ES2423190T3 - Elemento combustible para un reactor nuclear de agua a presión - Google Patents

Abstract

Elemento combustible para un reactor nuclear de agua a presión, con los siguientes atributos: a) un gran número de barras de combustible (2) está guiado en un gran número de distanciadores (6) distanciadosen dirección de un eje longitudinal central (4), b) los distanciadores (6) forman en cada caso una rejilla cuadrada, que está construida de varillas de rejilla (10), conun gran número de celdas (12), c) las celdas (12) están dispuestas en filas (14) y columnas (16), d) al menos entre dos distanciadores (6) contiguos uno a otro axialmente está dispuesta una pieza estructural (8)conductora de flujo, e) la pieza estructural (8) conductora de flujo comprende cuatro varillas externas (20), que en un plano orientadoperpendicular al eje longitudinal central (4) rodean una zona interna (24) cuadrada, cuyo punto central (M) seencuentra sobre el eje longitudinal central (4), f) las varillas externas (20) están provistas en su lado longitudinal inferior, que en el estado de operación estáorientado hacia el agua de refrigeración que fluye, de paletas deflectoras (30) orientadas hacia la zona interna, g) las varillas externas (20) son constructivamente idénticas y varillas internas (20) opuestas unas a otras estándispuestas con simetría de espejo con respecto a un plano medio (21) que se extiende en dirección axial, h) la pieza estructural (8) conductora de flujo forma, como máximo para una cantidad de barras de combustible (2)que es menor que la cantidad total de ésas en el elemento combustible, celdas (27), a través de las cual está guiadaen cada caso una barra de combustible (2), i) siendo la cantidad de esas celdas (27), que se encuentran en una columna (14) o columna (16), menor que lacantidad de barras de combustible que en cada caso se encuentran en esa fila (14), o bien columna (16).

Description

Elemento combustible para un reactor nuclear de agua a presión

El invento trata de un elemento combustible para un reactor nuclear de agua a presión.

De numerosos resultados de inspección se conoce que los elementos combustibles de un reactor nuclear de agua a presión se doblan, dependiendo de su posición en el núcleo, con el correr de su tiempo de empleo, de modo que para todo el núcleo pueden resultar patrones sistemáticos de deformación. Las causas para ello pueden ser, por ejemplo, anisotropías en el alargamiento longitudinal térmico, un crecimiento de longitud, que está inducido por radiación radioactiva, de los tubos de encamisado de barras de combustible o de los tubos de guiado de barras de control o fuerzas de flujo que se producen por flujos de compensación orientados transversales al eje longitudinal de los elementos combustibles. Estas deformaciones pueden causar en el caso más desfavorable una dificultad de funcionamiento de las barras de control o problemas en el cambio de elementos combustibles.

Una deformación o un curvado de este tipo de un elemento combustible observada en la práctica está representada en el diagrama de la figura 2. En este diagrama está bosquejada la magnitud de la deformación d en mm contra la altura h del elemento combustible en m, medida desde la placa inferior de sujeción de barra, como resulta, por ejemplo, para un elemento combustible de 18x18 irradiado. De la figura se desprende que en este caso se trata esencialmente de una deformación en forma de arco en C (modo básico) que hasta una cierta magnitud está superpuesta por deformaciones con modos más elevados, principalmente por el modo inmediato superior en forma de una deformación en S.

Para disminuir la magnitud de tales deformaciones se trató, en el estado de la técnica, de dimensionar los elementos combustibles mecánicamente más robustos y de disminuir las fuerzas sujetadoras. Como alternativa a esto se propone en la DE 10 2005 035 486 B3 diseñar los distanciadores existentes en un elemento combustible constructivamente diferentes en dependencia de su posición en el elemento combustible, presentando los distanciadores dispuestos en un zona superior una resistencia al flujo contra corrientes transversales más reducida que los distanciadores dispuestos en una zona inferior. Esta forma de proceder se basa en la observación de que al agua de refrigeración, que fluye en dirección longitudinal o axial del elemento combustible, se le imprimen componentes de corriente transversal debido a la deformación del elemento combustible, la cual se explicó al principio y esencialmente es en forma de arco en C. En la zona inferior del elemento combustible, es decir, en la zona, en la que, visto en dirección del agua de refrigeración que fluye, aumenta la magnitud de la deformación, es decir, la desviación de la línea vertical ideal, estos componentes de corriente transversal que corren perpendiculares a la vertical están orientados opuestos a los componentes de corriente transversal que se establecen debido a la desviación decreciente desde aquí en la zona por encima del máximo de la desviación. Por consiguiente, las corrientes transversales ejercen en la zona inferior una fuerza sobre el elemento combustible, la cual reduce la magnitud de la deformación en aquella zona inferior, mientras que las corrientes transversales orientadas opuestas en la zona superior causan un incremento de la deformación, de modo que en la práctica resulta la superposición, que se explicó al principio en base a la figura 2, de la deformación en forma de arco en C con una deformación en S. La forma de proceder propuesta en la DE 10 2005 035 486 B3 se basa correspondientemente en la consideración de que la magnitud de las fuerzas que se producen en la zona superior y con ello la tendencia a la inestabilidad y a la conformación de una deformación plástica están reducidas si los distanciadores dispuestos en la zona superior oponen a la corriente transversal una resistencia al flujo más reducida que los distanciadores que se encuentran en la zona inferior. Sin embargo, semejante forma de proceder requiere una construcción nueva complicada de los distanciadores.

El invento se basa ahora en el objetivo de presentar un elemento combustible para un reactor nuclear de agua a presión, que en la operación presenta una deformación disminuida y que no requiere una modificación constructiva de los distanciadores utilizados en el respectivo elemento combustible.

El objetivo mencionado se consigue según el invento con un elemento combustible con los atributos de la reivindicación 1. Por medio de la colocación de dicha pieza estructural conductora de flujo entre dos distanciadores, el agua de refrigeración que fluye axialmente en contra se guía incrementadamente al espacio, que se encuentra entre dos elementos combustibles contiguos, que presenta el mayor ancho. De este modo se ejerce una fuerza transversal sobre el elemento combustible que está orientada hacia el espacio más ancho. Esa fuerza transversal produce entonces una deformación por fluencia plástica del elemento combustible, la cual causa una disminución de la anchura del espacio ancho sobre un lado del elemento combustible y un ensanchamiento del espacio estrecho sobre el otro lado.

El invento se basa en este caso en la consideración de que un motivo esencial para la deformación observada en el estado de la técnica es la interacción entre el agua de refrigeración que fluye y el elemento combustible, ejerciéndose por el agua de refrigeración, que fluye dentro de un distanciador en el elemento combustible, debido a asimetrías debidas al diseño del distanciador que generalmente está dotado de así llamadas paletas de rotación o de mezclado, una fuerza dirigida sobre el elemento combustible aún cuando el elemento combustible y los elementos combustibles contiguos a ése no presentan todavía ninguna deformación. Esas asimetrías debidas al

diseño están causadas tanto por la disposición de las paletas de mezclado propiamente dichas como por los relieves y elementos de muelle, que se encuentran dentro de las celdas del distanciador, para el apoyo del elemento combustible.

La fuerza dirigida actuante debido a esas asimetrías produce en la operación una deformación dirigida del elemento combustible o bien de los elementos combustibles que causan una deformación sistemática del núcleo explicada detalladamente en la DE 103 58 830 B3. Por medio de la inserción de una o varias de dichas piezas estructurales según el invento es posible compensar, o bien minimizar, en gran parte las fuerzas, que causan una deformación de los elementos combustibles conocidos en el estado de la técnica, ya en el caso de deformaciones reducidas, independientemente de en qué dirección actúa la fuerza transversal causada por dichas asimetrías. Esto se logra por el hecho de que las piezas estructurales presentan una disposición simétrica de tal modo, que el agua de refrigeración, que en la zona de la pieza estructural fluye axialmente dentro del elemento combustible, no ejerce ninguna fuerza transversal si las condiciones de flujo son idénticas en todos los lados del elemento combustible, es decir, los elementos combustibles contiguos a ése aún no presentan una deformación, sino que recién se producen fuerzas transversales cuando en la zona de la pieza estructural fuera del elemento combustible existen condiciones de flujo diferentes producidas por anchos de espacio diferentes.

Aparte de ello, en el caso de las piezas estructurales según el presente invento no se trata de así llamadas rejillas intermedias, como se las conoce en el estado de la técnica como rejillas mixtas o rejillas de estabilización adicionales, y que o presentan igual cantidad de celdas que los distanciadores, a través de las cuales en cada caso están guiados una barra de combustible o un tubo de guiado de barra de control, o en las cuales, como es el caso de la rejilla intermedia amortiguadora de vibraciones conocida por la US 4,762,669, al menos las barras de combustible que se encuentran en el borde están guiadas por medio de celdas y están apoyadas en éstas. Por la US 4,576,786 se conoce además la utilización, como rejillas mixtas adicionales, de así llamadas rejillas parciales que solo encierran una zona parcial del elemento combustible y comprenden una cantidad de celdas que se corresponde con la cantidad de barras de combustible y tubos estructurales que se encuentran en esa zona parcial.

De este modo, en las piezas estructurales según el invento o no está formada ninguna celda o en todo caso solo una cantidad de celdas que es mucho más pequeña que la cantidad de celdas de los distanciadores, y que únicamente resultan de motivos constructivos cuando las varillas externas o las, dado el caso, varillas internas existentes de la pieza estructural se fijan, preferentemente se sueldan, a los tubos de guiado de barras de control u otros tubos estructurales, que están soldados firmemente a los distanciadores, en el elemento combustible. Aparte de ello, en las celdas formadas por el elemento estructural, las barras de combustible no se apoyan en forma elástica con la ayuda de elementos de muelle o salientes, como es el caso en la rejilla intermedia conocida por la US 4,762,669. Las barras de combustible más bien están guiadas por esas celdas sin tocar las paredes de celda.

En las subreivindicaciones se indican configuraciones favorables del invento.

Para la explicación ulterior del invento se remite al dibujo. Muestran la (s):

figura 1, un elemento combustible según el invento en una representación de principio esquemática,

figura 2, un diagrama, en el que está aplicada la deformación d, que se observa en el estado de la técnica, de un elemento combustible contra la altura h de ése,

figura 3, una sección transversal esquemática de un elemento combustible en una vista de arriba sobre un distanciador,

figuras 4 a 6, también en una sección transversal esquemática de un elemento combustible, una vista de arriba sobre diferentes modelos de fabricación de una pieza estructural según el invento que es conductora de flujo,

figura 7, una sección longitudinal parcial a través de un elemento combustible con una pieza estructural conductora de flujo en la configuración según la figura 4,

figura 8, una vista de arriba sobre una varilla externa de una pieza estructural conductora de flujo, que está representada en la figura 7, en una vista de arriba sobre el lado plano,

figura 9, también una sección longitudinal parcial a través de un elemento combustible con una pieza estructural conductora de flujo diseñada según la figura 6,

figura 10, un núcleo de un reactor nuclear de agua a presión en una sección longitudinal esquemática con un elemento combustible deformado,

figura 11, una representación de principio de elementos combustibles según el invento contiguos unos a otros en la zona de una pieza estructural según el invento,

figura 12, un núcleo de un reactor nuclear de agua a presión con elementos combustibles deformados uniformemente y dispuestos unos junto a otros.

Según la figura 1, un elemento combustible según el invento comprende un gran número de barras de combustible 2 que se extienden paralelas unas a otras en dirección de un eje longitudinal central 4 y están guiadas en un gran número de distanciadores 6 distanciados en dirección de ese eje longitudinal central. Entre los distanciadores 6 está dispuesta en cada caso una pieza estructural 8 conductora de flujo, que no sirve para guiar las barras de combustible 2 y cuya función se explica a continuación detalladamente. En la figura, todos los espacios intermedios entre distanciadores 6 contiguos están provistos de una única pieza estructural 8. Sin embargo, por principio, en el elemento combustible puede estar dispuesto entre distanciadores 6 contiguos también un gran número de piezas estructurales 8. Asimismo, no es necesario que cada espacio intermedio entre distanciadores 6 contiguos presente una pieza estructural 8 de este tipo. En un caso de este tipo, las piezas estructurales 8 se disponen preferentemente en la zona superior del elemento combustible.

La representación esquemática en sección según la figura 3 muestra un distanciador 6 en una vista de arriba considerablemente simplificada. De esta figura se desprende que el distanciador 6 forma una rejilla cuadrada construida de varillas de rejilla 10 con un gran número de celdas 12 cuadradas que están dispuestas en filas 14 y columnas 16. A través de un número de esas celdas 12 está guiado en cada caso un tubo de guiado de barra de control 18 (y tubos estructurales existentes, dado el caso, no representados en el ejemplo de fabricación de la figura) que está unido, por ejemplo, soldado, a las varillas de rejilla 10 que están apoyadas contra ése. A través de las demás celdas 12 están guiadas en cada caso las barras de combustible 2 que están apoyadas radialmente en forma elástica en ésas y que por motivos de claridad solo se representa una pequeña cantidad en la figura. Las varillas de rejilla 10 soldadas entre sí contienen elementos estructurales, que en la representación simplificada de la figura no están mostrados en detalle, por ejemplo relieves y muelles para apoyar las barras de combustible 2, así como elementos guiadores de flujo, por ejemplo, sobre el lado superior de aquellas, es decir, paletas, que están dispuestas sobre el lado opuesto al agua de refrigeración que fluye en el uso, para generar posteriormente al distanciador 6 un mezclado del agua de refrigeración. Aparte de ello, las varillas de rejilla 10 que se encuentran en el borde están provistas de paletas no representadas en la figura que apuntan diagonalmente hacia el interior del elemento combustible y que tienen por objeto impedir un enganchado de los elementos combustibles en el cambio de elementos combustibles. En lugar de las varillas de rejilla 10 de pared simple representadas en la figura, ésas también pueden estar diseñadas con pared doble con canales de flujo internos, como es el caso, por ejemplo, en el distanciador conocido por la EP 0 237 064 A2.

En el ejemplo de fabricación representado en la figura 4 también en una vista de arriba esquemática, de una pieza estructural 8 según el invento conductora de flujo, se reconoce que ésta está construida esencialmente de cuatro varillas externas 20 que generan un plano orientado perpendicular al eje longitudinal central 4 y rodean una zona interna cuadrada del elemento combustible, cuyo punto central M se encuentra sobre el eje longitudinal central 4. En el ejemplo representado, las varillas externas 20 están dispuestas en el borde lateral del elemento combustible y forman un marco continuo que encierra todas las celdas 12 del elemento combustible. Por principio, las varillas externas 20 también pueden ser más cortas que las medidas laterales del elemento combustible y estar dispuestas dentro del elemento combustible distanciadas, por ejemplo, una fila 14 o columna 16 del borde y formar también en este caso un marco continuo.

Las varillas externas 20 son constructivamente idénticas y varillas externas 20, que se encuentran opuestas unas a otras, están dispuestas con simetría de espejo con respecto a un plano medio 21 que se extiende en dirección axial.

A las varillas externas 20 están fijados sostenes 22 en forma de regleta que están soldados a tubos de guiado de barras de control 18 para fijar de esta manera la pieza estructural 8 en el elemento combustible. En el ejemplo, ésos son los tubos de guiado de barras de control 18 que están dispuestos en los vértices de una zona interna 24 cuadrada resaltada por medio de rayado, la cual está establecida por los tubos de guiado de barras de control 18, encontrándose todos los tubos de guiado de barras de control 18 dentro de esa zona interna 24. Correspondientemente, los sostenes 22 se extienden solo hasta los tubos de guiado de barras de control 18 que se encuentran en los vértices y, por lo tanto, son más cortos que las varillas de rejilla 10 representadas en la figura. Los sostenes 22 no necesitan guiar obligadamente a los tubos de guiado de barras de control 18 que se encuentran en los vértices de la zona interna 24, sino que por principio también pueden estar soldados a otros tubos de guiado de barras de control 18 que se encuentran en el borde o dentro de la zona interna 24. Asimismo, por cada varilla externa también pueden estar previstos, en lugar de dos sostenes 22, uno o más sostenes 22.

En el ejemplo de fabricación según la figura 5, los sostenes 22 están diseñados como chapas de varilla estrechas que corren paralelas a las varillas de rejilla 10 internas, que están representadas en forma rayada, en el borde de la zona interna 24 y se extienden sobre toda el ancho del elemento combustible, es decir, tienen la misma extensión longitudinal que las varillas de rejilla 10.

En los ejemplos de fabricación según las figuras 4 y 5, debido a las piezas estructurales 8, no están formadas celdas, que sean análogas las celdas 12 de los distanciadores y a través de las cuales esté guiada en cada caso solo una única barra de combustible 2.

En el ejemplo de fabricación según la figura 6 están previstas adicionalmente, paralelas a cada varilla externa 20 dispuesta en el borde externo del elemento combustible, a distancia de en cada caso una fila 14, o bien una columna 16, varillas internas 26 que están soldadas entre sí, a las varillas externas 20 y a los sostenes 22, que también están fabricados como chapas de varilla según la figura 5, y que también dan como resultado un marco continuo que rodea una zona interna cuadrada del elemento combustible. Los sostenes 22 y las varillas internas 26 forman en las zonas de vértice del elemento combustible en cada caso cuatro celdas 27, a través de cada una de las cuales está guiada una barra de combustible. La cantidad de celdas 27 formadas por medio de la pieza estructural 8 es en este caso siempre significativamente más pequeña que la cantidad total de las barras de combustible en el elemento combustible, a efectos de mantener la resistencia al flujo producida por medio de la pieza estructural 8 lo más reducida posible.

Alternativamente al modelo de fabricación representado en la figura, las varillas internas 26 también pueden combinarse con los sostenes 22 cortos de la figura 4.

La cantidad de celdas 27 formadas por medio del elemento estructural 8 que se encuentran en una fila 14, o bien en una columna 16, es más pequeña en todos los ejemplos de fabricación que la cantidad de barras de combustible que en cada caso se encuentran en aquella fila 14, o bien columna 16. En otras palabras: la cantidad de barras de combustible 2 encerrada entre la varilla externa 20, la varilla interna 26 existente, dado el caso, y sostenes 22 es significativamente más grande que las celdas 27 formadas, dado el caso, por la pieza estructural 8.

En la figura 7 se reconoce que cada varilla externa 20 de la pieza estructural 8 representada en la figura 4 está provista en su arista inferior 28, es decir, su lado longitudinal que en el estado de operación está orientado hacia el agua de refrigeración K que fluye hacia arriba, de paletas deflectoras 30 que apuntan hacia el interior del elemento combustible. Estas paletas deflectoras 30 se proyectan en intersticios o espacios que se encuentran entre las barras de combustible 2 dispuestas en el borde del elemento combustible. Sirven para introducir el agua de refrigeración K en un espacio 32 formado, entre barras de combustible contiguas, por las varillas externas 20. En la figura está bosquejada esquemáticamente la varilla externa 20 de un elemento combustible contiguo. De la figura 7 se desprende además que la varilla externa 20 está soldada con un sostén 22 formado como chapa estrecha a un tubo de guiado de barra de control 18. La altura de la chapa es en este caso preferentemente más pequeña que la altura de las varillas de rejilla utilizadas en los distanciadores, a efectos de reducir a un mínimo, con suficiente estabilidad, la resistencia al flujo producida por medio de las piezas estructurales adicionales.

El lado longitudinal superior de la varilla externa 20 está provisto preferentemente, al igual que el lado longitudinal inferior, de paletas 34 que apuntan hacia dentro que, a diferencia de las paletas deflectoras 30 inferiores, sirven en primer lugar de diagonales de deslizamiento para facilitar la instalación y la desinstalación de los elementos combustibles en el, respectivamente del, núcleo.

En la vista de arriba sobre una varilla externa 20 según la figura 8 se reconoce que las paletas deflectoras 30, respectivamente paletas 34, dispuestas en los lados longitudinales presentan una forma trapezoidal.

De la figura 9 se desprende que la varilla interna 26, que es contigua a la varilla externa 20 en el ejemplo de fabricación según la figura 6, también está provisto, en su lado longitudinal inferior, de paletas deflectoras 30 que apuntan hacia el interior del elemento combustible.

La altura H1 de la varilla externa 20 es preferentemente más pequeña que la altura H2 de la varilla interna 26. Las diferencias de altura están ajustadas una a otra con las medidas y los ángulos de inclinación a de las paletas deflectoras 30 de tal modo, que éstas se encuentran casi en un plano en común para producir de esta manera una desviación eficiente del agua de refrigeración K, que afluye desde abajo, al espacio que se encuentra entre varillas externas 20 de elementos combustibles contiguos.

Tanto las varillas externas 20 como las varillas internas 26 en cada caso son constructivamente idénticas y están dispuestas con simetría de espejo con respecto a un plano medio, que se extiende en dirección axial, del elemento combustible, de modo que las fuerzas transversales ejercidas por aquellas sobre el elemento combustible por medio de desviación del agua de refrigeración que afluye desde abajo se compensan mutuamente cuando las condiciones de flujo son idénticas en todos los lados del elemento combustible.

La forma de actuar de un elemento combustible provisto de una pieza estructural 8 según el invento está ilustrada esquemáticamente en las figuras 10 a 12 para un núcleo idealizado de un reactor nuclear de agua a presión, cuyos elementos combustibles están concebidos constructivamente de tal modo tal, que, para el caso de que todos los elementos combustibles no presenten ningún doblado en el núcleo y los espacios que se encuentran entre los elementos combustibles sean de igual tamaño, no se ejerzan fuerzas transversales hidráulicas sobre el elemento combustible por medio del agua de refrigeración que fluye axialmente dentro de y junto a un elemento combustible ideal o equilibrado de este tipo.

La figura 10 muestra ahora una situación, en la que uno de los elementos combustibles dispuestos en el núcleo, en el ejemplo el elemento combustible que se encuentra en la posición III, presenta una deformación típica inicial, como

se la observa en elementos combustibles reales, mientras que los demás elementos combustibles ideales en una fila, en cada caso contiguos, tiene todavía una forma recta. En esta situación representada en forma idealizada, los espacios entre los elementos combustibles rectos presentan en cada caso el mismo ancho b y entre una envoltura de núcleo 40 y los elementos combustibles que se encuentran en el borde del núcleo el ancho b0. Debido a la deformación del elemento combustible en la posición III, los espacios 32a,b entre aquel y los elementos contiguos en las posiciones II, o bien IV, presentan anchos de espacio ba f bb. Estos diferentes anchos de espacio ba>b y bb<b producen ahora sobre los elementos combustibles en las posiciones II, o bien IV, una fuerza FII, o bien FIV, dirigida hacia la derecha, mientras que sobre el elemento combustible en la posición III actúa una fuerza FIII dirigida hacia la izquierda.

Esto está ilustrado detalladamente para los elementos combustibles en las posiciones II y III en la figura 11. El agua de refrigeración K que afluye desde abajo se acelera por medio de las paletas deflectoras 30 inclinadas hacia el interior de la pieza estructural 8. El agua de refrigeración K fluirá en este caso preferentemente en dirección del espacio 32a más ancho, dado que la resistencia hidráulica de ése es más pequeña que la del espacio 32 más estrecho. En este espacio 32 más estrecho, el agua de refrigeración K fluye en consecuencia con una menor velocidad v<va que en el espacio 32a. Esto tiene como consecuencia que en el espacio 32a más ancho reine una presión mas baja que en el espacio 32, de modo que sobre el elemento combustible en la posición II se ejerce una fuerza FII dirigida hacia la derecha. Correspondientemente, sobre el elemento combustible que se encuentra en la posición III actúa una fuerza FIII dirigida hacia la izquierda.

Las fuerzas FII, o bien FIV, actuantes sobre los elementos combustibles en las posiciones II y IV ocasionarían ahora una deformación de elementos combustibles no deformados anteriormente, la cual se propagaría a todos los elementos combustibles del núcleo hasta que en un estado de equilibrio todos los elementos combustibles presenten una deformación en forma de arco en C en igual sentido, como se ilustra en la figura 12 en base a los elementos combustibles representados con líneas discontinuas.

Una deformación de este tipo en igual sentido ocasionaría a su vez que según la figura 12 el espacio 32 que se encuentra entre el elemento combustible en la posición I y la envoltura de núcleo 40 se amplíe a una anchura b0’>b0. Correspondientemente, el espacio 32 entre el elemento combustible, que se encuentra en el borde derecho, y la envoltura de núcleo 40 se reduciría a una anchura b0"<b0. Sobre los elementos combustibles externos actuarían de esta manera, en el ejemplo presentado, en cada caso fuerzas F dirigidas hacia la izquierda que actuarían en contra del efecto mencionado precedentemente, de modo que debido a la condición de borde creada por la envoltura de núcleo 40 se causa una situación de equilibrio en el núcleo, en la que todos los elementos combustibles recuperan o reciben nuevamente una alineación en gran parte recta. Este proceso de autoenderezamiento se detiene evidentemente cuando todos los espacios, es decir, tanto los espacios entre elementos combustibles contiguos como entre los elementos combustibles, que se encuentran en el borde del núcleo, y la envoltura del núcleo son casi del mismo tamaño.

La situación representada en la figuras 10 y 12 reproduce condiciones idealizadas que presuponen elementos combustibles correspondientemente ideales, en los cuales no se presentan los efectos observados en el estado de la técnica, causados hidráulicamente. Si los elementos combustibles conocidos en el estado de la técnica, en los cuales las fuerzas transversales causadas hidráulicamente y descritas al principio aparecen también en el caso de alineación recta y anchos de espacio idénticos, se equipan con piezas estructurales 8 según el invento, no pueden evitarse deformaciones completamente, pero al menos se las puede reducir a una medida tolerable. Semejante efecto reductor de la deformación de los elementos combustibles de un núcleo se ejerce ya, si solo una parte del núcleo está equipada con elementos combustibles según el invento, o bien no todos los elementos combustibles que se encuentran en el núcleo presentan una o varias piezas estructurales 8 según el invento.

En este caso, una idea básica esencial del presente invento es que por la presencia de las piezas estructurales 8 según el invento que son conductoras de flujo, al aparecer una deformación y al aparecer anchos de espacio diferentes, se ejerce sobre los elementos combustibles una fuerza causada hidráulicamente que es opuesta a la fuerza que produce la deformación, de modo que en un estado de equilibro solo pueden establecerse deformaciones no críticos y todo el núcleo siempre tiene la tendencia a alinearse en línea recta.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Elemento combustible para un reactor nuclear de agua a presión, con los siguientes atributos:

   a) un gran número de barras de combustible (2) está guiado en un gran número de distanciadores (6) distanciados en dirección de un eje longitudinal central (4),

   b) los distanciadores (6) forman en cada caso una rejilla cuadrada, que está construida de varillas de rejilla (10), con un gran número de celdas (12),

   c) las celdas (12) están dispuestas en filas (14) y columnas (16),

   d) al menos entre dos distanciadores (6) contiguos uno a otro axialmente está dispuesta una pieza estructural (8) conductora de flujo,

   e) la pieza estructural (8) conductora de flujo comprende cuatro varillas externas (20), que en un plano orientado perpendicular al eje longitudinal central (4) rodean una zona interna (24) cuadrada, cuyo punto central (M) se encuentra sobre el eje longitudinal central (4),

   f) las varillas externas (20) están provistas en su lado longitudinal inferior, que en el estado de operación está orientado hacia el agua de refrigeración que fluye, de paletas deflectoras (30) orientadas hacia la zona interna,

   g) las varillas externas (20) son constructivamente idénticas y varillas internas (20) opuestas unas a otras están dispuestas con simetría de espejo con respecto a un plano medio (21) que se extiende en dirección axial,

   h) la pieza estructural (8) conductora de flujo forma, como máximo para una cantidad de barras de combustible (2) que es menor que la cantidad total de ésas en el elemento combustible, celdas (27), a través de las cual está guiada en cada caso una barra de combustible (2),

   i) siendo la cantidad de esas celdas (27), que se encuentran en una columna (14) o columna (16), menor que la cantidad de barras de combustible que en cada caso se encuentran en esa fila (14), o bien columna (16).

2. 2.

   Elemento combustible según la reivindicación 1, en el que las celdas (27) formadas por la pieza estructural (8) se encuentran exclusivamente en zonas de vértice del elemento combustible.

3. 3.

   Elemento combustible según las reivindicaciones 1 o 2, en el que las varillas externas (20) están dispuestas en el borde lateral del elemento combustible.

4. 4.

   Elemento combustible según las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el que las varillas externas (20) forman un marco continuo.

5. 5.

   Elemento combustible según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que a cada varilla externa (20) le está asignada una varilla interna (26) que corre paralela a ésa y que sobre su lado longitudinal inferior orientado hacia el agua de refrigeración (K) que fluye está provista de paletas deflectoras (30) que apuntan hacia la zona interna (24), siendo las varillas internas (26) constructivamente idénticas y estando varillas internas (26), que se encuentran opuestas unas a otras, dispuestas con simetría de espejo con respecto a un plano medio (21) que se extiende en dirección axial.

6. 6.

   Elemento combustible según la reivindicación 5, en el que entre la varilla externa (20) y la varilla interna (26) solo están dispuestas barras de combustible (2) en una fila (14), o bien columna (16).

7. 7.

   Elemento combustible según las reivindicaciones 5 o 6, en el que el lado longitudinal inferior de la varilla interna

   (26) está dispuesto debajo del lado longitudinal inferior de la varilla interna (20).
8. 8. Elemento combustible según una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que las varillas internas (26) forman un marco continuo.