ES2598835T3 - Procedimiento optimizado de carga de elementos radiactivos en un embalaje - Google Patents

Abstract

Procedimiento de carga de elementos radioactivos (8) en un embalaje (50), que comprende las siguientes etapas sucesivas: (a) colocación, en piscina, de una pluralidad de elementos radioactivos (8) en una cesta de almacenamiento (30) equipada con medios de protección radiológica (32); (b) extracción, fuera de la piscina, de la cesta (30) cargada con los elementos radioactivos (8); y (c) carga en el embalaje (50) de dicha cesta (30) cargada con los elementos radioactivos (8).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento optimizado de carga de elementos radiactivos en un embalaje Ambito tecnico

La invencion se refiere al ambito de la carga de elementos radioactivos en un embalaje. Se refiere en particular a la carga de elementos radioactivos situados en piscina, hacia un embalaje en atmosfera gaseosa, preferiblemente al aire ambiente.

La invencion se aplica preferiblemente a la carga de elementos radioactivos del tipo guias de racimo usadas de un reactor nuclear, pero puede aplicarse a cualquier otro elemento radioactivo, como ensamblajes de combustible irradiados.

Estado de la tecnica anterior

Las guias de racimo de un reactor nuclear deben sustituirse cuando estan usadas. Para ello, se extraen primero del reactor y se almacenan a proximidad de la cuba, sin ser extraidas de la piscina. Estas guias de racimo se extraen entonces de la piscina desde los Equipos Internos Superiores, tambien denominados “EIS”, y se transfieren directamente, una por una, mediante un cuevano de traslado, hacia un contenedor de transporte y/o de almacenamiento situado al aire ambiente.

Para ello, el cuevano de traslado abierto en sus dos extremos opuestos esta dispuesto aflorando en la superficie de la piscina, por encima de una guia de racimo. A continuacion, esta se extrae de la piscina y se inserta en el cuevano de traslado gracias a un sistema de manipulacion unido a la guia de racimo. Tras esta operacion, la guia de racimo es rodeada por este cuevano, que forma una proteccion radiologica. El conjunto obtenido se desplaza entonces por encima del contenedor que comprende un embalaje que aloja una cesta de almacenamiento de las guias de racimo. Mientras el cuevano se mantiene en su sitio sobre la parte superior del contenedor, la guia de racimo se desplaza hacia abajo para ser conducida en uno de los alojamientos de la cesta.

Esta sucesion de operaciones se repite tantas veces como guias de racimo por almacenar en el contenedor, generalmente entre diez y veinte.

Por lo tanto, esta solucion no esta totalmente optimizada, ya que no permite una explotacion rapida debido al gran numero de operaciones por realizar para conseguir la carga de todas las guias de racimo en el contenedor. Ademas, incluso si el cuevano de traslado tiene como funcion aportar una proteccion radiologica a los operarios durante el paso de cada guia entre la piscina y el contenedor, la exposicion a la radiacion permanece importante.

Se observan inconvenientes analogos cualquiera que sea la naturaleza de los elementos radiactivos por cargar, en cuanto estos ultimos deben extraerse de su piscina para ser introducidos en un embalaje en atmosfera gaseosa, habitualmente el aire ambiente.

Exposicion de la invencion

Por lo tanto, la invencion tiene por objeto remediar, al menos en parte, los inconvenientes mencionados anteriormente, relativos a las realizaciones de la tecnica anterior.

Para ello, la invencion tiene por objeto un procedimiento de carga de elementos radioactivos en un embalaje, que comprende las siguientes etapas sucesivas:

(a) colocacion, en piscina, de una pluralidad de elementos radioactivos en una cesta de almacenamiento equipada con medios de proteccion radiologica;

(b) extraccion, fuera de la piscina, de la cesta cargada con los elementos radioactivos; y

(c) carga en el embalaje de dicha cesta cargada con los elementos radioactivos.

Por lo tanto, la invencion rompe con la practica habitual con vistas a transferir, uno por uno, los elementos radioactivos que se encuentran bajo el agua hacia un embalaje seco. Esto es posible mediante la utilizacion de una cesta con blindaje radiologico en la que se alojan varios elementos radioactivos cuando aun se encuentran bajo el agua, extrayendose a continuacion esta cesta de la piscina para almacenarse en el embalaje, con objeto de su almacenamiento y/o transporte de estos elementos radioactivos.

De manera convencional, se entiende por “cesta” una estructura abierta que no esta en absoluto disenada para llevar a cabo el confinamiento de los elementos radioactivos que se almacenan en su interior. Por el contrario, la cesta esta disenada para dejar salir el agua durante la extraccion de la piscina. Por lo tanto, no esta previsto

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preferiblemente sistema alguno de cierre en la cesta, garantizandose el confinamiento de los elementos radioactivos unicamente mediante el embalaje.

Dado que la cesta sirve de medio de traslado de los elementos radiactivos entre la piscina y el embalaje, ya no se requiere cuevano de traslado como en la tecnica anterior. Por lo tanto, esto permite disminuir los costes de utilizacion del procedimiento de carga. Estos costes se reducen asimismo gracias a la optimizacion del tiempo de intervencion, que es reducido por el hecho de cargar simultaneamente varios elementos radioactivos en el embalaje, pero tambien porque ya no es necesario realizar un abordaje del cuevano contra el embalaje. Esta reduccion del tiempo de empleo se traduce tambien directamente por una reduccion del tiempo de exposicion de los operarios a la radiacion.

Preferiblemente, cada elemento radioactivo reposa por gravedad en su cesta de almacenamiento. Este diseno facilita la etapa de carga en piscina de los elementos radioactivos en la cesta.

Preferiblemente, cada cesta presenta una pluralidad de alojamientos en cada uno de los cuales se almacena uno de los elementos radioactivos.

Preferiblemente, las etapas (a) a (c) estan representadas varias veces, de manera que se carguen varias cestas en dicho embalaje. El hecho de prever varias cestas permite reducir el tamano de las mismas y aporta, especialmente, una respuesta satisfactoria a las limitaciones de explotacion ligadas al escaso volumen disponible en la piscina para recibir las cestas.

Las cestas alojadas en el embalaje definen entonces conjuntamente, preferiblemente, una superficie lateral exterior sensiblemente complementaria de la superficie lateral de una cavidad del embalaje en la que estan alojadas. Por lo tanto, una vez almacenadas en la cavidad, las cestas estan perfectamente sujetas en posicion en esta misma cavidad, mediante complementariedad de forma. Esta particularidad puede elegirse asimismo cuando una unica cesta esta destinada a ir alojada en la cavidad del embalaje, cualquiera que sea la forma de esta cavidad, a la que se puede adaptar la superficie lateral exterior de la o de las cestas.

Preferiblemente, tambien estan previstos medios de proteccion radiologica que equipan el embalaje. Por lo tanto, vienen a anadirse a aquellos que equipan la cesta de almacenamiento. Naturalmente, los medios de proteccion radiologica que equipan la cesta y el embalaje estan previstos para responder a los criterios normativos de transporte y/o almacenamiento de los elementos radioactivos.

Preferiblemente, el embalaje se cierra por medio de una tapa despues de cargar dicha cesta cargada con los elementos radioactivos en la cavidad del embalaje. Por lo tanto, esta cesta esta dedicada a permanecer para siempre en el embalaje durante el transporte y/o el almacenaje de los elementos radiactivos, con objeto de formar un contenedor con el mismo.

Preferiblemente, cada cesta de almacenamiento aloja entre cinco y diez elementos radioactivos. Por lo tanto, cuando hay previstas dos cestas para ir alojadas en una misma cavidad de embalaje, este ultimo esta previsto para contener entre diez y veinte elementos radiactivos.

Preferiblemente, dichos elementos radioactivos son guias de racimo usadas o ensamblajes de combustible irradiados. Sin embargo, otros tipos de elementos radioactivos pueden verse afectados sin salir del marco de la invencion.

Finalmente, la invencion tiene asimismo por objeto un procedimiento de transporte y/o de almacenamiento de elementos radioactivos que comprende, antes de dicho transporte y/o almacenamiento, el empleo del procedimiento de carga descrito anteriormente. Este transporte por via publica y/o almacenamiento en planta se efectua en consecuencia con la cesta blindada, cargada con los elementos radioactivos, alojada en el embalaje previsto al efecto.

Otras caracteristicas y ventajas de la invencion apareceran en la siguiente descripcion detallada no limitativa.

Breve descripcion de los dibujos

Esta descripcion se efectua con relacion a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 representa una vista en corte de una parte de un reactor nuclear;

- la figura 2 representa una primera etapa de un modo de realizacion preferido del procedimiento segun la invencion, con vistas a la colocacion, en piscina, de guias de racimo en dos cestas de almacenamiento blindadas;

- la figura 3 representa una vista detallada en perspectiva de las cestas de almacenamiento de la figura anterior, cargadas de guias de racimo;

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- las figuras 4 a 5 representan una etapa posterior del procedimiento, con vistas a cargar las cestas de almacenamiento en un embalaje;

- la figura 6 representa una vista en corte transversal tomada segun el plano P de la figura 5;

- la figura 7 representa una vista en perspectiva de una cuarta parte del contenedor formado por el embalaje y las cestas de almacenamiento alojadas en el mismo; y

- la figura 8 es una vista ampliada de una parte de la de la figura 7, en la que se han anadido cotas.

Exposicion detallada de modos de realizacion preferidos

En primer lugar, con referencia a la figura 1, se muestra un reactor nuclear 1 del tipo con agua presurizada, segun una configuracion clasica que se describe brevemente a continuacion.

El reactor comprende una cuba 2 en cuyo fondo estan almacenados ensamblajes de combustible nuclear 4, que forman el corazon del reactor. Una placa superior de corazon 6 recubre los ensamblajes 4 y separa estos ultimos de una serie de guias de racimo 8 cada una alineada con un ensamblaje de combustible 4. Las guias 8, en forma general de vaina, presentan un diseno en dos partes, es decir una parte superior 8a y una parte inferior 8b unidas una a otra por medio de una brida 42. Las guias de racimo estan solidarizadas mediante esta brida 42 a una placa soporte de guias de racimo 10, para formar conjuntamente los Equipos Internos Superiores, asimismo denominados “EIS”. Finalmente, un racimo de control 12 esta asociado a cada una de las guias de racimo, siendo comandado por un mecanismo de comando 14 situado en parte por encima de la tapa 16 de la cuba.

Los racimos de control 12, tambien denominados racimos de comando, sirven para pilotar el reactor 1. Estan formados por varias barras fabricadas con metales que absorben neutrones, y alojadas mediante deslizamiento en las guias de racimo 8. Dado que la reaccion en cadena del reactor produce un exceso de neutrones, los racimos permiten el ajuste de la potencia. Ademas, en caso de incidente, estan en condiciones de detener muy rapidamente la reaccion nuclear insertandose mediante gravedad entre las barras de combustible de los ensamblajes 4, mediante deslizamiento a traves de sus guias de racimo 8.

Debido a su posicionamiento por encima de los ensamblajes 4 en el reactor, la parte inferior de las guias de racimo 8 esta fuertemente activada durante el funcionamiento del reactor. En consecuencia, esta parte presenta un elevado nivel de radiacion gamma.

En el resto de la descripcion, se describe un modo de realizacion preferido del procedimiento segun la invencion, con vistas a la carga de las guias de racimo 8 en un embalaje. Este procedimiento se emplea cuando las guias 8 estan usadas y deben sustituirse por guias de racimo nuevas.

En primer lugar, se observa que el conjunto de los EIS se extrae previamente del reactor, y se almacena en una piscina de trabajo al lado de la cuba. A continuacion, se desolidarizan las guias 8 de la placa soporte 10 (mostrada en la figura 1), y se almacenan en una o varias cestas de almacenamiento 30, especificas de la presente invencion. Previamente, estas cestas pueden servir de dispositivos de almacenamiento para las guias de racimo nuevas destinadas a sustituir las guias usadas en el reactor. Por lo tanto, las guias nuevas se intercambian con las guias usadas 8 a medida del traslado de estas ultimas hacia las cestas 30.

Cada cesta de almacenamiento presenta medios de proteccion radiologica, esencialmente frente a la radiacion gamma. Estos medios adoptan aqui la forma de una pared lateral gruesa 32 de acero o material analogo, destinada a recubrir la parte inferior activada de las guias de racimo. En esta solucion con dos cestas 30, cada una de las dos paredes 32 presenta una seccion semicircular.

Cada cesta 30 define una pluralidad de alojamientos 34 en cada uno de los cuales esta destinado a alojarse una guia de racimo 8, como se puede observar en la figura 2. Presenta una placa de cabezal 36 en la que se abren todos los alojamientos 34, participando asimismo esta placa en la sujecion de las vainas 38 que definen los alojamientos y se extienden en sensiblemente toda la altura de la cesta. Como se ha indicado anteriormente, en la parte inferior de la cesta 30, la pared lateral de blindaje 32 rodea las vainas 38, como se observa en las dos cestas aumentadas de la figura 3. En estas cestas 30, estan previstas ademas una o varias placa intermedias 40 de sujecion de las vainas 38, asi como una placa 41 de cierre de la zona sensible ensamblada en el extremo superior de la pared gruesa 32. Esta placa 41, asimismo atravesada por las vainas 38, sirve asimismo de proteccion radiologica frente a la radiacion gamma.

Las guias de racimo usadas 8 se almacenan, por lo tanto, una por una en las cestas blindadas 30, siempre bajo el agua. Para ello, se emplean medios clasicos de manipulacion para extraer cada guia del rack 20, y para almacenarla a continuacion en uno de los alojamientos 34 de las cestas. A tal efecto, cada cesta presenta aqui siete alojamientos 34, de manera a recibir siete guias de racimo desgastadas 8.

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Una vez almacenada en su alojamiento de cesta 34, cada guia 8 tiene unicamente su parte inferior 8b sumergida en la cesta, permaneciendo su parte superior 8a no activada en saliente hacia arriba a partir de la placa de cabezal 36. Se observa que la union mecanica 42 entre la parte inferior y la parte superior de cada guia puede servir de tope contra esta placa de cabezal 36, con el fin de que la guia repose por gravedad en la cesta. Alternativamente, el extremo inferior de la guia podria venir en apoyo contra la placa de fondo de la cesta, no prevista en las realizaciones de las figuras 2 y 3. En este ultimo caso, el fondo estaria perforado por una o varias aberturas para permitir vaciar y secar posteriormente el contenedor.

Asimismo, se observa que la pared lateral de blindaje 32 no se extiende en toda la altura de la parte inferior 8a de las guias de racimo, sino solo en la parte inferior mas activada.

Una vez cargada una de las cestas 30 con sus siete guias de racimo 8, esta se extrae de la piscina siempre con la ayuda de medios de manipulacion convencionales, para ser introducida a continuacion en la cavidad 44 de un embalaje 50. A tal efecto, las vainas 38 de las cestas 30 estan disenadas para dejar escapar el agua durante la extraccion de la piscina y evitar cualquier zona de retencion de agua nefasta para el secado de la cavidad del embalaje una vez cargada. Durante la extraccion de la cesta fuera de la piscina, esta cesta cargada con las guias de racimo no esta rodeada de ningun otro elemento. En particular, esta equipada con sus propios medios de proteccion radiologica, por lo que no necesita ser almacenada en un embalaje o similar para ser extraida de la piscina.

El embalaje 50 representado en las figuras 4 a 7 presenta un diseno clasico, es decir que comprende un fondo 52, un cuerpo lateral 54 y una tapa 56, con sus extremos opuestos pudiendo estar equipados con capos amortiguadores 58. El cuerpo lateral 54 forma asimismo medios de proteccion radiologica frente a la radiacion gamma, mediante un fuerte grosor de material en los lugares afectados, siendo este material preferiblemente acero.

Por lo tanto, el embalaje 50 define la cavidad 44 en la que las dos cestas cargadas 30 estan destinadas a ir alojadas, y conservadas para las operaciones posteriores de transporte por la via publica y/o de almacenamiento en planta. La cavidad 44 esta entonces disenada para realizar el confinamiento de los elementos radioactivos que tiene alojados, sin que la cesta contribuya a la realizacion de esta funcion. La figura 4 muestra la carga de la primera cesta 30, que se opera preferiblemente a la vertical desde la abertura superior del cuerpo lateral 54. La figura 4’ muestra el embalaje con la primera cesta 30 cargada en la cavidad 44, mientras que la figura 5 muestra este mismo embalaje tras la carga de la segunda cesta 30, tambien realizado preferiblemente a la vertical. Una vez cargadas en la cavidad 44, estas cestas 30 reposan por gravedad en el fondo 52 del embalaje.

Como se ha esquematizado en la figura 6, una vez las cestas 30 alojadas en el embalaje, las dos paredes 32 definen conjuntamente una superficie lateral exterior de seccion circular, sensiblemente complementaria de la superficie lateral 60 de la cavidad 44 del embalaje. Esto permite a las cestas 30 sujetarse en posicion en esta misma cavidad, mediante simple complementariedad de forma.

A continuacion, se cierra la cavidad 44 mediante la tapa 56 del embalaje, como se muestra en la figura 7, encerrando asi las cestas cargadas 30 en esta cavidad, para poder, a continuacion, transportar y/o almacenar las guias usadas 8 por medio de este contenedor formado por el embalaje 50 y las cestas 30.

En la figura 8, se muestra la parte inferior de este contenedor, que comprende los medios de proteccion radiologica previstos en el embalaje 50 y las cestas 30.

A partir del fondo 52 del embalaje, en una altura d1, la pared lateral gruesa 32 de las cestas y la parte inferior maciza 54a del cuerpo lateral 54 se superponen radialmente, ofreciendo una proteccion radiologica maxima alrededor de la parte inferior activada de las guias de racimo. Esta altura puede ser del orden de 1.100 mm, para un grosor global de blindaje del orden de 215 mm, de los que 85 mm son procedentes de la pared 32 y 130 mm proceden de la parte inferior maciza 54a del cuerpo lateral 54. A continuacion, el contenedor se prolonga en una altura d2 en la que se mantiene el grosor de la pared lateral 32 de las cestas, pero solo dos virolas concentricas 54b forman el blindaje del cuerpo lateral 54. Estas dos virolas 54b presentan por ejemplo, cada una, un grosor del orden de 30 mm, y el espacio anular situado entre las mismas esta eventualmente relleno de una espuma 54c. Esta configuracion con dos virolas concentricas se conserva hasta la proximidad del extremo superior del embalaje, mientras que las paredes 32 se detienen a nivel de la placa 41.

Por supuesto, el experto en la materia puede aportar diversas modificaciones a la invencion que se acaba de describir, unicamente a modo de ejemplos no limitativos.

Claims (9)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento de carga de elementos radioactivos (8) en un embalaje (50), que comprende las siguientes etapas sucesivas:

   (a) colocacion, en piscina, de una pluralidad de elementos radioactivos (8) en una cesta de almacenamiento (30) equipada con medios de proteccion radiologica (32);

   (b) extraccion, fuera de la piscina, de la cesta (30) cargada con los elementos radioactivos (8); y

   (c) carga en el embalaje (50) de dicha cesta (30) cargada con los elementos radioactivos (8).
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que cada elemento radioactivo (8) reposa por gravedad en su cesta de almacenamiento (30).
3. 3. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las etapas (a) a (c) se repiten varias veces, de manera que se carguen varias cestas (30) en dicho embalaje.
4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 3, en el que las cestas (30) alojadas en el embalaje (50) definen conjuntamente una superficie lateral exterior sensiblemente complementaria de la superficie lateral (60) de una cavidad (44) del embalaje en la que se alojan.
5. 5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que estan asimismo previstos medios de proteccion radiologica (54a, 54b) que equipan el embalaje (50).
6. 6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el embalaje (50) se cierra mediante una tapa (56) tras la carga de dicha cesta (30) cargada con los elementos radioactivos (8), en la cavidad (44) del embalaje.
7. 7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada cesta de almacenamiento (30) aloja entre cinco y diez elementos radioactivos (8).
8. 8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos elementos radioactivos son guias de racimo usadas (8) o ensamblajes de combustible irradiados.
9. 9. Procedimiento de transporte y/o de almacenamiento de elementos radioactivos (8) que comprende, antes de dicho transporte y/o almacenamiento, el empleo del procedimiento de carga segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.