ES2874346T3

ES2874346T3 - Sistema modular de purificación de agua para centrales nucleares

Info

Publication number: ES2874346T3
Application number: ES18725345T
Authority: ES
Inventors: David Arguelles; Michael J Little; Varrin, Jr
Original assignee: Dominion Engineering Inc
Current assignee: Dominion Engineering Inc
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2038-04-19
Also published as: JP7101687B2; CN110573464A; CN110573464B; US20210122653A1; WO2018195265A1; JP2020517909A; MX2019010264A; US11198630B2; EP3565786B1; KR102518985B1; EP3565786A1; KR20190138775A

Abstract

Un sistema (10) modular de purificación de agua para una central (20) nuclear, comprendiendo el sistema: una pluralidad de módulos (100, 250, 270, 300, 320, 340, 350) que pueden conectarse selectivamente entre sí en una pluralidad de configuraciones, donde la pluralidad de módulos incluye: un módulo (100) de bomba que incluye una entrada (100a) y una salida (100b), y está configurado para proporcionar un flujo de fluido al menos dos módulos de purificación configurados para ser conectados indistinta o simultáneamente al módulo (100) de bomba, y un módulo (450) de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible que comprende: un receptáculo (460) configurado para acoplar una boquilla (480a) inferior de un elemento combustible de la central; una salida (450b) en comunicación fluida con un interior del receptáculo, y configurada para conectarse a una entrada (100a, 250a, 270a, 300a, 320a, 340a, 350a) de al menos uno de la pluralidad de módulos de modo que el módulo (100) de bomba provoque un flujo de agua que fluya secuencialmente a través del elemento (480) combustible en una dirección de lavado a contracorriente, hacia el receptáculo (460), a través de la salida (450b) del módulo (450) de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible, y hacia al menos uno de la pluralidad de módulos; y al menos un transductor (500) ultrasónico montado en el receptáculo y conformado y configurado para dirigir la energía ultrasónica hacia una boquilla (480a) inferior de un elemento combustible (480) que está acoplado al receptáculo (460).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema modular de purificación de agua para centrales nucleares

Antecedentes

1. Campo de la invención

Varias realizaciones se identifican generalmente con los sistemas de purificación de agua utilizados en las centrales nucleares.

2. Descripción de la técnica relacionada

Los contaminantes presentes en el agua de las centrales nucleares (p. ej., PWR, BWR y CANDU), especialmente en las piscinas de combustible gastado, las vasijas del reactor y las cavidades del reactor, pueden causar problemas de claridad del agua que dificultan la eficiencia de las actividades normales de mantenimiento, aumentan la exposición de los trabajadores a la radiación, disminuyen la fiabilidad de los equipos de la central y/o suponen un reto para el control químico. Estos contaminantes pueden incluir productos de corrosión iónicos, coloidales y en partículas, sílice, gases radiactivos y no radiactivos, restos de mecanizado y/o especies biológicas.

El documento US2002/122525 describe un sistema y un método para eliminar y recoger partículas de un depósito lleno de agua mediante un filtro y una bomba, en el que la bomba funciona con un caudal reducido para mantener únicamente una pequeña caída de presión en el filtro. Al mantener una pequeña caída de presión, las partículas se aglomeran y pueden cargar el filtro en mayor medida que cuando el caudal es mayor. El filtro puede entonces ser aplastado y colocado en un contenedor de eliminación para su eliminación. En una realización alternativa, las partículas pueden acumularse en varios filtros de malla que operan a un caudal mayor y, a continuación, a medida que se carga cada filtro, el filtrado puede retrolavarse a un segundo filtro que opera a un caudal reducido. Los primeros filtros pueden reutilizarse repetidamente y los segundos pueden aplastarse y colocarse en un contenedor de eliminación.

El documento US2009/0252275 describe un método para limpiar un elemento combustible nuclear irradiado que incluye una técnica de mejora química que utiliza un aparato que incluye un alojamiento adaptado para acoplar un elemento combustible nuclear. Sobre el alojamiento se coloca un conjunto de transductores ultrasónicos para suministrar energía ultrasónica omnidireccional que emana radialmente para eliminar los depósitos del elemento combustible nuclear. Cualquier producto de corrosión que quede después de la limpieza ultrasónica del combustible tendrá superficies expuestas que son susceptibles de disolución química.

Resumen

Una o más realizaciones no limitantes proporcionan un sistema de purificación modular que facilita la eliminación eficiente de uno o más contaminantes. El sistema es modular y puede utilizarse con uno o más módulos de purificación, cada uno de los cuales puede configurarse en un factor de forma conveniente que aprovecha la infraestructura de la planta existente para manejar y almacenar el equipo de purificación y simplifica la gestión de los residuos radiactivos.

Una o varias realizaciones no limitantes facilitan la mejora de la purificación del agua en las centrales nucleares (de PWR, BWR y CANDU), por ejemplo en las piscinas de combustible gastado, en las vasijas del reactor y/o en las cavidades del reactor, por ejemplo, a través de:

i) la reducción de la exposición a la radiación durante las actividades de mantenimiento realizadas en las piscinas de combustible gastado y en las cavidades de los reactores y en sus alrededores mediante la eliminación de los productos de corrosión activados (iónicos, coloidales y en partículas);

ii) la mejora de la claridad del agua y de la eficiencia de los trabajadores gracias a la eliminación de la sílice, los productos de corrosión, gases/nanoburbujas y otros contaminantes;

iii) la reducción de la propagación de la contaminación mediante la eliminación de las partículas activadas del producto de la corrosión;

iv) la mejora de la fiabilidad del equipo mediante la eliminación de objetos extraños;

v) la reducción del riesgo de exposición interna debido a la inhalación de gases radiactivos u otra contaminación en el aire, incluida la mejora de la seguridad tras las fugas de combustible; y/o

vi) la mejora del diseño de los equipos para reducir el esfuerzo necesario para purificar el combustible gastado y el agua de la cavidad del reactor y para gestionar mejor los residuos radiactivos (por ejemplo, los contaminantes sólidos y gaseosos) recogidos/generados durante la purificación del agua.

Una o más realizaciones según la invención proporcionan un sistema modular de purificación de agua para una central nuclear. El sistema incluye: una pluralidad de módulos que pueden conectarse selectivamente entre sí en una pluralidad de disposiciones. La pluralidad de módulos incluye: un módulo de bomba que incluye una entrada y una salida, y está configurado para proporcionar un flujo de fluido; y al menos dos módulos de purificación configurados para ser intercambiables o estar simultáneamente conectados al módulo de bomba. El sistema también incluye un módulo de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible que incluye: un receptáculo configurado para acoplarse a una boquilla inferior de un elemento combustible de la planta; una salida en comunicación fluida con un interior del receptáculo, y configurada para conectarse a una entrada de al menos uno entre de la pluralidad de módulos, de manera que el módulo de la bomba provoque un flujo de agua que fluye secuencialmente a través del elemento combustible en una dirección de retrolavado, hacia el receptáculo, a través de la salida del módulo de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible, y hacia al menos uno de entre la pluralidad de módulos; y al menos un transductor ultrasónico montado en el receptáculo y conformado y configurado para dirigir la energía ultrasónica hacia una boquilla inferior de un elemento combustible que está acoplado al receptáculo.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo FOSAR configurado para atrapar objetos de más de 2,5 mm de diámetro en un receptáculo del módulo FOSAR, y el módulo FOSAR incluye una salida que está configurada para unirse a la entrada del módulo de la bomba. Según una o más de estas realizaciones, el receptáculo es selectivamente desmontable de un resto del módulo FOSAR para que los objetos en el receptáculo puedan ser examinados. Según una o más de estas realizaciones, el módulo FOSAR está configurado para atrapar objetos de más de 1,0 mm de diámetro en el receptáculo.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de filtración de partículas con medios filtrantes que están configurados para atrapar las partículas de un flujo de fluido a través del módulo de filtración de partículas. El módulo de filtración de partículas tiene una entrada que está configurada para conectarse a la salida del módulo de la bomba. Según una o más de estas realizaciones, el medio filtrante es tolerante a la radiación.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de electrocoagulación configurado para ser colocado aguas arriba del módulo de filtración de partículas con el fin de coagular los contaminantes que fluyen a través del módulo de electrocoagulación antes de llegar al módulo de filtración de partículas y facilitar así una mejor recogida de dichos contaminantes por el módulo de filtración de partículas.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de desmineralización que incluye resina y está configurado para atrapar productos de corrosión iónica de un flujo de fluido a través del módulo de desmineralización. Según una o más de estas realizaciones, el módulo de desmineralización incluye una salida de fluido que está configurada para conectarse a un sistema de procesamiento de residuos sólidos de una planta de energía nuclear, de tal manera que la resina gastada del módulo de desmineralización puede ser vertida desde el módulo de desmineralización al sistema de procesamiento de residuos sólidos.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de desgasificación que incluye una salida de gas extraído y está configurado para extraer gas de un flujo de fluido a través del módulo de desgasificación. Según una o más de estas realizaciones, el módulo de desgasificación está configurado para conectarse a una bomba de aspiración y a un sistema de procesamiento de residuos de gas de la planta nuclear, de modo que el gas extraído por el módulo de desgasificación pueda ser manejado por el sistema de procesamiento de residuos de gas de la planta.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de monitorización e inyección de peróxido que está configurado para prevenir la liberación de productos de corrosión de los elementos combustibles durante las actividades de descarga y recarga de combustible.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de filtración de flujo cruzado que está configurado para separar un flujo de fluido a través del módulo de filtración de flujo cruzado en (1) un flujo de agua relativamente más limpio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una primera salida, y (2) un flujo relativamente más sucio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una segunda salida. Según una o más de estas realizaciones, el módulo de filtración de partículas tiene una entrada que está configurada para conectarse alternativamente a la salida del módulo de la bomba o a la segunda salida del módulo de filtración de flujo cruzado.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de desgasificación que incluye una salida de gas extraído, y el módulo de desgasificación incluye una entrada de fluido que está configurada para conectarse a la primera salida del módulo de filtración de flujo cruzado. Según una o más de estas realizaciones, la salida de gas extraído está configurada para conectarse a una bomba de aspiración y a un sistema de procesamiento de residuos de gas de la planta nuclear, de modo que el gas extraído por el módulo de desgasificación pueda ser manejado por el sistema de procesamiento de residuos de gas de la planta.

Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un primer y un segundo módulos de purificación, en donde el primer y el segundo módulo de purificación incluyen, respectivamente, diferentes tipos de los módulos de purificación mencionados anteriormente (por ejemplo, un módulo FOSAR; un módulo de filtración de partículas; un módulo de electrocoagulación; un módulo de desmineralización; un módulo de desgasificación; un módulo de monitorización e inyección de peróxido; o un módulo de filtración de flujo cruzado). Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un tercer módulo de purificación que se selecciona de entre los módulos de purificación enumerados anteriormente y que es diferente de los módulos de purificación primero y segundo. Según una o más de estas realizaciones, los al menos dos módulos de purificación incluyen un cuarto módulo de purificación que se selecciona de entre los módulos de purificación enumerados anteriormente y que es diferente de los módulos de purificación primero, segundo y tercero.

Según una o más de estas realizaciones, una entrada o una salida de una pluralidad de los módulos incluye un conector normalizado para facilitar la conexión de al menos una pluralidad de los módulos entre sí en la pluralidad de disposiciones. Según una o más de estas realizaciones, las entradas y salidas de una pluralidad de los módulos incluyen juntas radiales operadas por aire que están configuradas para prevenir que los contaminantes presentes dentro de su respectivo módulo escapen cuando el módulo se desconecta de otro módulo.

Según una o más de estas realizaciones, el sistema incluye al menos un adaptador intermedio que interconecta una entrada de al menos uno de entre la pluralidad de módulos con una salida de al menos otro de entre la pluralidad de módulos. Dichos adaptadores pueden utilizarse para facilitar la separación de los elementos sensibles a la radiación, como las juntas inflables, de los módulos individuales que pueden tener altas tasas de dosis y son difíciles de mantener.

Según una o más de estas realizaciones, la bomba incluye: una carcasa que forma una cámara de impulsión que tiene una entrada y una salida; un eje de transmisión que está conectado a la carcasa para girar en relación con la carcasa, formándose un huelgo entre el eje de transmisión y la carcasa; y un impulsor conectado al eje de transmisión para girar con el eje de transmisión en relación con la carcasa. Según una o más de estas realizaciones, el impulsor incluye un primer conjunto de al menos un álabe y un segundo conjunto de al menos un álabe. Según una o más de estas realizaciones, el eje de transmisión y el segundo conjunto están dispuestos en un lado axial opuesto del impulsor como el primer conjunto. Según una o más de estas realizaciones, el primer conjunto de al menos un álabe del impulsor tiene forma y está configurado para proporcionar un primer flujo desde la entrada de la carcasa hasta la salida de la misma. Según una o más de estas realizaciones, el segundo conjunto de al menos un álabe impulsor tiene forma y está configurado para proporcionar un segundo flujo desde el huelgo hasta la salida de la carcasa. Según una o más de estas realizaciones, los conjuntos primero y segundo están formados y configurados de tal manera que durante el uso de la bomba, el primer flujo tiene una velocidad de flujo mayor que el segundo flujo. Según una o más de estas realizaciones, el primer y segundo conjuntos están formados y configurados de tal manera que durante el uso de la bomba, el primer flujo tiene una presión más baja que el segundo flujo.

Una o más realizaciones no limitantes no pertenecientes a la presente invención proporciona una bomba que incluye: una carcasa que forma una cámara de impulsión que tiene una entrada y una salida; un eje de transmisión que está conectado a la carcasa para su rotación relativa a la carcasa, formándose un huelgo entre el eje de transmisión y la carcasa; y un impulsor conectado al eje de transmisión para la rotación con el eje de transmisión relativa a la carcasa.

Según una o más de estas realizaciones, el impulsor incluye un primer conjunto de al menos un álabe y un segundo conjunto de al menos un álabe. Según una o más de estas realizaciones, el eje de transmisión y el segundo conjunto están dispuestos en un lado axial opuesto del impulsor como el primer conjunto. Según una o más de estas realizaciones, el primer conjunto de al menos un álabe del impulsor tiene forma y está configurado para proporcionar un primer flujo desde la entrada de la carcasa hasta la salida de la misma. Según una o más de estas realizaciones, el segundo conjunto de al menos un álabe impulsor tiene forma y está configurado para proporcionar un segundo flujo desde el huelgo hasta la salida de la carcasa.

Según una o más de estas realizaciones, el primer y el segundo conjunto están formados y configurados de tal manera que, durante el uso de la bomba, el primer flujo tiene una velocidad de flujo mayor que el segundo.

Según una o más de estas realizaciones, los conjuntos primero y segundo tienen una forma y una configuración tales que, durante el uso de la bomba, el primer flujo tiene una presión menor que el segundo flujo.

Según una o más de estas realizaciones, el impulsor incluye un impulsor integralmente formado, no soldado.

Según una o más de estas realizaciones, el primer conjunto y la cámara del impulsor son accesibles a través de la entrada para fines de limpieza.

Según una o más de estas realizaciones, el segundo conjunto y la carcasa tienen una forma y una configuración tales que, durante el uso, el segundo flujo tiende a expulsar los contaminantes de la interfaz entre (1) la carcasa y (2) el eje de transmisión y el impulsor.

Una o más realizaciones no limitantes proporcionan un método de uso de una o más de estas realizaciones del sistema modular de purificación de agua. Según una o más de estas realizaciones, el método incluye: interconectar el módulo de la bomba con al menos uno de los al menos dos módulos de purificación para crear al menos una trayectoria de flujo a través de los mismos; colocar los módulos interconectados bajo el agua en una piscina de combustible de la central de energía nuclear, ya sea antes o después de dicha interconexión; y operar la bomba de modo que se provoque al menos un flujo de agua a través de los módulos interconectados, purificando así el agua que pasa a través de los módulos interconectados.

Según una o más de estas realizaciones, el -al menos uno- de los -al menos dos- módulos de purificación incluye un módulo de filtración de partículas con medios filtrantes que están configurados para atrapar partículas, teniendo el módulo de filtración de partículas una entrada que está configurada para conectarse a la salida del módulo de la bomba; y el método incluye además, después de dicha operación, mover el módulo de filtración de partículas a un bastidor de almacenamiento de elementos combustibles en la piscina de combustible.

Según una o más de estas realizaciones, el -al menos uno- de los -al menos dos- módulos de purificación incluye un módulo de filtración de flujo cruzado. Según una o más de estas realizaciones, el funcionamiento hace que el módulo de filtración de flujo cruzado separe un flujo entrante en (1) un flujo de agua relativamente más limpio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una primera salida, y (2) un flujo relativamente más sucio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una segunda salida.

Según una o más de estas realizaciones, el funcionamiento hace que el flujo relativamente más sucio se descargue de nuevo en la piscina de combustible.

Una o más realizaciones no pertenecientes a la presente invención proporcionan un sistema configurado para limpiar un elemento combustible de una central nuclear. El sistema incluye: una bomba; un filtro conectado a la bomba; y un módulo de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible. El módulo de limpieza de la boquilla inferior incluye: un receptáculo configurado para acoplarse a una boquilla inferior de un elemento combustible de la central nuclear; una vía de fluido que conecta un interior del receptáculo con la bomba y el filtro de manera que la bomba, cuando está activada, provoca un flujo de agua que fluye secuencialmente a través del elemento combustible en una dirección de retrolavado, hacia el receptáculo y hacia el filtro; y al menos un transductor ultrasónico montado en el receptáculo y con forma y configuración para dirigir energía ultrasónica hacia una boquilla inferior de un elemento combustible que está acoplado con el receptáculo con el fin de desalojar los residuos del elemento combustible.

Según varias realizaciones no limitantes, el filtro puede incluir un filtro de partículas, un filtro ciclónico y/o un filtro de tamiz.

Uno o más de estos y/u otros aspectos de las diversas realizaciones, que pueden o no formar parte de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones, así como los métodos de operación y las funciones de los elementos de estructura relacionados y la combinación de piezas y las economías de fabricación, se harán más evidentes al considerar la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas con referencia a los dibujos adjuntos, todos los cuales forman parte de esta especificación, en donde los números de referencia similares designan las partes correspondientes en las diversas figuras. En una realización, los componentes estructurales ilustrados en el presente documento están dibujados a escala. Sin embargo, debe entenderse expresamente que los dibujos son sólo para fines de ilustración y descripción y no pretenden ser una definición de los límites de la invención. Además, debe apreciarse que las características estructurales mostradas o descritas en cualquier realización del presente documento pueden utilizarse también en otras realizaciones. Tal y como se utiliza en la especificación y en las reivindicaciones, la forma singular de "un", "uno", "una" y "el", "la" incluyen referentes plurales a menos que el contexto dicte claramente lo contrario.

Todos los intervalos de extremos cerrados (por ejemplo, entre A y B) y de extremos abiertos (mayores que C) descritos en el presente documento incluyen explícitamente todos los intervalos que caen dentro o están anidados dentro de dichos intervalos. Por ejemplo, un intervalo descrito de 1-10 se entiende que también describe, entre otros intervalos, 2-10, 1-9, 3-9, etc.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de las diversas realizaciones, así como de otros objetos y características adicionales de las mismas, se hace referencia a la siguiente descripción que debe utilizarse junto con los dibujos adjuntos, donde:

la FIG. 1 es una vista lateral diagramática de un sistema modular de purificación de agua según una o más realizaciones.

La FIG. 2 es una vista lateral de un módulo de bomba según una o más realizaciones del sistema mostrado en la FIG.

1.

La FIG. 3 es una vista lateral de un módulo de filtro de flujo cruzado según una o más realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 4 es una vista lateral de un módulo de intercambio iónico/desmineralización según una o más realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 5 es una vista lateral de un módulo de filtrado de partículas según una o más realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 6 es una vista lateral de un módulo de desgasificación según una o más realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 7 es una vista en perspectiva lateral de un módulo FOSAR según una o más realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 8 es una vista en corte del módulo FOSAR de la FIG. 7.

La FIG. 9 es una vista lateral recortada de una bomba según una o más realizaciones del módulo de bomba mostrado en la FIG. 2.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva cortada de la bomba mostrada en la FIG. 9.

Las FIGS. 11-14 son vistas laterales de varias disposiciones ejemplares no limitantes de varios módulos según varias realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 15 es una vista lateral de un módulo de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible según varias realizaciones del sistema mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 16 es una vista lateral, parcialmente cortada, del módulo de limpieza de la boquilla inferior mostrado en la FIG.

15.

La FIG. 17 es una vista inferior del módulo de limpieza de la boquilla inferior mostrado en la FIG. 15.

La FIG. 18 es una vista parcial en perspectiva que muestra el uso de un adaptador intermedio para interconectar los módulos del sistema mostrado en la FIG. 1.

Descripción detallada de las realizaciones ejemplares

Un sistema 10 modular de purificación de agua está configurado para eliminar contaminantes del agua en una central nuclear 20. La FIG. 1 ilustra el uso del sistema 10 para purificar el agua de una piscina 30 de combustible gastado de la central 20. Sin embargo, el sistema 10 podría utilizarse alternativamente para purificar fluidos en otras partes de la central 20 (por ejemplo, vasijas de reactor, cavidades de reactor, bucles de refrigerante primario o secundario, etc.) sin desviarse del alcance de distintas realizaciones.

La central 20 incluye un reactor y otros componentes típicos de una central nuclear, dependiendo del tipo de central (por ejemplo, PWR, BWR, CANDU).

Varias realizaciones del sistema 10 incluyen cualquier combinación de uno, dos o más de los siguientes módulos de procesamiento de agua: módulo(s) 100 de bomba, módulo(s) 250 FOSAR, módulo(s) 300 de filtración de flujo cruzado, módulo(s) 320 de filtración de partículas finas, módulo(s) 340 de desmineralización/desionización, módulo(s) 350 de desgasificación, módulo 450 de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible, módulo(s) de electrocoagulación, módulo(s) de monitorización/inyección de peróxido, y/o módulo(s) de purificación por ultravioleta. El(los) módulo(s) 250 FOSAR, el(los) módulo(s) 300 de flujo cruzado, el(los) módulo(s) 320 de filtración de partículas finas, el(los) módulo(s) 340 de desmineralización, y el(los) módulo(s) 350 de desgasificación son cada uno de los módulos de purificación que están configurados para separar el fluido del proceso (por ejemplo, el agua de la piscina de combustible) en diferentes componentes (por ejemplo, agua filtrada, partículas, objetos grandes, etc.). Las funciones de varios de estos módulos de procesamiento de agua pueden combinarse en módulos únicos (por ejemplo, un módulo único que incluye una bomba y una unidad FOSAR).

Módulo 100 de bomba

Como se muestra en las FIGS. 1 y 2, el módulo 100 de bomba incluye una entrada 100a de fluido, una salida 100b de fluido, y un alojamiento 100c. Como se muestra en la FIG. 2, el módulo 100 incluye un motor 110 que acciona una bomba 140 a través de un eje de transmisión 150.

Como se muestra en la FIG. 1, el motor 110 es un motor 110 eléctrico que se alimenta a través de una línea 120 de energía eléctrica que sale de la piscina 30 de combustible a una fuente de energía y a un equipo de control del motor adecuado (por ejemplo, un interruptor de encendido/apagado y/o de control de velocidad). Según otras realizaciones, el motor 110 puede ser alimentado alternativamente por cualquier otra fuente de energía adecuada (por ejemplo, neumática, hidráulica, mecánica, etc.).

Como se muestra en las FIGS. 9-10, según varias realizaciones no limitantes, la bomba 140 es una bomba centrífuga que incluye una carcasa 160 que está montada o formada integralmente con la carcasa 100c. La carcasa 160 define una cámara 170 de impulsor que tiene una entrada 170a y una salida 170b. La entrada 170a está en comunicación fluida con (o define) la entrada 100a del módulo 100 de bomba, y la salida 170b está en comunicación fluida con (o define) la salida 100b del módulo 100 de bomba. Un impulsor 180 de la bomba 140 está unido al eje de transmisión 150 para que pueda girar dentro de la cámara 170 cuando el eje de transmisión 150 es accionado por el motor 110.

Como se muestra en las FIGS. 9 y 10, el impulsor 180 incluye un cuerpo 190 en forma de disco que separa axialmente un conjunto de álabes 200 del impulsor de alto caudal y baja presión de un conjunto de álabes 210 del impulsor de bajo caudal y alta presión. Los álabes 200 de alto caudal pueden extenderse en una dirección pura o mayoritariamente radial, y están configurados para proporcionar un flujo 205 de agua de alto caudal y baja presión desde la entrada 170a hasta la salida 170b. Este flujo 205 impulsa la mayor parte del fluido a través de los módulos interconectados del sistema 10. Los álabes 200 proporcionan un diseño de impulsor abierto que facilita el paso sin daños y/o libre de sólidos de tamaño considerable a través de la bomba 140 mediante el flujo 205.

Según varias realizaciones, la entrada 170a es directamente accesible cuando el módulo 100 está separado de un módulo aguas arriba (o si no se utiliza un módulo aguas arriba, de modo que la entrada 170a constituye la entrada directa desde la piscina 30 de combustible). Dicha accesibilidad facilita el acceso directo a los álabes 200 y a una parte sustancial de la cámara 170 de impulsor para ayudar al enjuague/descontaminación de la bomba 140 después de su uso.

Los álabes 210 de alta presión pueden tener forma de espiral, y están configurados para proporcionar un flujo de agua a una presión relativamente más alta y con un caudal más bajo desde (1) una pequeña entrada 170c formada por un huelgo entre la carcasa 160 y el eje de transmisión 150 hasta (2) la salida 170b, a lo largo de la flecha 220 de la trayectoria de flujo de la FIG. 9. Este flujo 220 de alta presión está configurado para prevenir el alojamiento de residuos entre la carcasa 160 y el impulsor 180 en la estrecha interfaz entre ambos. El flujo 200 de alta presión también puede prevenir la acumulación de residuos a lo largo de otras superficies y/o hendiduras de la bomba 140. Como resultado, los álabes 210 y el flujo 220 tienden a empujar los contaminantes hacia el grueso del flujo 220 de fluido para evitar la acumulación de contaminantes en la bomba 140, y tienden a limitar la actividad de los componentes de la bomba 140.

El flujo 220 puede formar un cojinete hidráulico entre la carcasa 160 y el eje de transmisión 150 / impulsor 180 que tiende a reducir la fricción entre ellos.

Según varias realizaciones, se omite una junta del eje entre la carcasa 160 y el eje de transmisión 150 (o el impulsor 180), ya que el flujo 220 de alta presión previene que el fluido fluya desde la cámara 170 hacia fuera de la bomba a través de la entrada 170c entre el eje de transmisión 150 y la carcasa 160. Dicho flujo 220 puede, por tanto, facilitar una configuración sin juntas que evite el uso de juntas de elastómeros y/u otras no tolerantes a la radiación que podrían degradarse con la exposición a la radiación.

Según varias realizaciones, las fugas hacia el interior a lo largo del flujo 220 son aceptables, y no hay necesidad de sellar cuando la bomba 140 está apagada debido al entorno sumergido en el que se almacena el módulo 100 y a la falta de presión interna de la línea dentro de la cámara 170 cuando la bomba 140 está apagada.

Según varias realizaciones:

i) los álabes 210 están configurados para proporcionar un flujo de presión mayor que los álabes 200;

ii) los álabes 210 están configurados para proporcionar un caudal menor que los álabes 200;

iii) los álabes 210 son axialmente (es decir, a lo largo de un eje del eje de transmisión 150) más cortos que los álabes 200; y/o

iv) los respectivos álabes 210 avanzan más circunferencialmente (por ejemplo, en una dirección en espiral) que los álabes 200 a medida que se extienden radialmente hacia fuera en el disco 190.

Según varias realizaciones, el impulsor 180 y/o la carcasa 160 tienen cada uno una construcción de una sola pieza (a diferencia de una fabricación estampada y soldada) que reduce o minimiza el número y el tamaño de las hendiduras que podrían atrapar partículas contaminadas.

Según varias realizaciones, el impulsor 180 y la carcasa 160 están orientados de tal manera que los huelgos/holguras tienden a orientarse hacia abajo (en términos de gravedad) para minimizar la sedimentación por gravedad de las partículas en dichos huelgos/holguras entre períodos de uso del módulo 100 de bomba.

Para aplicaciones típicas de purificación, el módulo 100 de bomba puede estar dimensionado para producir caudales brutos (incluyendo las contribuciones de ambos juegos de álabes 200, 210) de (1) al menos 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 400, y/o 500 galones/minuto, (2) menos de 2.000, 1.500, 1.250, 1.000, 750, 600, 500, 450, 400, 350, 340, 330, 320, 310, 300, 290, 280, 270, 260, 250, 240, 230, 220, 210, y/o 200 galones/minuto, y/o (3) entre cualquiera de estos dos caudales superior e inferior (p. ej., entre 10 y 2.000 galones/minuto, entre 50 y 1.000 galones/minuto, entre 100 y 500 galones/minuto, y/o entre 150 y 300 galones/minuto). Sin embargo, para la purificación general de grandes volúmenes de agua (para los que una mayor rotación es beneficiosa para facilitar una limpieza más rápida), el tamaño de la bomba 140 y del módulo 100 puede aumentarse y/o se pueden utilizar múltiples bombas 140, módulos 100, y/o módulos de procesamiento de agua en paralelo para conseguir mayores caudales (por ejemplo, 3.000 galones/minuto). Un galón/minuto corresponde a 6,3x10-5 m3/seg.

El módulo 100 de bomba suministra flujo a y/o desde otros módulos acoplados al mismo. Según varias realizaciones, varios módulos de procesamiento de agua (por ejemplo, el módulo 250 FOSAR y/o el módulo 320 de partículas) pueden estar dispuestos aguas arriba del módulo 100 de bomba para reducir la cantidad de contaminantes que fluyen a través del módulo 100 de bomba, lo que puede evitar que se dañe el módulo 100 de bomba y/o reducir su actividad.

Módulo 250 FOSAR

Como se muestra en la FIG. 1, el módulo 250 FOSAR admite la recolección de Búsqueda y Recuperación de Objetos Extraños (FOSAR). Como se muestra en la FIG. 1, el módulo 250 FOSAR incluye una entrada 250a que se conecta a una manguera 270 de aspiración, y una salida 250b y se conecta (ya sea directamente o a través de un conducto 280 intermedio) a la entrada 100a del módulo 100 de bomba. Según otras realizaciones, el módulo 250 FOSAR puede alternativamente incorporarse físicamente al módulo 100 de bomba. Como se muestra en las FIGS. 7-8, un alojamiento 250c del módulo 250 FOSAR incorpora un separador ciclónico y/o un tamiz 250d perforado para separar los objetos 260 grandes (por ejemplo, > 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,5, 2,0, y/o 2,5 mm de diámetro) mientras que permite el paso de contaminantes más pequeños. Sin embargo, según realizaciones alternativas, pueden utilizarse otros tipos de separadores de objetos (por ejemplo, distintos de un separador centrífugo) para separar los objetos 260 grandes del agua que fluye a través del módulo 250.

Según varias realizaciones no limitantes, el posicionamiento del módulo 250 FOSAR temprano en la corriente de flujo del sistema 10 protege físicamente los módulos aguas abajo (por ejemplo, el módulo 100 de la bomba) de los daños que podrían de otro modo ser causados por tales objetos 260 grandes.

Según diversas realizaciones no limitantes, los objetos 260 grandes altamente activados (por ejemplo, trozos de estelita activada) pueden representar el mayor riesgo de "puntos calientes" del equipo en los que las elevadas tasas de dosis de radiación harían difícil o imposible el transporte o el mantenimiento del módulo 100 de bomba. Como se muestra en las FIGS. 7-8 según varias realizaciones no limitantes, el módulo 250 FOSAR puede capturar estos objetos 260 en una fase temprana del flujo para proporcionar protección radiológica y/o física al módulo 100 de bomba y a otros módulos aguas abajo.

A veces es deseable identificar la naturaleza y el origen de los residuos 260 antes de su eliminación. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, según varias realizaciones, la manguera 270 de aspiración del sistema 10 puede utilizarse para aspirar el fondo 30a de la piscina 30 después de un incidente de Intrusión de Material Extraño (por ejemplo, un fallo en el cojinete de bolas). Según varias realizaciones, el módulo 250 FOSAR puede utilizarse para recoger y contabilizar cada una de las piezas 260 individuales para permitir la confirmación definitiva de si se ha recuperado o no todo el material extraño. Según varias realizaciones y como se muestra en la FIG. 7, el módulo 250 FOSAR incluye una cámara 295 montada en el alojamiento 250c u otra porción adecuada del módulo 250 del sistema 10 (por ejemplo, un robot sumergible separado operado de manera remota). La totalidad o una parte del receptáculo 290 de recogida inferior del módulo 250 puede comprender un material transparente para la cámara (es decir, transparente a la longitud de onda de la luz detectada por la cámara 295) que permite a la cámara 295 ver el interior del receptáculo 290, a fin de que un usuario remoto pueda examinar las fotos y/o el vídeo de la cámara 295 e identificar los objetos 260 en la misma. Adicionalmente y/o alternativamente, la cámara 295 puede estar montada dentro del alojamiento 250c para poder ver directamente los objetos 260 en el receptáculo 290. Según varias realizaciones, la manguera 270 de aspiración es manipulada por una herramienta robótica de manipulación de materiales de la central 20 para aspirar los residuos en zonas elegidas dentro de la piscina 30.

Según varias realizaciones, la parte 290 inferior del receptáculo de recogida en forma de cono del módulo 250 puede comprender un cubo 290 desmontable (u otro receptáculo) que puede separarse del resto del módulo 250 para facilitar la inspección suplementaria y/o la retirada de los objetos grandes 260 atrapados en el receptáculo del módulo 250 FOSAR. Adicionalmente y/o alternativamente, la parte inferior del módulo 250 puede incluir una trampilla que se puede soltar de forma selectiva que puede abrirse manualmente cuando un recipiente de recogida separado está dispuesto debajo del módulo 250, de forma que los objetos grandes 260 caigan en el recipiente de recogida discreto.

Adicionalmente y/o alternativamente, el módulo 250 FOSAR puede estar configurado para ser manipulado manualmente para liberar selectivamente los objetos 260 grandes de vuelta al flujo de fluido para ser recolectados en un módulo 320 de filtro aguas abajo para su almacenamiento/eliminación a largo plazo. Por ejemplo, el módulo 250 puede incorporar un conducto de derivación con válvula que conecta la parte inferior del módulo 250 (en lugar de la salida 250b) con el siguiente módulo aguas abajo (por ejemplo, el módulo 100 de bomba). La válvula puede abrirse para que los objetos 260 fluyan hacia el siguiente módulo aguas abajo.

Adicionalmente y/o alternativamente, los objetos 260 grandes recogidos en el cubo 290 u otro contenedor podrían ser liberados directamente en el/los módulo/s de filtración/almacenamiento tolerante a la radiación descrito/s a continuación, de manera que sus elementos de filtrado podrían ser utilizados para recoger y almacenar los residuos 260 grandes que de otra manera serían demasiado grandes para pasar a través del módulo 100 de bomba y/u otros módulos. Por ejemplo, esto podría hacerse (1) reposicionando el módulo 250 FOSAR aguas abajo del módulo 100 de bomba y aguas arriba del módulo 320 de filtración de partículas, y/o (2) desconectando el módulo 320 de filtración para que los objetos 260 puedan ser vertidos desde el receptáculo directamente en la entrada 320a del módulo 320 de filtración.

Según varias realizaciones, se elimina el módulo 250 FOSAR y la manguera 270 de aspiración se conecta directamente a la entrada 100a del módulo 100 de bomba.

Módulo 300 de flujo cruzado

Como se muestra en las FIGS. 1 y 3, el módulo 300 de flujo cruzado incluye un alojamiento 300c, una entrada 300a, una salida 300b sucia/contaminada-concentrada, y una salida 300d de agua filtrada/limpia. Como se muestra en la FIG. 1, el módulo 300 de flujo cruzado puede utilizarse para separar el flujo del módulo 100 de bombeo en agua relativamente limpia (que sale a través de la salida 300d) y agua relativamente contaminada/sucia/concentrada (que existe a través de la salida 300b) sin ensuciar los medios de filtración para lograr dicha separación/purificación. El módulo 250 de flujo cruzado se basa en los conocidos principios de separación de flujo cruzado. Según varias realizaciones, el caudal volumétrico que sale por la salida 300b de agua sucia/concentrada es menor que el caudal volumétrico que sale por la salida 300d de agua filtrada.

Según varias realizaciones, el módulo 300 de flujo cruzado facilita el uso de otros módulos de procesamiento de agua aguas abajo (por ejemplo, el módulo 340 de desmineralización, el módulo 350 de desgasificación) sin necesidad de un módulo 320 de filtración de partículas dedicado para evitar que estos otros módulos 340, 350 se contaminen o dañen por la contaminación de alta actividad. Por ejemplo, en la disposición de módulos mostrada en la FIG. 13, se omite un módulo 320 de filtración de partículas finas, y el flujo sucio/concentrado a través de la salida 300b se descarga directamente de vuelta a la piscina 30 de combustible, lo que evita que los contaminantes ensucien los medios de filtración del sistema 10.

Adicionalmente y/o alternativamente, cuando se utiliza junto con un módulo 320 de filtro de partículas aguas abajo (por ejemplo, como se muestra en las FIGS. 1 y 11), el módulo 250 de filtro de flujo cruzado puede servir para concentrar los contaminantes en una corriente de menor caudal que sale a través de la salida 300b y hacia el módulo 320 de filtro de partículas aguas abajo, reduciendo así el caudal a través del módulo 320 de filtro de partículas aguas abajo. Este efecto puede aprovecharse para conseguir un mayor caudal global del sistema para una capacidad de caudal dada del módulo 320 de filtrado.

Módulo 320 de filtración de partículas finas

Como se muestra en las FIGS. 1 y 5, el módulo 320 de filtración de partículas finas incluye un alojamiento 320c, una entrada 320a y una salida 320b. Según varias realizaciones, el módulo 320 de filtración de partículas finas incluye material de filtración de malla fina que está diseñado para capturar contaminantes, partículas de productos de corrosión, y/o sílice (por ejemplo, de la degradación de los bastidores Boroflex de combustible gastado). Este módulo 320 puede incorporar, por ejemplo, la tecnología de filtración descrita en la Patente de Estados Unidos N°. 8.052.879.

El/los filtro(s) (por ejemplo, los filtros en serie y/o en paralelo o los cartuchos filtrantes) del módulo 320 pueden utilizar una construcción totalmente metálica y medios de filtración totalmente metálicos. Según diversas realizaciones no limitantes, el/los filtro/s del módulo 320 están diseñados para atrapar partículas con diámetros iguales o superiores a (0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, y/o 1,0 micras). Según varias realizaciones, un umbral de 0,5 micras es apropiado para la mayoría de las aplicaciones de limpieza de piscinas 30. Las variantes de grado de filtración más fino (por ejemplo, hasta 0,1 micras o menos) podrían implementarse para aplicaciones específicas, según sea apropiado.

Según varias realizaciones, los filtros de dentro del módulo 320 también pueden ser lavados a contracorriente con o sin agitación ultrasónica para regenerar la capacidad de filtración, por ejemplo, de la manera descrita en la Patente de los Estados Unidos N°. 8.052.879.

Las pruebas y la experiencia de campo han demostrado que varias realizaciones no limitantes de estos módulos 320 de filtración de partículas pueden contener una cantidad significativamente mayor de productos de corrosión de alta actividad que varios filtros y contenedores de filtro de la técnica anterior. Según diversas realizaciones no limitantes, la capacidad de estos módulos 320 de filtrado no está excesivamente limitada por la actividad recogida porque los módulos 320 de filtrado de partículas están construidos con materiales tolerantes a la radiación (por ejemplo, construidos de metal y/o cerámica; construidos de materiales distintos a los materiales orgánicos o plásticos) y pueden permanecer bajo el agua (y por lo tanto fuertemente protegidos) durante períodos prolongados.

Varios filtros convencionales están construidos con materiales tales como plástico, papel y/u otros materiales orgánicos que no son tolerantes a la radiación. Como resultado, estos materiales se deterioran si se recogen partículas de alta actividad. Además, no son adecuados para el almacenamiento a largo plazo en entornos de piscinas de combustible gastado para permitir la desintegración de los radioisótopos. Por ejemplo, un contenedor de filtro de alta capacidad ofrecido por DTS (ahora propiedad de Avantech) incorpora estos filtros de plástico/papel en contenedores fuertemente blindados que están preempaquetados para la eliminación de residuos. Dado que estos contenedores incluyen numerosos filtros de plástico/papel, estos contenedores tienen una capacidad correspondientemente mayor (en base a la masa). Sin embargo, estos contenedores de filtros preempaquetados se instalan por encima del agua y la cantidad de material recogido suele estar limitada por la actividad para evitar la exposición de los trabajadores a altos niveles de radiación. Por lo tanto, la mayor capacidad de estos filtros no se aprovecha plenamente. Además, la filtración en la parte superior (es decir, por encima del agua) es, en general, indeseable, ya que cualquier objeto/partícula altamente activado podría exponer a los trabajadores a altos niveles de radiación durante el tránsito en las mangueras, y podría plantear problemas más graves si el objeto/partícula queda atrapado en la parte de la manguera que se encuentra por encima del agua.

En la realización ilustrada en la FIG. 1, la entrada 320a del módulo 320 de filtrado se conecta a la salida concentrada 300b de suciedad/residuos del módulo 300 de filtrado de flujo cruzado. Por lo tanto, el módulo 320 recibe un flujo concentrado y de caudal relativamente de agua llena de contaminantes. Alternativamente, como se muestra en la FIG.

12, la entrada 320a del módulo 320 de filtrado puede conectarse directamente a la salida 100b del módulo 100 de bomba (es decir, sin un módulo 300 de filtrado de flujo cruzado intermedio).

Según varias realizaciones, se pueden disponer múltiples módulos 320 de filtrado en paralelo para aumentar el caudal global a través del sistema 10.

Módulo 340 de desmineralización

El módulo 340 de desmineralización incluye una entrada 340a de fluido, una salida 340b de fluido filtrado y un alojamiento 340c. El módulo 340 de desmineralización elimina los productos de corrosión iónica. Este módulo 340 puede utilizar el mismo empaquetado exterior y las mismas interfaces que el módulo 320 de filtración de partículas, pero está lleno de resina de intercambio iónico en lugar de medios de filtración. Como se muestra en la FIG. 4, este módulo 340 también puede incluir conexiones 340d de fluidos subacuáticas que se conectan a un sistema 345 de procesamiento de residuos sólidos de la central 20, de tal manera que la resina gastada del módulo 340 puede ser vertida directamente a este sistema 345 cuando se agota su capacidad o cuando se completa la purificación del agua. Tales conexiones pueden aprovechar la capacidad existente del sistema 345 de procesamiento de residuos sólidos de la planta para manejar los residuos recogidos por el sistema 10.

Como se muestra en la FIG. 1, el sistema 345 de procesamiento de desechos sólidos puede comprender un recipiente 345 de almacenamiento intermedio dispuesto en la piscina 30 de combustible (por ejemplo, situado en el fondo 30a de la piscina 30).

En las realizaciones ilustradas en las FIGS. 1, 11 y 13, la salida 300d de agua limpia del módulo 300 de flujo cruzado se conecta a la entrada 340a del módulo 340 de desmineralización para proporcionar agua prefiltrada al módulo 340 de desmineralización. En la disposición de módulos mostrada en la FIG. 13, se omite el módulo 320 de filtración de partículas finas, y el flujo sucio/concentrado a través de la salida 300b se descarga directamente de vuelta a la piscina 30 de combustible. En la realización ilustrada en la FIG. 14, la salida del módulo 100 de bomba puede conectarse directamente a la entrada 340a del módulo 340 de desmineralización.

Módulo 350 de desgasificación

Como se muestra en las FIGS. 1 y 6, el módulo 350 de desgasificación incluye una entrada 350a de agua, una salida 350b de agua, un alojamiento 350c, y una salida 350d de gas extraído. Según varias realizaciones, la entrada 350a de agua se conecta a una salida 300b de agua limpia del módulo 300 de flujo cruzado, ya sea (1) directamente, como se ilustra en las FIGS. 11 y 13, o (2) indirectamente a través del módulo 340 de desmineralización intermedio, como se muestra en la FIG. 1. Alternativamente, como se muestra en la FIG. 14, la salida del módulo 100 de bomba puede conectarse directamente a la entrada 350a del módulo 350 de desgasificación.

Como se muestra en las FIGS. 1 y 6, la salida 350d de gas extraído se conecta fluidamente a una entrada 360a de una bomba 360 de aspiración a través de una manguera 370 de aspiración de conexión. Como se muestra en la FIG.

1, una salida 360b de la bomba 360 se conecta a través de una manguera 380 a un sistema 390 de procesamiento de residuos de gas de la central 20 de manera que el gas puede ser evacuado de forma segura y eficiente una vez extraído. Alternativamente, la salida 360b puede simplemente descargar a la atmósfera dentro de la central 20 (por ejemplo, el aire por encima de la piscina 30 de combustible).

Como se muestra en la FIG. 1, la manguera 370 pasa de debajo del agua a por encima del agua de manera que la bomba 360 está por encima del agua (por ejemplo, asentada en un suelo 400 por encima del agua adyacente a la piscina 30 de combustible). Alternativamente, si se utilizan módulos/periféricos apropiados aguas arriba para eliminar partículas/residuos de alta actividad, el módulo 350 de desgasificación puede instalarse por encima del agua (por ejemplo, en el suelo 400 adyacente a la bomba 360). En tal caso, una manguera adecuada puede conectar el módulo subacuático aguas arriba con el módulo 350 de desgasificación por encima del agua.

Este módulo 350 puede utilizar el mismo empaquetado exterior y las mismas interfaces que el módulo 320 de filtración de partículas y funcionar bajo el agua.

El módulo 350 de desgasificación elimina los gases radiactivos y no radiactivos. Según una o más realizaciones, el gas se elimina a través de uno o más filtros de membrana dentro del módulo 350 y la presión de aspiración dentro del módulo 350 creada por la bomba 360. Según varias realizaciones, los filtros de membrana contienen cada uno una pluralidad de fibras huecas que son permeables a los gases a eliminar. Sin embargo, pueden incorporarse al módulo 350 equipos adicionales y/o alternativos de eliminación de gases sin apartarse del alcance de la invención.

Módulo 450 de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible

Los elementos combustibles PWR y BWR (por ejemplo, el elemento combustible 480 ilustrado en las FIGS. 15-16) a menudo incluyen dispositivos, características u otras disposiciones para atrapar, capturar, retener y/o recoger objetos extraños, desechos y otros materiales aguas arriba del resto del elemento 480. Estos dispositivos a menudo están integrados en una boquilla 480a inferior del elemento combustible 480. Si se permite que dichos materiales (por ejemplo, objetos extraños) pasen a través (es decir, hacia arriba como se muestra en las FIGS. 15-16) o queden atrapados dentro del elemento combustible 480, pueden producirse daños en el combustible por rozamiento, impacto o desgaste. Estos materiales pueden también interferir con la función de las estructuras del elemento combustible tales como rejillas, palas de mezcla y otros soportes. Estos objetos pueden ser altamente irradiados y, por lo tanto, plantear un problema de dosis si se liberan del elemento combustible 480 y son transportados a otras partes del sistema de refrigeración del reactor (RCS) de la central 20. Su liberación también puede provocar daños en otros componentes de la central 20, tales como válvulas, bombas, barras de control e instrumentación. Además, estos desechos pueden representar una fuente de metales activados y productos de corrosión, en particular si son desechos de componentes de la planta construidos con materiales que contienen cobalto, tales como los asientos de las válvulas, debido a la alta susceptibilidad de su activación a otras especies de cobalto (Co 60).

En algunos casos, estos objetos/residuos indeseables son completamente retenidos por los dispositivos de recolección integrados en la boquilla 480a inferior por captura (análoga a la filtración). En otros casos, estos materiales caen fuera del dispositivo de recolección por gravedad cuando el flujo ascendente a través del elemento combustible 480 se detiene durante la parada de la planta. Otros residuos pueden mantenerse en su lugar por la acción "cementante" del sistema primario CRUD (Depósitos no identificados de Chalk River), que también puede acumularse en el dispositivo de captura, o por los depósitos de productos de corrosión que se forman durante el contacto entre los residuos y el dispositivo de captura.

Los dispositivos de protección de desechos de la boquilla 480a inferior pueden no capturar/retener permanentemente los objetos, y estos objetos/desechos pueden continuar irradiando, disolviéndose/corroyéndose (liberando metales activados y no activados y productos de corrosión), o caer en el RCS o en la piscina 30 de combustible durante el movimiento (p. ej., actividades de recarga de combustible), trasegando o apilando los elementos 480. Por lo tanto, es deseable eliminar los objetos/restos que están adheridos al elemento combustible 480 (por ejemplo, "cementados" en su lugar o alojados físicamente en el dispositivo) antes de reutilizar los elementos combustibles 480 de primera o segunda combustión, o de almacenar los elementos combustibles 480 de tercera combustión en la piscina 30 o en contenedores secos.

Como se explica a continuación, el módulo 450 de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible está diseñado para limpiar dichos depósitos/CRUD/residuos/contaminantes de la boquilla 480a inferior y los dispositivos de recogida asociados y aspirar los residuos/objetos/etc. hacia los componentes de filtración del sistema 10.

Como se muestra en las FIGS. 15-17, y más específicamente en la FIG. 16, el módulo 450 de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible incluye un receptáculo 460 (u otra cámara) con una abertura 470 que está conformada y configurada para acomodar una boquilla 480a inferior de un elemento combustible 480 de la central 10. El acoplamiento entre la abertura 470 y la boquilla 480a inferior puede ser sustancialmente hermético, o puede estar suelto. Según diversas realizaciones no limitantes, el elemento 480 puede estar sujeto en el acoplamiento con el receptáculo 460 por gravedad, por el equipo de manejo de combustible de la planta 20, por una abrazadera, soporte o pestillo adicional del módulo 450, y/o por succión por aspiración. Según diversas realizaciones, una vez que el elemento 480 y el módulo 450 están acoplados, el módulo 450 puede sujetar el conjunto 480 (por ejemplo, si el módulo 450 está apoyado sobre el fondo 30a de la piscina 30) o viceversa (por ejemplo, si el módulo 450 está unido al elemento combustible 480 mientras el conjunto 480 está suspendido bajo el agua en la piscina 30 de combustible por el equipo de manipulación de elementos combustibles de la planta 20).

Según varias realizaciones, como se muestra en la FIG. 16, el receptáculo 460 comprende una caja de metal con una parte superior abierta. El módulo 450 incluye una salida 450b de agua que se conecta fluidamente a un volumen 485 interior del receptáculo 460, por ejemplo a través de una manguera 490 u otro conducto. La salida 450b está configurada para conectarse a la entrada 270a de la manguera 270 de aspiración (o a la entrada de otros módulos del sistema 10 (por ejemplo, el módulo 100 de bomba)), por ejemplo a través de conectores adecuados, como se describe a continuación.

Como se muestra en la FIG. 16, uno o más transductores 500 ultrasónicos están montados en el receptáculo 460 y orientados para dirigir la energía ultrasónica hacia el volumen 485 interior y hacia la boquilla 480a inferior. Los transductores ultrasónicos están conectados, a través de cable(s) 510 eléctrico(s) adecuado(s) a una fuente de alimentación 520 que puede estar dispuesta en el suelo 400 por encima del agua.

En lo sucesivo, el uso del módulo 450 de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible se describe en relación con las FIGS. 15-17. Como se muestra en la FIG. 16, el módulo 450 se coloca en una ubicación adecuada, por ejemplo, de tal manera que el receptáculo 460 se encuentra en el fondo 30a de la piscina 30 de combustible o se apoya en el elemento combustible 480 de manera que está bajo el agua. Según diversas realizaciones, el receptáculo 460 puede estar montado de forma segura en una ubicación subacuática dentro de la piscina 30 (por ejemplo, a través de una estructura de soporte adecuada). La salida 450b se conecta a la entrada de la manguera 270 (o a cualquier otra entrada de cualquier otro módulo del sistema 10). El elemento combustible 480 se acopla entonces a la abertura 470 de la parte superior del módulo 450, de modo que la boquilla 480a inferior se inserta en la abertura 470 o se acopla de otro modo a ella. El módulo 100 de bomba se enciende para proporcionar un flujo de agua a través del elemento combustible 480, dentro del receptáculo 460, fuera de la salida 450b y hacia los módulos de filtración apropiados del sistema 10 (por ejemplo, el módulo 250 FOSAR, el módulo 100 de bomba, el módulo 320 de filtración de partículas) para facilitar la recogida y/o inspección de los residuos recogidos del elemento combustible 480. Este flujo a través del elemento combustible 480 está en una dirección de retrolavado/contraflujo (es decir, hacia abajo como se muestra en la FIG. 16), que es la dirección opuesta al flujo a través de los elementos combustibles 480 en operación durante el funcionamiento normal de la central 20. La fuente de alimentación 520 se enciende para energizar los transductores 500 ultrasónicos, que dirigen la energía ultrasónica hacia el receptáculo 485, la boquilla 480a inferior, y/o el elemento combustible 480. El flujo de retrolavado y/o la energía ultrasónica desalojan los materiales/residuos/objetos alojados en el dispositivo de residuos, la suciedad (que puede estar "cementando" objetos más grandes al dispositivo de residuos), y/o otros contaminantes/residuos en o alrededor de la boquilla 480a inferior u otros componentes del elemento combustible 480.

Según varias realizaciones, como se muestra en la FIG. 16, los desechos/objetos también pueden ser recogidos por sedimentación gravitacional, en un primer tamiz 530 grueso dispuesto en la trayectoria de flujo entre la boquilla 480a inferior y la salida 450b. Los residuos/objetos recogidos por el tamiz 530 pueden ser examinados directamente (por ejemplo, a través de una cámara 600) después de que el elemento combustible 480 se separe del receptáculo 460 o a través de un embudo 495 que dirige el flujo desde el receptáculo 460 a la manguera u otro conducto 490 y que está fabricado con un material transparente a la cámara (es decir, transparente a la longitud de onda de la luz detectada por la cámara), como se muestra en la FIG. 16. Adicional y/o alternativamente, el módulo 250 FOSAR puede ser utilizado para recoger y examinar los residuos.

Se pueden formar aberturas adicionales en el receptáculo 460 para permitir el flujo de eliminación por calor de desintegración pasiva, y pueden estar diseñadas de forma que el flujo a través del módulo 450 se controle como un flujo del elemento combustible 480 y y un flujo de derivación (por ejemplo, aberturas ranuradas en el lado del receptáculo 460 que se bloquean gradualmente a medida que el elemento combustible 480 se acopla más completamente con el receptáculo 460. El módulo 450 puede incluir detectores 540 de radiación para detectar radiación dentro del receptáculo 460 o en el conducto 490. El módulo 450 puede incluir detectores de presión (por ejemplo, transductor(es) de presión, detector 550 de presión diferencial (o una combinación de múltiples detectores de presión)) para evaluar el grado de limpieza de la boquilla 480a.

Según varias realizaciones, el uso del módulo 450 puede eliminar objetos/restos que de otro modo seguirían siendo irradiados durante el uso posterior del elemento 480 en el reactor, donde tales objetos podrían ser susceptibles de disolución y/o separación posterior del elemento 480, lo que podría contribuir a la dosis RCS.

Módulos y componentes adicionales

El sistema 10 modular de purificación también puede incorporar uno o más de los siguientes componentes, módulos y periféricos adicionales y/o alternativos para facilitar un mejor funcionamiento del sistema o para lograr objetivos específicos de purificación

Según varias realizaciones, el sistema 10 puede incluir uno o más adaptadores de succión/descarga personalizados que conectan de forma fluida una entrada 270a de la manguera 270 de aspiración a los siguientes componentes opcionales para facilitar una variedad de objetivos de purificación local, incluyendo:

i) una varilla de aspiración ultrasónica para la disrupción/limpieza local y la eliminación de partículas de un lugar específico. Algunos ejemplos de aplicaciones son: aspiración mejorada de los tubos guía de los BWR o descontaminación de las soldaduras de la vasija del reactor para facilitar las inspecciones.

ii) Accesorio de aspiración del suelo 30a para facilitar una limpieza más eficaz de las superficies horizontales. Ejemplos de aplicaciones incluyen la aspiración de fosos de contenedor, cavidades y piscinas de supresión.

iii) Robot aspirador de suelo 30a de accionamiento hidráuli

horizontales. Los ejemplos de aplicaciones incluyen la aspiración de la piscina de combustible, el foso del contenedor, la cavidad, el toro y el foso de supresión.

Según varias realizaciones, el sistema 10 incluye un módulo de electrocoagulación, que puede tener el mismo aspecto exterior y conectores/entradas/salidas que cualquiera de los otros módulos mencionados anteriormente (por ejemplo, el módulo 320). El módulo de electrocoagulación se dispone preferentemente en el sistema 10 aguas arriba del módulo 320 de filtración de partículas para promover la aglomeración de coloides de modo que puedan ser eliminados más eficazmente en el módulo 320 de filtración de partículas aguas abajo. También pueden utilizarse otras técnicas para promover la agregación de coloides. Según diversas realizaciones, la combinación de la tecnología de aglomeración/coagulación con la del módulo 320 de filtración de partículas lavable a contracorriente de alta capacidad puede ser sinérgica, en el sentido de que permite la recogida y retención de partículas coloidales que están muy por debajo de la clasificación en micras de diversas realizaciones del módulo 320 de filtración de partículas. Por ejemplo, la tecnología de lavado a contracorriente descrita en la patente estadounidense n° 8.052.879 implica la transferencia periódica de las partículas recogidas del medio filtrante activo a una zona de almacenamiento de alta capacidad con una torta de filtración gruesa. Una vez establecida, la filtración de la torta en la región de alta capacidad proporciona una mejor recogida y retención de las partículas coloidales. Según varias realizaciones, esa torta de filtración gruesa recubre previamente los medios de filtración en el módulo 320 y mejora la recogida y retención de partículas coloidales por el módulo 320.

Según varias realizaciones, el sistema 10 incluye un módulo de monitorización/inyección de peróxido, que puede tener la misma apariencia externa y conectores/entradas/salidas que cualquiera de los otros módulos analizados anteriormente (por ejemplo, el módulo 320). El módulo de monitorización/inyección de peróxido puede mantener niveles apropiados de peróxido residual en la piscina 30 de combustible gastado o en la cavidad del reactor para evitar liberaciones inesperadas/extendidas de productos de corrosión de los elementos combustibles durante las actividades de descarga/recarga de combustible, mejorar la claridad del agua debida a la contaminación por sílice y evitar el crecimiento biológico (especialmente en las plantas en desmantelamiento en las que las piscinas de agua pueden estar estancadas durante períodos prolongados durante las actividades de desmantelamiento).

Según varias realizaciones, el sistema 10 incluye uno o más detectores de radiación para detectar la radiación en varios puntos dentro del sistema 10 (por ejemplo, dentro del receptáculo 460 del módulo 450, dentro del módulo 320 de filtración de partículas, dentro del receptáculo 290 del módulo 250 FOSAR, en un conducto que conecta cualquiera de los módulos u otros componentes del sistema 10, etc.). Dichos detectores de radiación pueden utilizarse para controlar las dosis transitorias y/o colectivas en determinados lugares. Una dosis transitoria alta puede indicar la posible eliminación de un objeto irradiado.

Según varias realizaciones, el sistema 10 incluye uno o más sensores de presión para detectar una presión en varios puntos dentro del sistema 10 (por ejemplo, aguas arriba y aguas abajo del módulo 100 de bomba; en uno o más de los conductos que conectan cualquiera de los módulos; en el módulo 320 de filtración de partículas para detectar cuando el medio filtrante se está saturando; etc.).

Según varias realizaciones, el sistema 10 incluye un módulo de purificación ultravioleta, que puede tener el mismo aspecto exterior y conectores/entradas/salidas que cualquiera de los otros módulos mencionados anteriormente (por ejemplo, el módulo 320). El módulo de purificación ultravioleta incluye una luz ultravioleta (por ejemplo, alimentada por un cable de alimentación similar al cable 120 utilizado por el módulo 100 de bomba) que puede utilizarse para ayudar a controlar las especies biológicas. Según diversas realizaciones, se puede incorporar alternativamente una luz UV al módulo 100 de bomba, de modo que el agua que fluye a través del módulo 100 de bombeo esté expuesta a la luz UV y la luz UV sea alimentada por el cable 120.

Aunque se ha descrito que el sistema 10 incluye varias combinaciones de componentes/módulos, cualquiera de estos módulos/componentes puede omitirse sin desviarse del alcance de la invención.

El sistema 10 está descrito incluyendo varios conductos (por ejemplo, mangueras, pasos, tuberías, etc.). Debe entenderse que todos estos conductos pueden comprender cualquier forma adecuada (por ejemplo, mangueras rígidas o flexibles, tuberías u otros pasos) sin desviarse del alcance de las diversas realizaciones.

Interconexión entre módulos y disposiciones ejemplares

Según varias realizaciones, el sistema 10 está diseñado para interconectar uno o más de los módulos/unidades/componentes mencionados anteriormente utilizando interfaces normalizadas. Por ejemplo, según varias realizaciones, las entradas (por ejemplo, las entradas 100a, 250a, 270a, 300a, 320a, 340a, 350a) pueden estar normalizadas, y configuradas para conectarse a cualquiera de las salidas (por ejemplo, las salidas 100b, 250b, 300b, 300d, 320b, 340b, 350b) a través de conectores que pueden ser rápidamente conectados/desconectados (remotamente si es necesario). Por lo tanto, los distintos módulos pueden utilizarse en un número de configuraciones diferentes dependiendo de la naturaleza de los contaminantes que deban eliminarse (por ejemplo, productos de corrosión iónicos, coloidales y particulados, gases radiactivos y no radiactivos, restos de mecanizado y/o especies biológicas). Estas configuraciones pueden incluir una disposición larga de módulos en serie, en paralelo y/o mixtos en serie/paralelo. Pueden disponerse múltiples módulos del mismo tipo en paralelo para facilitar mayores caudales de fluido de proceso y/o mayor capacidad de almacenamiento de residuos/contaminantes. Los módulos múltiples pueden estar dispuestos en serie para proporcionar una filtración mejorada.

Según varias realizaciones, como se muestra en la FIG. 18, las juntas 700 radiales operadas por aire pueden estar provistas en las entradas y/o en las salidas de uno, varios, y/o todos los módulos (por ejemplo, los módulos 100, 250, 270, 300, 320, 340, 350) para prevenir o evitar que los contaminantes presentes dentro de un módulo se escapen cuando los módulos se desconectan unos de otros.

Según varias realizaciones, las interconexiones entre dos o más de los módulos en el sistema 10 pueden llevarse a cabo por medio de adaptadores intermedios (por ejemplo, colectores, receptores o estructuras similares). Esto se ilustra en la FIG. 18, en la que se representa un módulo 100 de bomba y un módulo 320 de filtro interconectados con un conjunto 710 de receptor intermedio que incorpora juntas 700 radiales inflables. Este tipo de adaptador 710 intermedio puede ser especialmente útil para separar los elementos sensibles a la radiación, como las juntas 700 radiales inflables, de los módulos individuales que pueden tener altas tasas de dosis y que son difíciles de mantener o que se degradarían de otra manera en el campo de radiación del bastidor de almacenamiento de combustible.

Los conectores de las entradas y de las salidas pueden ser conectores macho/hembra que se pueden acoplar de forma remota y que facilitan la conexión y desconexión de los distintos módulos mientras éstos permanecen bajo el agua en la piscina 30. Según varias realizaciones, una vez que un módulo se pone en servicio en la piscina 30, el módulo puede permanecer en la piscina y/o bajo el agua durante un período de tiempo prolongado (por ejemplo, a través de múltiples usos discretos del sistema 10, durante un período de tiempo que abarca al menos dos tiempos de inactividad de la central 20 (por ejemplo, paradas para la recarga de combustible), durante toda la vida útil del módulo, hasta que el módulo se transfiere a un contenedor y se saca de la central 20, etc.).

Las FIGS 1 y 11-14 ilustran varias disposiciones no limitantes de varios módulos.

Según varias realizaciones, los módulos no utilizados pueden ser almacenados en el bastidor 410 de almacenamiento de la piscina.

Según varias realizaciones alternativas, algunos (o todos) los módulos y/o adaptadores intermedios pueden omitir los conectores/interfaces normalizados, y en su lugar basarse en interfaces específicas de conexión.

Manejo de los módulos

Según diversas realizaciones, uno, varios y/o todos los módulos (p. ej, los módulos 100, 250, 300, 320, 340, 350) pueden tener un factor de forma y/o superficies/características de fijación que son lo suficientemente similares a un elemento combustible nuclear utilizado en la central 20 como para que (1) el equipo de manipulación de elementos combustibles de la planta pueda utilizarse para sujetar y mover los módulos de manera similar a como se utiliza el equipo de la central para hacerlo con elementos combustibles reales, (2) el equipo de manipulación de conjuntos combustibles de la planta puede utilizarse para mover los módulos unos con respecto a otros para formar diferentes combinaciones de configuraciones para purificación, (3) el equipo de manipulación de elementos combustibles de la central puede utilizarse para mover los módulos a diferentes lugares que requieran purificación de agua utilizando el equipo de transferencia de combustible existente en la planta (p. ej., entre la piscina de combustible gastado y la cavidad del reactor en un PWR de Westinghouse, o entre las piscinas superior e inferior en un BWR-6 de GE), (4) los módulos pueden almacenarse en bastidores 410 de combustible gastado (véase la FIG. 1) en la piscina 30 de combustible durante períodos prolongados, y/o (5) los módulos pueden eliminarse en última instancia en contenedores secos u otros contenedores diseñados para residuos radiactivos de alto nivel y/o elementos combustibles gastados utilizados en la central 20. Por ejemplo, una vez que un módulo de filtrado 320 está lleno de partículas/residuos/contaminantes recogidos, puede trasladarse al bastidor 410 de combustible y almacenarse allí durante un tiempo prolongado hasta que el módulo 320 se transfiera a un contenedor de elementos combustibles para su almacenamiento a largo plazo.

Según varias realizaciones, una o más de estas características de diseño permiten que uno o más de estos módulos de procesamiento de agua permanezcan bajo el agua durante el almacenamiento, transporte y uso, lo que reduce la exposición a la radiación de los trabajadores. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, según diversas realizaciones, todos los módulos 100, 250, 300, 320, 340, 350 permanecen bajo el agua durante su almacenamiento, transporte y uso. Además, el almacenamiento de estos módulos en la piscina 30 de combustible gastado durante períodos prolongados permite aplazar significativamente las actividades de procesamiento de residuos radiactivos, lo que mejora la economía de la gestión de residuos radiactivos y simplifica la logística de la gestión de residuos. Específicamente, los contaminantes son más fáciles de gestionar después de un período de almacenamiento prolongado debido a la desintegración radiactiva, y las actividades de eliminación de filtros pueden combinarse con otras actividades de gestión de residuos ejecutadas como parte del desmantelamiento de la central o la transferencia de residuos radiactivos (por ejemplo, elementos combustibles gastado) a contenedores secos u otros contenedores de almacenamiento.

Según diversas realizaciones, uno, algunos o todos los módulos pueden tener factores de forma que no coinciden con los factores de forma de los elementos combustibles utilizados en la central 20. Por ejemplo, según diversas realizaciones, el módulo 100 de bomba puede tener una forma y un factor de forma que difiere significativamente del de los elementos combustibles utilizados en la central 20.

De forma similar, uno, algunos o todos los módulos pueden tener superficies/características de fijación que no facilitan el agarre y/o el movimiento mediante el equipo de manipulación de elementos combustibles convencional de la planta. En tales realizaciones, se pueden utilizar adaptadores para facilitar el uso del equipo de manipulación de elementos combustibles de la central con varios módulos. Adicionalmente y/o alternativamente, el sistema 10 puede incluir equipos de manipulación y movimiento de módulos específicos del sistema 10 que están específicamente conformados y configurados para conectar y mover varios módulos. Dicho equipo puede incluir mecanismos para acoplar y/o desacoplar selectivamente los módulos entre sí.

Uso del sistema 10

Según varias realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para la filtración y purificación general de grandes flujos y alta capacidad para eliminar uno o más de los siguientes contaminantes de grandes volúmenes de agua tales como piscinas 30 de combustible gastado y reactores/cavidades de reactores:

i) productos de corrosión particulados, iónicos o coloidales para mejorar las condiciones radiológicas y la claridad del agua;

ii) sílice para mejorar la claridad del agua y evitar la entrada de sílice en el agua del reactor;

iii) gases disueltos para establecer condiciones de oxidación/reducción;

iv) nanoburbujas que pueden degradar la claridad del agua; y/o

v) gases radiactivos (por ejemplo, tras una fuga de combustible) que, de otro modo, podrían ser inhalados por los trabajadores y provocar una exposición interna.

Según varias realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para la aspiración local de partículas de productos de corrosión de lugares específicos, incluidos aquellos en los que pueden estar presentes o crearse objetos/partículas de alta actividad. Esto incluye, por ejemplo, la aspiración de los tubos guía de los BWR, la boquilla de drenaje del fondo de la vasija del reactor de los BWR, el toro de los BWR, la piscina de supresión de los BWR, las superficies horizontales de las piscinas de combustible gastado, las cavidades del (de los) reactor(es), los fosos de carga de los contenedores, y/o bajo la trayectoria del combustible durante las actividades de descarga/recarga de combustible.

Según diversas realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para la aspiración local asociada a actividades de búsqueda y recuperación de objetos extraños (FOSAR) u otras actividades de recuperación de residuos en las que se desea capturar y examinar el objeto.

Según varias realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para limpiar y filtrar generalmente el agua de la piscina 30 para mejorar la claridad del agua y/o reducir la actividad dentro del agua de la piscina.

Según diversas realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para la limpieza/aspiración mejorada por ultrasonidos de residuos/partículas que están (1) presentes en cavidades locales o (2) se crean durante la limpieza de superficies tales como las soldaduras de la vasija del reactor que necesitan ser inspeccionadas periódicamente.

En las configuraciones ilustradas, el sistema 10 descarga agua limpia y filtrada desde las salidas 300d, 320b, 340b, y/o 350b de vuelta a la piscina 30 de combustible. Sin embargo, una o más de estas salidas de agua filtrada 300d, 320b, 340b, y/o 350b pueden conectarse alternativamente, ya sea directamente o a través de otros módulos intermedios, a un conducto o conductos de suministro para suministrar agua filtrada limpia a un área de trabajo donde es ventajoso mantener tasas de dosis bajas. Así, según diversas realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza como accesorio de descarga de agua limpia para el suministro local de agua limpia, purificada y menos activa a lugares específicos. Según diversas realizaciones, el sistema 10 puede utilizarse para (1) proporcionar una descarga de agua limpia y una presión de agua positiva al reactor de la central 20 para limitar la entrada de sílice u otros contaminantes y/o mejorar el control químico del agua del reactor, (2) dirigir el agua limpia alrededor de la "bañera" del BWR para reducir la contaminación que se deposita en las superficies cercanas a los trabajadores y limitar la exposición radiológica (p. ej, durante los servicios del reactor realizados durante las paradas para recargar combustible), y/o (3) dirigir el agua limpia hacia la superficie de la piscina 30 de combustible para mejorar la claridad del agua y/o limitar la exposición radiológica a través de la actividad cerca de la superficie del agua en la piscina 30.

Según varias realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para la recogida de finos de mecanizado creados durante (1) las reparaciones en las plantas operativas, tales como las reparaciones de pernos de deflectores, con el fin de asegurar la exclusión de metales extraños (FME) de los sistemas de la planta, y/o (2) la segmentación subacuática de la vasija del reactor y de los interiores de la vasija durante el desmantelamiento de la central 20 para mantener la claridad del agua.

Según varias realizaciones no limitantes, el sistema 10 se utiliza para evitar o prevenir la proliferación de algas (por ejemplo, mediante un módulo de luz UV) en las piscinas 30 de combustible gastado durante las actividades de desmantelamiento de la central.

Tal y como se utilizan aquí, los términos contaminantes, partículas, suciedad, desechos y términos similares se utilizan indistintamente.

Las anteriores realizaciones ilustradas se proporcionan para ilustrar los principios estructurales y funcionales de varias realizaciones y no pretenden ser limitantes. Por el contrario, los principios de la presente invención pretenden abarcar todos y cada uno de los cambios, alteraciones y/o sustituciones de los mismos dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (10) modular de purificación de agua para una central (20) nuclear, comprendiendo el sistema:

una pluralidad de módulos (100, 250, 270, 300, 320, 340, 350) que pueden conectarse selectivamente entre sí en una pluralidad de configuraciones,

donde la pluralidad de módulos incluye:

un módulo (100) de bomba que incluye una entrada (100a) y una salida (100b), y está configurado para proporcionar un flujo de fluido

al menos dos módulos de purificación

configurados para ser conectados indistinta o simultáneamente al módulo (100) de bomba, y

un módulo (450) de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible que comprende:

un receptáculo (460) configurado para acoplar una boquilla (480a) inferior de un elemento combustible de la central;

una salida (450b) en comunicación fluida con un interior del receptáculo, y configurada para conectarse a una entrada (100a, 250a, 270a, 300a, 320a, 340a, 350a) de al menos uno de la pluralidad de módulos de modo que el módulo (100) de bomba provoque un flujo de agua que fluya secuencialmente a través del elemento (480) combustible en una dirección de lavado a contracorriente, hacia el receptáculo (460), a través de la salida (450b) del módulo (450) de limpieza de la boquilla inferior del elemento combustible, y hacia al menos uno de la pluralidad de módulos; y

al menos un transductor (500) ultrasónico montado en el receptáculo y conformado y configurado para dirigir la energía ultrasónica hacia una boquilla (480a) inferior de un elemento combustible (480) que está acoplado al receptáculo (460).

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde:

los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (250) de búsqueda y recuperación de objetos extraños configurado para atrapar objetos de más de 1,0 mm de diámetro en un receptáculo (290) del módulo de búsqueda y recuperación de objetos extraños, y

el módulo (250) de búsqueda y recuperación de objetos extraños incluye una salida (250b) que está configurada para acoplarse a la entrada (100a) del módulo de bomba.

3. El sistema de la reivindicación 2, en donde el receptáculo (290) se puede separar selectivamente de un resto del módulo (250) de búsqueda y recuperación de objetos extraños para poder examinar los objetos en el receptáculo.

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (320) de filtración de partículas que comprende medios filtrantes que están configurados para atrapar partículas de un flujo de fluido a través del módulo de filtración de partículas, teniendo el módulo de filtración de partículas una entrada (320a) que está configurada para conectarse a la salida (100b) del módulo de bomba.

5. El sistema de la reivindicación 4, en donde los medios de filtración comprenden medios de filtración tolerantes a la radiación.

6. El sistema de la reivindicación 4, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de electrocoagulación configurado para ser colocado aguas arriba del módulo (320) de filtración de partículas, de manera que coagule los contaminantes que fluyen a través del módulo de electrocoagulación antes de llegar al módulo de filtración de partículas y, por tanto, facilite una mejor recogida de dichos contaminantes por el módulo de filtración de partículas.

7. El sistema de la reivindicación 1, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (340) de desmineralización que comprende resina y está configurado para atrapar los productos de corrosión iónica de un flujo de fluido a través del módulo (340) de desmineralización.

8. El sistema de la reivindicación 7, en donde el módulo (340) de desmineralización incluye una salida (340b) de fluido que está configurada para conectarse a un sistema (345) de procesamiento de residuos sólidos de una central (20) de energía nuclear, de manera que la resina gastada del módulo de desmineralización puede ser vertida desde el módulo de desmineralización al sistema (345) de procesamiento de residuos sólidos.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (350) de desgasificación que incluye una salida (350d) de gas extraído y está configurado para extraer gas de un flujo de fluido a través del módulo (350) de desgasificación.

10. El sistema de la reivindicación 9, en donde el módulo (350) de desgasificación está configurado para conectarse a una bomba (360) de aspiración y a un sistema (390) de procesamiento de residuos de gas del gas de la central nuclear, de manera que el gas extraído por el módulo (350) de desgasificación pueda ser manejado por el sistema (390) de procesamiento de residuos de gas de la central.

11. El sistema de la reivindicación 1, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo de monitorización e inyección de peróxido que está configurado para prevenir la liberación de productos de corrosión de los elementos combustibles durante las actividades de descarga y recarga de combustible.

12. El sistema de la reivindicación 1, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (300) de filtración de flujo cruzado que está configurado para separar un flujo de fluido a través del módulo de filtración de flujo cruzado en (1) un flujo de agua relativamente más limpio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una primera salida (300d), y (2) un flujo relativamente más sucio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una segunda salida (300b).

13. El sistema de la reivindicación 12, en donde los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (320) de filtración de partículas con medios filtrantes que están configurados para atrapar partículas, teniendo el módulo de filtración de partículas una entrada (320a) que está configurada para conectarse alternativamente a la salida del módulo (100b) de bomba o a la segunda salida del módulo (300b) de filtración de flujo cruzado.

14. El sistema de la reivindicación 12, en donde:

los al menos dos módulos de purificación incluyen un módulo (350) de desgasificación que incluye una salida de gas extraído, y

el módulo de desgasificación comprende una entrada (350a) de fluido que está configurada para conectarse a la primera salida (300d) del módulo (300) de filtración de flujo cruzado.

15. El sistema de la reivindicación 14, en donde la salida (350d) de gas extraído está configurada para conectarse a una bomba (360) de aspiración y a un sistema (390) de procesamiento de residuos de gas del gas de la central nuclear, de manera que el gas extraído por el módulo (350) de desgasificación pueda ser manejado por el sistema (390) de procesamiento de residuos de gas de la planta.

16. El sistema de la reivindicación 1, en donde los al menos dos módulos de purificación comprenden un primer y un segundo módulo de purificación, en donde el primer y el segundo módulo de purificación comprenden, respectivamente, diferentes módulos de entre los siguientes módulos de purificación:

un módulo (250) de búsqueda y recuperación de objetos extraños configurado para atrapar objetos de más de 2,5 mm de diámetro en un receptáculo del módulo (250) de búsqueda y recuperación de objetos extraños;

un módulo (320) de filtración de partículas que comprende medios filtrantes que está configurado para atrapar partículas; un módulo de electrocoagulación configurado para coagular los contaminantes;

un módulo (340) de desmineralización que comprende resina y está configurado para atrapar los productos iónicos de la corrosión;

un módulo (350) de desgasificación que incluye una salida de gas extraído y está configurado para extraer gas;

un módulo de control e inyección de peróxido que está configurado para prevenir la liberación de productos de corrosión de los elementos combustibles durante las actividades de desabastecimiento de combustible y recarga; o

un módulo (300) de filtración de flujo cruzado que está configurado para separar un flujo a través del módulo de filtración de flujo cruzado en (1) un flujo de agua relativamente más limpio que sale del módulo de filtración de flujo cruzado a través de una primera salida (300d), y (2) un flujo relativamente más sucio que sale del módulo (300) de filtración de flujo cruzado a través de una segunda salida (300b).

17. El sistema de la reivindicación 16, en donde los al menos dos módulos de purificación comprenden un tercer módulo de purificación que se selecciona de entre los módulos de purificación enumerados en la reivindicación 15 y que es diferente de los módulos de purificación primero y segundo.

18. El sistema de la reivindicación 17, en donde los al menos dos módulos de purificación comprenden un cuarto módulo de purificación que se selecciona de entre los módulos de purificación enumerados en la reivindicación 15 y que es diferente de los módulos de purificación primero, segundo. y tercero.

19. El sistema de la reivindicación 1, en donde una entrada (100a, 250a, 270a, 300a, 320a, 340a, 350a) o una salida (100b, 250b, 300b, 300d, 320b, 340b, 350b) de una pluralidad de los módulos (100, 250, 270, 300, 320, 340, 350) incluye un conector normalizado para facilitar la conexión de al menos una pluralidad de los módulos entre sí en la pluralidad de configuraciones.

20. El sistema de la reivindicación 19, en donde las entradas (100a, 250a, 270a, 300a, 320a, 340a, 350a) y las salidas (100b, 250b, 300b, 300d, 320b, 340b, 350b) de una pluralidad de los módulos (100, 250, 270, 300, 320, 340, 350) incluyen juntas (700) radiales accionadas por aire que están configuradas para prevenir la salida de contaminantes presentes dentro de su respectivo módulo cuando el módulo se desconecta de otro módulo.

21. El sistema de la reivindicación 19, que comprende además al menos un adaptador intermedio que interconecta una entrada (100a, 250a, 270a, 300a, 320a, 340a, 350a) de al menos uno de la pluralidad de módulos (100, 250, 270, 300, 320, 340, 350) con una salida (100b, 250b, 300b, 300d, 320b, 340b, 350b) de al menos otro de la pluralidad de módulos, en donde el al menos un adaptador intermedio comprende un elemento sensible a la radiación.

22. El sistema de la reivindicación 21, en donde el elemento sensible a la radiación comprende al menos una de entre una junta (700) radial accionada por aire, una junta inflable y/o una junta radial inflable.

23. El sistema de la reivindicación 1, en donde uno de los módulos comprende un módulo de purificación ultravioleta que incluye una luz UV.