno de ajuste sea ubicado en la conexión roscada con el fin de facilitar un tope físico. Alternativamente, el tope duro 34 puede ser simplemente una placa o un componente protuberante que puede prevenir que el difusor 4 y el sistema 30 de soporte roten alrededor del plano central del tubo elevador o que contacten con la vasija del reactor. Los soportes de contacto pueden incluir también topes 36 adaptables que son muelles de gran tensión que pueden ser usados para prevenir además que los difusores 4 y el sistema 30 de soporte contacten con la envuelta de núcleo que rodea el núcleo de reactor de un BWR. La figura 5 es una vista en perspectiva de un sistema 30a de soporte de la bomba de chorro de un BWR con soportes de contacto opcionales que se usan en un conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares. El sistema 30a está concebido para los difusores 4 y tubo 1 elevador de la misma manera que el sistema 30 de soporte mostrado en la

figura 3, pero con soportes 34/36 de contacto adicionales incluidos. Los topes

duros 34 opcionales pueden estar incluidos en el lado posterior del sistema de

la bomba de chorro, de manera tal que los topes duros 34 están orientados

hacia la pared de la vasija del reactor. Adviértase que los topes duros 34

5

pueden ser ajustados para contactar con la pared de la vasija del reactor, antes

de la operación del conjunto de la bomba de chorro, para atenuar la vibración

entre los topes duros 34 y la pared de la vasija del reactor una vez que las

bombas de chorro están en operación. Los topes 36 adaptables opcionales

pueden estar incluidos en el lado anterior del sistema de la bomba de chorro,

1 O

de manera tal que los topes 36 adaptables están orientados hacia la pared de

la envuelta del núcleo en operación.

La figura 6 es una vista detallada de un sistema 46 de soporte de la bomba de

chorro de BWR simplificado, de acuerdo con realizaciones ejemplares. El

soporte 46 simplificado incluye abrazaderas 40 del difusor que pueden ser dos

15

medios collares que están dimensionados para su instalación en los lados de

cada difusor 4. Dos pernos 42 de tracción pueden sujetar las dos abrazaderas

40 del difusor. Alternativamente, se pueden usar también más de dos pernos

42 de tracción. Los pernos 42 de tracción pueden estar fijos a la abrazaderas

40 del difusor facilitando ojetes que los pernos de tracción puedan pasar a su

20

través y tuercas 44 para sujeción de los pernos 42 de tracción en posición.

Como se describe en la figura 2, se puede usar también cualquier otro medio

de sujeción fijamente de los pernos 42 de tracción a las abrazaderas 40 del

difusor, tal como soldadura, soldadura en puntos, adhesivo, ganchos,

dispositivos de sujeción, o cualquier otro medio de sujeción fijadamente de los

25

pernos 42 a las abrazaderas 40 del difusor.

La figura 7 es una vista en perspectiva de un sistema 46 de soporte de la

bomba de chorro de BWR simplificado usado en un conjunto de la bomba de

chorro, de acuerdo con realizaciones ejemplares. Las abrazaderas 40 del

difusor están conformadas para adaptarse alrededor de los lados de los

30

difusores 4, y los pernos 42 de tracción se usan para aplicar fuerza de

contención sobre los difusores 4 y tirar de los difusores 4 hacia el plano central

del tubo 1 elevador.

La figura 8 es una vista detallada de un sistema 60 de soporte del mezclador

de entrada opcional, de acuerdo con realizaciones ejemplares. El sistema 60

35

de soporte puede incluir abrazaderas 50 del mezclador de entrada que pueden

ser dos medios collares mantenidos juntos por pernos y tuercas 56, análogas a

las abrazaderas mostradas en las otras realizaciones. Los pernos 52 de

tracción pueden también ser usados para conectar entre sí dos conjuntos de

abrazaderas 50 de mezclador de entrada, de manera similar a las demás

5

realizaciones.

La figura 9 es una vista en perspectiva de un sistema 60 de soporte del

mezclador de entrada opcional usado en un conjunto de la bomba de chorro,

de acuerdo con realizaciones ejemplares. Adviértase que el sistema 60 de

soporte se puede usar sobre los propios mezcladores 1 de entrada,

JO

contrariamente al difusor 4. Adviértase también que el sistema 60 de soporte

puede ser ubicado encima de los conjuntos 1 O de contención de la bomba de

chorro, y bien sobre o bajo el refuerzo 3 del elevador (la figura 9 muestra el

soporte so inmediatamente debajo del refuerzo 3 del elevador).

La figura 10 es una vista en perspectiva de un sistema 46a de soporte de la

15

bomba de chorro de un BWR y un sistema 60a de soporte del mezclador de

entrada opcional usado en un conjunto de la bomba de chorro, de acuerdo con

realizaciones ejemplares. En esta realización, la abrazadera 60 de mezclador

de entrada se usa (entre los conjuntos 1 O de contención de la bomba de chorro

y el refuerzo 3 del elevador) en conjunción con otra realización simplificada de

20

un sistema 46a de soporte de chorro sujeto a los difusores 4. Alternativamente,

solamente se puede usar el sistema 60 de soporte de mezclador de entrada, y

no se puede usar sistema 46a de soporte de chorro alguno. El sistema 46a de

soporte de chorro usa las abrazaderas 40a del difusor hechas de dos medios

collarines, similares a las abrazaderas 22 del difusor de la figura 2. Sin

25

embargo, en este sistema 46a de soporte de chorro simplificado no se usa

abrazadera del elevador alguna, ya que los pernos 42a de tracción se sujetan

directamente a cada abrazadera 40a de difusor solamente.

Habiendo sido descritas de esta manera las realizaciones ejemplares, será

obvio que las mismas pueden ser variadas de muchas maneras. Dichas

30

variaciones no se deben considerar un alejamiento del espíritu y ámbito

pretendidos de las realizaciones ejemplares, y se pretende que todas las

mencionadas modificaciones que sean evidentes para un experto en la técnica

estarán incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.