ES2409126T3 - Aparato para controlar el flujo en secadores de vapor de un BWR - Google Patents

Aparato para controlar el flujo en secadores de vapor de un BWR Download PDF

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Abstract

Un aparato de control de flujo (68, 70) para un secador de vapor de reactor nuclear de agua en ebullición,comprendiendo el secador de vapor al menos una cámara (72) de descarga, comprendiendo dicho aparato decontrol de flujo: un miembro (78, 20) de soporte; un miembro de placa (76) perforada alargada, acoplado a dicho miembro de soporte; al menos un miembro (80, 122) de posicionamiento acoplado a dicho miembro de soporte; comprendiendo cadauno de dicho al menos un miembro (80) de posicionamiento una primera porción (82) y una segunda porción(84), dicha primera porción acoplada a dicho miembro de placa (76) perforada y extendiéndose dicha segundaporción desde un extremo de dicha primera porción en un ángulo sustancialmente de 90 grados; y un primer miembro (100) de estanquidad ajustable acoplado a una primera porción de extremo de dichomiembro de placa (76) perforada y un segundo miembro (102) de estanquidad ajustable acoplado a unasegunda porción de extremo de dicho miembro de placa perforada.

Description

Aparato para controlar el flujo en secadores de vapor de un BWR
La presente invención se refiere, en general, a reactores nucleares y, más particularmente, a un aparato para mejorar el rendimiento de secadores de vapor en un recipiente de presión de un reactor nuclear.
Un recipiente de presión del reactor (RPV) de un reactor de agua en ebullición (BWR) tiene típicamente una forma generalmente cilíndrica y está cerrado en ambos extremos, por ejemplo, por un cabezal inferior y un cabezal superior amovible. Una guía superior se separa normalmente por encima de una placa de núcleo dentro del RPV. Un protector del núcleo, o protector, rodea normalmente el núcleo y se soporta por una estructura de soporte del protector. Particularmente, el protector tiene una forma generalmente cilíndrica y rodea tanto la placa del núcleo como la guía superior. Existe un espacio o anillo situado entre el recipiente de presión del reactor cilíndrico y el protector cilíndricamente conformado.
El calor se genera dentro del núcleo y el agua que circula a través del núcleo se convierte, al menos parcialmente, en vapor. Los separadores de vapor separan el vapor y el agua. El agua residual se elimina del vapor mediante secadores de vapor situados por encima del núcleo. El vapor desecado sale del RPV a través de una salida de vapor cerca del cabezal superior del recipiente.
El flujo de vapor a través de los secadores se puede desequilibrar o no coincidir, con gran parte del flujo de vapor pasando preferentemente a través de la parte superior de las aletas del secador. A un aumento de los niveles de potencia del reactor, el aumento de flujo de vapor puede hacer que la velocidad del vapor supere la "velocidad de avance" en las regiones locales de las aletas del secador. El secador deja de eliminar las gotitas de humedad del vapor de agua en aquellas áreas en las que se ha superado la velocidad de avance. El vapor húmedo que avanza, o sale del secador puede después causar efectos no deseados en el resto de la planta de energía. Además del potencial para la erosión de los componentes de metal, el exceso de humedad puede transportar partículas activadas desde el reactor hasta las tuberías, turbinas e intercambiadores de calor que se encuentran aguas abajo del separador, lo que puede aumentar la tasa de dosis en la sala de turbinas, y dificultar el mantenimiento de equipos. El documento JP 06 222190 desvela un secador de vapor cuyo rendimiento global se puede mejorar por un aumento en la cantidad de gotitas recogidas sin aumentar en gran medida las pérdidas de presión.
El documento US 3.720.046 desvela una estructura de distribución de flujo para distribuir el flujo de fluidos a través del aparato de procesamiento de fluidos de baja caída de presión, tal como un separador de gas de tipo de aletas o secador.
El documento JP 04 006496 desvela los medios para reducir una pérdida de presión y disminuir, de ese modo, la reducción de un caudal de circulación espontáneo y mejorar la seguridad de la operación en un reactor de agua en ebullición de tipo circulación espontánea.
El documento JP 2001 041410 desvela un medio para eliminar eficazmente las gotitas de líquido, incluso cuando se aumenta un caudal de gotitas de líquido al vacío aumentando la salida de calor.
El documento JP 08 338605 desvela un secador de vapor de agua de construcción sencilla y compacta que se puede utilizar para el sistema de separación de vapor-líquido para reactores nucleares.
La presente invención proporciona un aparato de control de flujo para un secador de vapor nuclear de agua en ebullición como se define en la reivindicación 1.
Las realizaciones de la invención se describirán a continuación, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en sección, con partes recortadas, de un recipiente de presión del reactor nuclear de agua en ebullición.
La Figura 2 es una vista en despiece del secador de vapor mostrado en la Figura 1 de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un aparato de control de flujo mostrado en la Figura 2.
La Figura 4 es una vista frontal del aparato de control de flujo mostrado en la Figura 3.
La Figura 5 es una vista en sección lateral del aparato de control de flujo mostrado en la Figura 3.
La Figura 6 es una vista en perspectiva de otro aparato de control de flujo mostrado en la Figura 2.
El aparato de control de flujo para un secador de vapor de reactor nuclear de agua en ebullición se describe a continuación con más detalle. El aparato de control de flujo se inserta en la cámara de descarga del secador de vapor y mejorar la eficacia de separación de humedad del secador de vapor equilibrando el flujo de vapor a través
de los elementos de separación de humedad del secador. El aparato de control de flujo se describe a continuación insertado en una realización ejemplar de un reactor nuclear de agua en ebullición. Sin embargo, el aparato de control de flujo descrito a continuación se puede utilizar en cualquier diseño de reactor nuclear de agua en ebullición que incluye un secador de vapor.
La Figura 1 es una vista en sección, con partes omitidas, de una realización ejemplar de un recipiente 10 de presión del reactor nuclear de agua en ebullición (RPV). El RPV 10 tiene una forma generalmente cilíndrica y se cierra en un extremo por un cabezal 12 inferior y en su otro extremo por un cabezal 14 superior extraíble. Una pared 16 lateral se extiende desde el cabezal 12 inferior del cabezal 14 superior. La pared 16 lateral incluye una pestaña 18 superior. El cabezal 14 superior se fija a la brida 18 superior. Un protector 20 del núcleo cilíndricamente conformado rodea un núcleo 22 del reactor. El protector 20 se soporta en un extremo por un soporte 24 de protector e incluye un cabezal 26 de protector extraíble en el otro extremo. Un anillo 28 se forma entre el protector 20 y la pared 16 lateral. Una cubierta 30 de bomba, que tiene una forma de anillo, se extiende entre el soporte 24 de protector y la pared 16 lateral del RPV. La cubierta 30 de bomba incluye una pluralidad de aberturas 32 circulares, alojando cada una de las aberturas una bomba 34 de chorro. Las bombas 34 de chorro se distribuyen circunferencialmente alrededor del protector 20 del núcleo. Una tubería 36 de subida de entrada se acopla a dos bombas 34 de chorro mediante un conjunto 38 de transición. Cada bomba 34 de chorro incluye un mezclador 40 de entrada, y un difusor 42. La tubería 36 de subida de entrada y las dos bombas 34 de chorro conectadas forman un conjunto 44 de bomba de chorro.
El calor se genera dentro del núcleo 22, que incluye haces 46 de combustible de material fisionable. El agua que circula hacia arriba a través del núcleo 22 se convierte al menos parcialmente en vapor. Los separadores 48 de vapor separan el vapor del agua, que se recircula. El agua residual se elimina del vapor mediante secadores 50 de vapor. El vapor sale del RPV 10 a través de una salida 52 de vapor cerca del cabezal 14 superior del recipiente.
La cantidad de calor generado en el núcleo 22 se regula insertando y retirando varillas 54 de control de material absorbente de neutrones, tal como, por ejemplo, hafnio. En la medida en que la varilla 54 de control se inserta en el haz 46 de combustible, absorbe los neutrones que de otra manera estarían disponibles para promover la reacción en cadena que genera calor en el núcleo 22. Los tubos 56 de guía de la varilla de control mantienen el movimiento vertical de las varillas 54 de control durante la inserción y la retirada. Las unidades 58 de la varilla de control realizan la inserción y la retirada de las varillas 54 de control. Las unidades 58 de la varilla de control se extienden a través del cabezal 12 inferior. Los haces 46 de combustible se alinean con una placa 60 de núcleo situada en la base del núcleo 22. Una guía 62 superior se alinea con los haces 46 de combustible, ya que se reducen en el núcleo 22. La placa 60 de núcleo y la guía 62 superior se soportan por el protector 20 del núcleo.
La Figura 2 es una vista en despiece del secador 50 de vapor. En una realización ejemplar, el secador 50 de vapor incluye una pluralidad de primeros aparatos 68 de control de flujo y una pluralidad de segundos aparatos 70 de control de flujo de acuerdo con una realización de la presente invención. El secador 50 incluye una pluralidad de plenas 72 de descarga. Las tapas 74 superiores del secador cubren las aletas del secador y forman la cámara 72 de descarga. El aparato 70 de control de flujo se sitúa en la cámara 72 de descarga. El secador 50 incluye también una extensión 75 de faldón.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un aparato 70 de control de flujo, la Figura 4 es una vista frontal del aparato 70 de control de flujo, y la Figura 5 es una vista en sección lateral del aparato 70 de control de flujo. Haciendo referencia a las Figuras 3, 4, y 5, el aparato 70 de control de flujo incluye una placa 76 perforada alargada acoplada a un miembro 78 de soporte y miembros 80 de posicionamiento acoplados al miembro 78 de soporte y a la placa 76 perforada.
En una realización, la placa 76 perforada se forma de una placa, en otra realización, la placa 76 perforada se forma a partir de una pluralidad de placas perforadas. La placa 76 perforada se acopla al miembro 78 de soporte por cualquier procedimiento adecuado, por ejemplo, por soldadura y/o elementos de sujeción. En la realización ejemplar, el miembro 78 de soporte tiene una forma de L y se suelda a la placa 76 perforada. Los miembros 80 de posicionamiento tienen una primera porción 82 y una segunda porción 84 que interseca un extremo de la primera porción 82 en un ángulo sustancialmente de 90 grados. La primera porción 82 se acopla a un primer lado 86 de la placa 76 perforada y una primera sección 88 de la segunda porción 84 se superpone y se acopla al miembro 78 de soporte. Una segunda sección 90 de la segunda porción 84 de los miembros 78 de posicionamiento se configura para acoplarse a la tapa 74 superior del secador para fijar el aparato 70 de control de flujo al secador 50 de vapor. La segunda sección 90 se fija a la tapa 74 superior del secador por cualquier procedimiento adecuado, por ejemplo, mediante elementos de sujeción, mediante soldadura, mediante unión adhesiva, y similares. Un área 92 rebajada en segunda sección 90 de la segunda porción 84 de los miembros 78 de posicionamiento facilita la soldadura de la segunda porción 84 del miembro 78 de posicionamiento a la tapa 74 superior del secador. Los miembros 80 de posicionamiento incluyen también una abertura 93 dimensionada para recibir una herramienta de elevación y/o de posicionamiento (no mostrada) para facilitar la instalación del aparato 70 en su posición en el secador 50.
La placa 76 perforada incluye una pluralidad de aberturas 94 que se extienden a través de la misma que definen las perforaciones en la placa 76. La cantidad de área abierta de la placa 76 perforada es, en una realización, menos del 50 por ciento, en otra realización, menos del 25 por ciento, y en todavía otra realización, menos del 15 por ciento. La placa 76 perforada establece una limitación en la parte superior del secador 50 para conducir el flujo de vapor hacia abajo a través del centro y parte inferior del secador 50 al tiempo que permite suficiente flujo de vapor a través de las aberturas 94 para evitar que todo el flujo de vapor vaya a la parte inferior del secador 50. Esta nivelación del flujo de vapor mejora el rendimiento y la eficiencia del secador 50.
Un reborde 96 se extiende longitudinalmente a lo largo de un segundo lado 98 de la placa 76 perforada. El reborde
5 96 se extiende sustancialmente perpendicular al segundo lado 98 de la placa 76. El reborde 96 se refiere como un "bloqueador de turbulencia" y en una realización se sitúa cerca de la parte superior de la placa 76 perforada orientado hacia el flujo de vapor que sale de las aletas del secador. El reborde 96 hace tropezar el flujo de vapor que se desplaza al segundo lado 98 de la placa 76, de manera que la dirección y momento del vapor que fluye al segundo lado 98 de la placa 76 se ve interrumpido. Esto reduce el volumen de vapor que puede continuar hasta la
10 placa 76 y escapar como flujo de derivación a través de pequeños espacios entre la tapa superior del secador y el aparato 70 de control de flujo.
El aparato 70 incluye también miembros 100 y 102 de estanqueidad ajustables fijados en extremos longitudinales opuestos de la placa 76 perforada. Los miembros 100 y 102 de estanqueidad incluyen cada uno una placa de 104 extensión móvil y una placa 106 de fijación fijadas a la placa 76 perforada con elementos 108 de sujeción. La placa 15 104 de extensión incluye aberturas 110 de sujeción oblongas que permiten que la placa 104 de extensión se extienda más allá de los extremos de la placa 76 perforada para cerrar herméticamente el área entre las placas 76 y la estructura del secador adyacente, o entre las placas 76 y la extensión 75 de faldón del secador. La placa 104 de extensión se forma de cualquier material adecuado, por ejemplo, metal y/o un material elástico. En la realización ejemplar, los elementos 108 de sujeción incluyen un perno 112 roscado, una tuerca 114 dimensionada para
20 enganchar de forma roscada el perno 112 y una pluralidad de arandelas 116 de muelle. En realizaciones alternativas, los elementos 108 de sujeción pueden ser cualquier elemento de sujeción apropiado, por ejemplo, pernos con tuercas de mariposa coincidentes, remaches, y similares.
La Figura 6 es una vista en perspectiva del aparato 68 de control de flujo (mostrado también en la Figura 2). El aparato 68 de control de flujo es similar al aparato 70 de control de flujo a excepción de la configuración del miembro
25 de soporte y de los miembros de posicionamiento. En particular, cada aparato 68 de control de flujo incluye un miembro 120 de soporte plano acoplado a la placa 76 perforada y los miembros 122 de posicionamiento en forma de L acoplados a la placa 76 perforada y al miembro 120 de soporte. Los miembros 122 de posicionamiento incluyen también áreas 92 rebajadas y aberturas 93 de elevación.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Un aparato de control de flujo (68, 70) para un secador de vapor de reactor nuclear de agua en ebullición, comprendiendo el secador de vapor al menos una cámara (72) de descarga, comprendiendo dicho aparato de control de flujo:
    un miembro (78, 20) de soporte; un miembro de placa (76) perforada alargada, acoplado a dicho miembro de soporte; al menos un miembro (80, 122) de posicionamiento acoplado a dicho miembro de soporte; comprendiendo cada uno de dicho al menos un miembro (80) de posicionamiento una primera porción (82) y una segunda porción (84), dicha primera porción acoplada a dicho miembro de placa (76) perforada y extendiéndose dicha segunda porción desde un extremo de dicha primera porción en un ángulo sustancialmente de 90 grados; y un primer miembro (100) de estanquidad ajustable acoplado a una primera porción de extremo de dicho miembro de placa (76) perforada y un segundo miembro (102) de estanquidad ajustable acoplado a una segunda porción de extremo de dicho miembro de placa perforada.
  2. 2.
    El aparato (68, 70) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, al menos un reborde (96) que se extiende longitudinalmente a lo largo de un primer lado (86) de dicho miembro de placa (76) perforada, extendiéndose dicho reborde sustancialmente perpendicular a dicho miembro de placa perforada.
  3. 3.
    El aparato (68, 70) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho miembro de placa (76) perforada comprende una pluralidad de miembros de placa.
  4. 4.
    El aparato (68, 70) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un miembro (80, 122) de posicionamiento está también acoplado a dicho miembro de placa (76) perforada.
  5. 5.
    El aparato (68, 70) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho miembro (78) de soporte tiene una forma sustancialmente de L y dicha segunda porción (84) de dicho miembro (80) de posicionamiento está superpuesto sobre una superficie superior de dicho miembro de soporte.
  6. 6.
    El aparato (68, 70) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho primero y segundo miembros (100, 102) de estanqueidad son ajustables en la dirección longitudinal, de modo que dicho primer miembro de estanqueidad es ajustable para extenderse más allá de dicha primera porción de extremo de dicho miembro de placa (76) perforada y dicho segundo miembro de estanqueidad es ajustable para extenderse más allá de dicha segunda porción de extremo de dicho miembro de placa perforada.
  7. 7.
    Un secador (50) de vapor para un reactor nuclear, comprendiendo dicho secador de vapor:
    una pluralidad de aletas del secador; al menos una cámara (72) de descarga; y un aparato (68, 70) de control de flujo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
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