ES2641515T3 - Contenedor de almacenamiento de combustible irradiado que comprende unos rieles amortiguados de guía de estuche - Google Patents
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Description
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DESCRIPCION
Contenedor de almacenamiento de combustible irradiado que comprende unos rieles amortiguados de guia de estuche
Campo tecnico
La presente invencion se refiere al campo de los paquetes de almacenamiento de combustible irradiado, que comprenden un contenedor asi como un estuche que asegura el confinamiento del combustible irradiado y que esta alojado en la cavidad definida por el contenedor.
Estado de la tecnica anterior
El contenedor de un paquete de almacenamiento de combustible irradiado esta destinado generalmente a habilitarse verticalmente durante el almacenamiento. Sin embargo, previamente al almacenamiento, la carga del estuche de confinamiento en la cavidad del contenedor puede efectuarse con este ultimo habilitado horizontalmente.
Para facilitar la introduccion del estuche, el contenedor puede estar equipado interiormente con rieles de guia del estuche, sobre los que se apoya este estuche cuando se desliza en la cavidad.
Una vez realizada esta operacion, la cavidad de alojamiento del estuche se cierra mediante la cubierta (o el fondo amovible) del contenedor, luego el paquete se gira a 90° para adoptar su posicion vertical de almacenamiento.
Para poder responder a las exigencias reglamentarias de almacenamiento, el paquete debe superar en concreto la prueba llamada de “accidente de avion”. Esta prueba puede simularse mediante un impacto de muy alta intensidad que sucede exteriormente sobre el cuerpo lateral del contenedor. Es necesario por tanto demostrar que el estuche, que asegura el confinamiento del combustible irradiado, permanezca estanco despues de este impacto.
Se ha identificado que la presencia de los rieles de guia era una fuente de alto riesgo de rotura de la estanqueidad del estuche, sobre todo cuando el impacto se situa sobre la parte del contenedor que lleva estos rieles. Para resolver este problema, es posible reforzar mas el contenedor y/o protegerlo con unos medios amortiguadores suplementarios, colocados exteriormente alrededor del cuerpo lateral de este contenedor.
Sin embargo, estas medidas pueden resultar insuficientes para responder al ensayo de accidente de avion, y generan por otra parte un volumen y una masa global extremadamente elevados, incompatibles con las limitaciones de explotacion.
Cabe senalar que este problema con respecto a los rieles de guia puede hallarse igualmente durante un seismo, durante el que los golpes repetidos pueden llevar a danar el estuche de confinamiento, hasta llevar a una rotura de estanqueidad. Ademas, este problema no solo esta asociado a los rieles de guia para la introduccion del estuche en la horizontal en la cavidad del contenedor, sino puede suceder igualmente con cualquier conjunto que forme un riel de guia previsto para la introduccion del estuche en la vertical en esta misma cavidad. Un paquete que comprende un contenedor de almacenamiento asi como un estuche de confinamiento se divulga por ejemplo por el documento US2005/0173432.
Descripcion de la invencion
La invencion tiene por tanto como objetivo remediar al menos parcialmente los inconvenientes mencionados anteriormente, relativos a las realizaciones de la tecnica anterior.
Para ello, la invencion tiene por objeto un paquete segun el objeto de la reivindicacion 1.
Breve descripcion de los dibujos
Esta descripcion se hara con relacion a los dibujos adjuntos entre los que;
- la figura 1 representa una vista en perspectiva de un paquete segun un modo de realizacion preferido de la presente invencion, en posicion vertical de almacenamiento;
- la figura 2 representa una vista en perspectiva del contenedor del paquete mostrado en la figura anterior, en posicion horizontal de carga del estuche;
- la figura 3 representa una vista en seccion transversal del contenedor mostrado en la figura anterior, con la cavidad del contenedor que recibe el estuche;
- la figura 4 representa una vista en perspectiva de una parte del contenedor que muestra uno de los conjuntos que forman rieles de guia especificos para la presente invencion;
- la figura 5 es una vista en seccion tomada segun la linea V-V de la figura 3;
- la figura 6 es una vista en seccion tomada a lo largo de la linea VI-VI de la figura 5;
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- la figura 6a es una vista segun la flecha F1 de la figura 5, con la cuna de centrado del estuche retirada;
- la figura 6b es una vista segun la flecha F2 de la figura 5;
- la figura 7 es una vista similar a la de la figura 6a, con la cuna de centrado del estuche representada;
- la figura 8 representa una vista que esquematiza el comportamiento del conjunto que forma un riel de guia, en
caso de golpe que sucede exteriormente sobre el cuerpo lateral del contenedor;
- la figura 8a representa de manera esquematica un juego lateral entre el conjunto que forma un riel de guia y las paredes laterales de su alojamiento;
- la figura 9 es una vista similar a la de la figura 6a, con el conjunto que forma un riel de guia que se presenta segun otro modo de realizacion contemplado;
- la figura 10 es una vista similar a la de la figura 5, con el conjunto que forma un riel de guia que se presenta segun otro modo de realizacion contemplado;
- la figura 11 es una vista en seccion tomada a lo largo de la linea XI-XI de la figura 10; y
- la figura 12 es una vista desde arriba de la de la figura 10.
Exposicion detallada de modos de realizacion particulares
Con referencia primero a las figuras 1 y 2, se representa un paquete 100 de almacenamiento de materias radioactivas que se presenta en la forma de un modo de realizacion preferido de la presente invencion. El paquete esta destinado a contener combustible irradiado. Incluye un contenedor 1 que recibe un estuche de confinamiento 3
que contiene el combustible irradiado. Se trata preferentemente de lapices de combustible irradiado,
preferentemente agrupados en el seno de uno o varios ensamblajes de combustible nuclear.
El contenedor 1 incluye globalmente un cuerpo lateral hueco 2 de forma cilindrica y que define una cavidad 4 para recibir el estuche 3, una cubierta de cabeza amovible 6 que cierra la cavidad 4 a la altura de un extremo alto 2a del cuerpo 2, asi como un fondo de contenedor 8 que cierra la cavidad 4 a la altura del otro extremo del cuerpo lateral 2, llamado extremo bajo 2b. El fondo puede realizarse de una sola pieza con el cuerpo lateral.
De manera conocida por el experto en la materia, el estuche 3 (del ingles “canister”), llena un parte muy grande de la cavidad 4. Habitualmente, ello se traduce por el hecho de que en un plano de cualquier seccion transversal del contenedor 1 y del estuche 3, como el de la figura 3, la relacion entre la superficie del estuche 3 delimitada por su superficie exterior, y la superficie de la cavidad 4 delimitada por su superficie interior 22, es superior a 0,8.
Como se conoce por el experto en la materia, en un contenedor de almacenamiento de este tipo, preferentemente larga duracion, la cavidad 4 no constituye un recinto de confinamiento para las materias radioactivas, definiendose este recinto efectivamente por el mismo estuche. Sin embargo, la concepcion de este contenedor asegura las funciones habituales de proteccion de neutrones, de proteccion contra la radiacion gamma, y de resistencia mecanica. Para ello, se puede prever en particular que el espesor del cuerpo lateral hueco 2 sea de al menos 200 mm, y realizado de acero.
El cuerpo lateral 2 se extiende alrededor del eje longitudinal 12 del contenedor, sobre el que esta centrada igualmente la abertura de la cavidad situada en el lado opuesto del fondo 8.
El contenedor 1 comprende por otra parte una pluralidad de organos de manutencion 14, igualmente llamados gorrones de manutencion, destinados a cooperar con una viga de elevacion (no representada) para permitir el desplazamiento / el giro del contenedor. Son preferentemente cuatro o mas, distribuidos en la proximidad de los extremos alto y bajo del cuerpo lateral 2, del que sobresalen radialmente hacia el exterior.
Por otra parte, el contenedor 1 comprende unos medios de ventilacion que permiten una circulacion de aire por conveccion entre la cavidad 4 y el exterior del contenedor, cuando el mismo esta en posicion vertical. Estos medios especificos, que aseguran una circulacion de aire que permite recolectar y evacuar una parte del calor liberado por las materias radioactivas contenidas en el estuche, pueden realizarse de cualquier modo conocido por el experto en la materia. A modo indicativo, unos orificios pasantes 17 pueden practicarse a la altura de los extremos superior e inferior del contenedor, para hacer comunicar el exterior de este ultimo con la cavidad 4. Estos orificios pasantes 17 pueden realizarse por ejemplo en los extremos alto 2a y bajo 2b del cuerpo 2, como lo muestran las figuras 1 y 2. De este modo, como se ha esquematizado por las flechas en estas mismas figuras, el aire exterior transita a traves del cuerpo de contenedor 2 por los orificios pasantes 17 del extremo bajo 2b, para penetrar luego en el seno de un espacio anular libre entre el estuche 3 y la pared interna de la cavidad 4, luego extraerse por orificios analogos 17 previstos en el extremo superior de cuerpo 2.
La figura 4, en la que la cubierta 6 ha sido retirada por razones de claridad, muestra que la superficie interior 22 del cuerpo lateral 2 que delimita la cavidad 4 esta equipada con medios que permiten ayudar el estuche a deslizarse con respecto al cuerpo lateral 2 durante su carga en la cavidad 4. A modo indicativo, cabe senalar que la introduccion puede operarse alternativamente desde un fondo amovible del contenedor, sin salirse del marco de la invencion.
Los medios 15 que permiten ayudar el estuche a deslizarse son especificos para la presente invencion y van a detallarse haciendo referencia a las figuras siguientes.
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Primero con referenda mas especificamente a las figuras 3 a 6, se muestra que el contenedor incluye dos conjuntos 15 que forman unos rieles de guia del estuche para su introduccion en la cavidad 4. Estos dos conjuntos 15 estan espaciados circunferencialmente el uno del otro, por ejemplo en un angulo comprendido entre 5 y 30° centrado sobre el eje 12. Estos conjuntos, de forma longilinea, se extienden paralelamente a este mismo eje 12. Estan alojados cada uno en parte en un vaciamiento 20 del cuerpo lateral, y sobresalen de este ultimo en el interior de la cavidad 4, es decir que se extienden radialmente hacia el interior mas alla de la superficie 22 del cuerpo lateral 2 que delimita la cavidad 4. El vaciamiento 20 es un alojamiento sustancialmente paralelepipedico que se extiende paralelamente al eje 12, sobre sustancialmente toda la longitud de la cavidad.
Los dos conjuntos 15 en cuestion son los que estan situados mas abajo cuando el contenedor 1 descansa horizontalmente, en la posicion de carga del estuche 3. Preferentemente estan habilitados simetricamente con respecto a un plano vertical mediano que integra el eje 12.
En el modo de realizacion preferido representado, cada conjunto 15 comprende una parte radialmente interior 24 que forma un riel, realizado de acero. Un revestimiento de deslizamiento 26 puede aplicarse, por ejemplo de acero inoxidable duro. Por supuesto, este revestimiento tiene como funcion favorecer el deslizamiento del estuche sobre los conjuntos 15 durante su introduccion en la cavidad, preferentemente implementada con el contenedor en la horizontal como se ha esquematizado en las figuras 2 y 3.
Cada conjunto incluye igualmente un elemento amortiguador 28, preferentemente realizado de aluminio o en una de sus aleaciones. Este elemento 28 esta alojado al menos en parte en el vaciamiento 20, estando habilitado entre el cuerpo lateral 2 y el riel 24, tal y como se puede ver mejor en la figura 5. Este elemento amortiguador de golpe 28 esta concebido para amortiguar, por deformacion plastica, un golpe lateral entre el cuerpo 2 y el estuche de confinamiento 3. Tambien, aunque los conjuntos 15 sobresalgan en la cavidad 4 con el fin de cumplir su funcion primera de guia del estuche durante su introduccion en el contenedor, los riesgos de dano de este estuche de confinamiento estan limitados por el elemento amortiguador de golpe 28 deformable plasticamente.
El elemento amortiguador de golpe 28 se extiende en el interior del vaciamiento 20, en una forma de barra continua sobre toda la longitud del conjunto 15. Como alternativa, se puede tratar de varios tramos de amortiguador habilitados punta con punta segun la direccion longitudinal del riel 24, que es muy preferentemente continuo sobre toda su longitud, es decir sobre toda la longitud del conjunto 15. A tal efecto, cabe senalar que cada conjunto se extiende sobre una parte muy grande del contenedor. Tal y como se puede ver en la figura 5, cada conjunto 15 se extiende segun la direccion del eje longitudinal 12 sobre una longitud “L” correspondiente a al menos un 70 % de la altura “H” de la cavidad 4, precisandose sin embargo que se puede contemplar un porcentaje que va hasta un 90 % o mas.
El montaje de cada conjunto 15 sobre el cuerpo lateral 2 se realiza con la ayuda de dos cunas de retencion 30 colocadas respectivamente en los extremos del vaciamiento 20. Estas cunas 30 estan preferentemente soldadas al cuerpo lateral 2, como lo muestran las soldaduras en U 34 de las figuras 6a y 6b. Ademas, los extremos del riel 24 y las cunas 30 estan conectados de dos en dos mediante una conexion con complementariedad de forma 36, en este documento una conexion en cola de milano.
Como se muestra en la figura 5, el elemento amortiguador 28 esta habilitado con juego axial entre la cuna de cabeza 30 y la cuna de fondo 30, para poder dilatarse libremente segun la direccion longitudinal del conjunto 15, relativamente al cuerpo 2 y al riel 24. En otros terminos, sencillamente el elemento amortiguador 28 esta encajado axialmente con juego, y se retiene radialmente apretandose entre el fondo del vaciamiento 20 y el riel 24.
Con referencia a la figura 6, se muestra que el riel 24 y el elemento amortiguador de golpe 28 estan conectados el uno al otro mediante una conexion con complementariedad de forma 37, en este documento una conexion en cola de milano. La conexion 37 se situa ligeramente mas en el interior que la superficie de delimitacion 22 de la cavidad 4. Tambien, es una parte muy grande del elemento amortiguador 28 la que se situa en el vaciamiento 20, y mas precisamente, la casi totalidad del mismo con la excepcion de su extremo interior en forma de cola de milano, macho o hembra. Con esta union 37, un movimiento relativo longitudinal puede producirse entre el riel 24 y el elemento amortiguador 28, segun una amplitud limitada, pero que permite enfrentarse al fenomeno de dilatacion diferencial entre estos dos elementos 24, 28.
De vuelta a la figura 6a, cabe senalar que el riel 24 se pone fijamente sobre la cuna de retencion 30 situada en el lado en el que se introduce el estuche. En el modo de realizacion descrito, es por tanto la cuna situada en el lado de la cubierta. La fijacion se efectua por ejemplo por una soldadura 38 a lo largo de la interfaz en cola de milano. Por el contrario, a todo lo largo del resto del riel 24 a partir de este extremo de riel situado en la proximidad de la cubierta del contenedor, el riel esta habilitado libre en traslacion segun la direccion longitudinal con respecto al elemento amortiguador 28. Ocurre lo mismo con la otra cuna 30, como se puede ver en la figura 6b que muestra la conexion 36 que ofrece un grado de libertad de traslacion entre el riel 24 y esta cuna 30.
Por consiguiente, el riel 24 es libre en traslacion con relacion al amortiguador 28 hasta su otro extremo, lo que permite gestionar ademas el problema de la dilatacion diferencial entre estos dos elementos, limitar los riesgos de
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pandeo del riel 24 durante la operacion de carga del estuche. En efecto, durante esta introduccion, el riel puede alargarse entonces libremente en direccion del fondo, relativamente al elemento amortiguador 28 y a la cuna 30 situada en el lado opuesto de la abertura de la cavidad dedicada a la introduccion del estuche.
Las figuras 5 y 7 muestran que una cuna de centrado 40 esta puesta en la parte delantera del extremo de cabeza del riel 24, en superposicion sobre la cuna de retencion 30 a la que esta ensamblada preferentemente por una soldadura 42, habilitada en la interfaz delantera entre estas dos cunas 30, 40. Otra soldadura esta prevista igualmente en la interfaz entre el extremo de cabeza del riel 24 y esta cuna de centrado 40 que permite, gracias a su superficie inclinada, autocentrar el estuche 3 durante la fase inicial de carga del estuche. La cuna 40 esta situada preferentemente en totalidad en la cavidad 4, es decir deportada radialmente hacia el interior con respecto a la superficie 22.
La figura 8 representa una vista que esquematiza el comportamiento del conjunto 15 en caso de golpe que sucede exteriormente sobre el cuerpo lateral 2 del contenedor, que simula por ejemplo el accidente de un avion sobre el paquete. Un comportamiento analogo puede producirse igualmente en caso de seismo que provoca unos golpes repetidos de intensidad elevada.
Tras un impacto exterior 50 sobre el cuerpo lateral 2 que provoca su desplazamiento y/o su deformacion, los esfuerzos transmitidos al estuche estan absorbidos/filtrados en parte por el aplastamiento plastico del elemento amortiguador 28 entre el estuche 3 y el fondo del vaciamiento 20 del cuerpo lateral 2. En otros terminos, en caso de golpe exterior de intensidad superior a un valor determinado, el elemento amortiguador 28 constituye una zona de deformacion plastica privilegiada entre el estuche 3 y el cuerpo 2. Para favorecer el aplastamiento del conjunto que forma un riel de guia 15, este ultimo se monta con juego lateral en su alojamiento 20. Unos juegos laterales 31 de este tipo se han esquematizado en la seccion transversal de la figura 8a. Permiten en efecto a la parte 15a del conjunto 15, situada en el alojamiento 20, aplastarse convenientemente sin estar obstaculizados por las paredes laterales del alojamiento. Durante una caida, el aplastamiento de la parte 15a, que esta constituida preferentemente por completo por el elemento amortiguador 28, conduce a una expansion lateral del conjunto 15 y por tanto a un consumo de los juegos laterales 31.
A modo indicativo, la suma de estos juegos puede ser superior a 1 o 2 mm. Alternativamente, un unico juego podria preverse en vez de dos, sin salirse del marco de la invencion.
En cualquier caso, se preve que en un plano de seccion transversal del conjunto 15, como el de la figura 8a, la relacion entre la superficie de la parte 15a situada en el alojamiento 20, y la superficie de este alojamiento, es inferior a 0,9.
Esta relacion se observa en al menos un 70 % de la longitud del riel 15, pero obviamente no se respeta a la altura de las cunas 30 que llenan por completo el alojamiento 20.
Ahora con referencia a la figura 9, se representa otra realizacion posible para el conjunto 15. Este ultimo se realiza primero de una sola pieza. Forma de este modo en su totalidad un elemento amortiguador conformado para cumplir la funcion de riel, aunque el revestimiento de deslizamiento 26 puede conservarse en su extremo interior. Ademas, el conjunto 15 sobresale por completo a partir de la superficie interior 22 de delimitacion de la cavidad 4, y ya no parcialmente insertado en un vaciamiento del cuerpo lateral 2 del contenedor.
Ahora con referencia a las figuras 10 a 12, se representa otra realizacion posible para los conjuntos 15 que forman rieles de guia. Se trata preferentemente de una concepcion seleccionada para los conjuntos que no sean los dos conjuntos 15 de la parte inferior mostrados en las figuras 3 y 4 y descritos anteriormente. Estos otros conjuntos, habilitados todo alrededor de la cavidad 4, estan referenciados 15’ en estas figuras 3 y 4. A continuacion, sin embargo se describiran con la referencia 15 para la descripcion de las figuras 10 a 12.
Cada conjunto 15 se realiza igualmente de una sola pieza formando integralmente el elemento amortiguador. Es libre en traslacion relativamente al cuerpo 2, segun la direccion longitudinal del riel. Se coloca tambien en un alojamiento 20 de este cuerpo 2, reteniendose sencillamente en sus extremos en este cuerpo por dos bridas de fijacion 30a. Para ello, las bridas 30a se sueldan preferentemente al cuerpo 2, y presentan una patilla 51 de retencion que presiona el conjunto 15 en el fondo del alojamiento 20. Para la dilacion termica del conjunto 15, unos juegos axiales estan previstos entre este ultimo y las bridas 30a igualmente habilitadas en el alojamiento 20 del cuerpo de contenedor 2.
La patilla 51 de las bridas de fijacion 30a se aplica entre dos salientes exteriores longitudinal 52 del conjunto 15, caminando estos salientes 52 cada uno segun la direccion longitudinal del riel.
Por supuesto, diversas modificaciones pueden aportarse por el experto en la materia a la invencion que acaba de describirse, unicamente a modo de ejemplos no limitativos.
Claims (13)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Paquete (100) que comprende un contenedor de almacenamiento (1) asi como un estuche (3) de confinamiento de combustible irradiado, comprendiendo el contenedor un cuerpo lateral (2) que se extiende alrededor de un eje longitudinal (12) del contenedor e incluyendo una superficie interior (22) que delimita una cavidad de alojamiento (4) en la que esta colocado el estuche (3), comprendiendo el contenedor ademas al menos un conjunto (15) que forma un riel de guia del estuche en la cavidad, estando el conjunto (15) montado en el cuerpo lateral (2) y sobresaliendo al menos parcialmente en la cavidad de alojamiento (4) a partir de dicha superficie interior (22) del cuerpo lateral (2), caracterizado por que dicho conjunto que forma un riel de guia (15) incluye un elemento amortiguador de golpe (28) concebido para amortiguar, por deformacion plastica, un golpe lateral entre el contenedor (1) y el estuche de confinamiento (3), y por que en cualquier plano de seccion transversal del contenedor (1) y del estuche (3), la relacion entre la superficie del estuche (3) delimitada por su superficie exterior, y la superficie de la cavidad (4) delimitada por su superficie interior (22), es superior a 0,8.
- 2. Paquete segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicho conjunto que forma un riel de guia (15) se extiende segun la direccion del eje longitudinal (12) sobre una longitud (L) correspondiente a al menos un 70 % de la altura (H) de la cavidad de alojamiento (4) segun esta misma direccion.
- 3. Paquete segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado por que el conjunto que forma un riel de guia (15) es paralelo al eje longitudinal (12).
- 4. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una pluralidad de conjuntos que forman unos rieles de guia (15) espaciados circunferencialmente los unos de los otros sobre la superficie interior (22) del cuerpo de contenedor (2).
- 5. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento amortiguador de golpe (28) esta realizado de aluminio o en una de sus aleaciones.
- 6. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el conjunto que forma un riel de guia (15) esta habilitado en parte en un alojamiento (20) practicado en el cuerpo lateral (2).
- 7. Paquete segun la reivindicacion 6, caracterizado por que en un plano de seccion transversal del conjunto que forma un riel de guia (15), la relacion entre la superficie de la parte (15a) de este conjunto situada en el alojamiento (20), y la superficie de este alojamiento, es inferior a 0,9.
- 8. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el conjunto que forma un riel de guia (15) comprende una parte radialmente interior que forma un riel (24), asi como el elemento amortiguador (26) habilitado entre el riel y el cuerpo lateral de contenedor.
- 9. Paquete segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el riel esta provisto de un revestimiento de deslizamiento (26).
- 10. Paquete segun la reivindicacion 8 o la reivindicacion 9, caracterizado por que el riel (24) esta realizado de acero.
- 11. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el riel (24) y el elemento amortiguador de golpe (28) estan conectados el uno al otro mediante una conexion con complementariedad de forma (36).
- 12. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que el riel (24) esta puesto fijamente sobre el cuerpo lateral (2) en uno de sus extremos, y por que este mismo riel (24) esta habilitado libre en traslacion segun la direccion longitudinal del riel, con respecto al elemento amortiguador (28), hasta su otro extremo.
- 13. Paquete segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el estuche (3) contiene unos lapices de combustible irradiado, preferentemente agrupados en el seno de uno o varios ensamblajes de combustible nuclear.
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