ES2896874T3 - Filtro y conjunto de combustible para una planta nuclear - Google Patents

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Abstract

Un filtro (1) para separar partículas de un líquido de refrigeración en una planta nuclear, en el que el filtro (1) comprende al menos un paso (3) con una superficie interna, un extremo de entrada (4) y un extremo de salida (5), en el que dicho al menos un paso (3) está dispuesto para permitir el flujo pasante del líquido de refrigeración en una dirección de flujo principal (MFD) desde el extremo de entrada (4) hasta el extremo de salida (5), caracterizado porque la superficie interna del al menos un paso (3) comprende al menos una sección de superficie (6) orientada hacia dicha dirección de flujo principal (MFD) del líquido de refrigeración y tiene una superficie estructurada que forma una pluralidad de partes de superficie (7) dispuestas para atrapar dichas partículas.

Description

DESCRIPCIÓN
Filtro y conjunto de combustible para una planta nuclear
Antecedentes de la invención y técnica anterior
La presente invención se refiere a un filtro para separar partículas del líquido de refrigeración en una planta nuclear según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención también se refiere a un conjunto de combustible para una planta nuclear según el preámbulo de la reivindicación 18.
En una planta nuclear, por ejemplo, BWR, PWR o WER, es importante filtrar el líquido de refrigeración, tal como agua de refrigeración, debido a que residuos u otras partículas que pueden transportarse por el agua de refrigeración pueden provocar defectos en el revestimiento de las varillas de combustible. Los defectos en el revestimiento de las varillas de combustible pueden dar como resultado combustible nuclear, es decir, fuga de uranio al agua de refrigeración. En un defecto mayor, el funcionamiento del reactor tiene que interrumpirse y el combustible defectuoso debe reemplazarse. Un reemplazo de este tipo conlleva mucho tiempo y es costoso. Los residuos y otras partículas también pueden provocar defectos a otros componentes en una planta nuclear, por ejemplo, bombas. Los residuos pueden consistir en chips o alambres, que se forman, por ejemplo, en diferentes reparaciones de componentes de la planta. Los residuos también pueden haber alcanzado la planta desde el exterior.
Se han realizado esfuerzos para desarrollar filtros de residuos para plantas nucleares y los documentos US7149272B2, EP1356474B1, US5030412A y DE29615575U1 son ejemplos de divulgaciones de la técnica anterior de tales filtros.
El documento US 7149272B2 da a conocer un filtro de residuos, que funciona según el principio de obstáculos mecánicos en forma de onda. El filtro comprende una pila de placas que se han estampado en para dar placas en forma de onda mostradas en las figuras.
El documento EP1356474B1 describe un filtro para un reactor nuclear, cuyo filtro comprende láminas en forma de onda que forman una pluralidad de canales independientes para un líquido de refrigeración. Las láminas en forma de onda están dispuestas una al lado de la otra para permitir atrapar partículas en el líquido de refrigeración.
También los documentos US 5030412A y DE29615575U1 describen filtros destinados a usarse para separar residuos en un líquido de refrigeración en un reactor nuclear. Los filtros comprenden un número de placas paralelas y curvas.
Aunque estos filtros de residuos de la técnica anterior funcionan bien, esta invención tiene como objetivo una mejora con respecto a la eficiencia de captura de residuos y partículas en comparación con los filtros de residuos conocidos para plantas nucleares, en particular para atrapar alambres metálicos flexibles delgados.
Por lo tanto, es deseable proporcionar un filtro mejorado con una eficiencia de captura mejorada en comparación con los filtros de la técnica anterior y proporcionar un conjunto de combustible con el filtro mejorado. La presente invención expuesta a continuación aborda este deseo. La invención también puede referirse a un método de fabricación de un filtro de residuos.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar un filtro mejorado para una planta nuclear con una eficiencia de captura mejorada de partículas en el líquido de refrigeración que fluye en la planta nuclear. El objeto de la presente invención también es proporcionar un conjunto de combustible mejorado que comprende un filtro con eficiencia de captura mejorada.
Los objetos mencionados anteriormente se logran mediante el filtro definido en la reivindicación 1 y mediante el conjunto de combustible definido en la reivindicación 18.
Por lo tanto, el objeto mencionado anteriormente se logra mediante un filtro para separar partículas de un líquido de refrigeración en una planta nuclear, en el que el filtro comprende al menos un paso con una superficie interna, un extremo de entrada y un extremo de salida, en el que el al menos un paso está dispuesto para permitir el flujo pasante del líquido de refrigeración en una dirección de flujo principal desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida. Cada uno del al menos un paso forma un canal para que el líquido de refrigeración permita que el líquido de refrigeración fluya a lo largo del paso desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida durante el uso del filtro. Por lo tanto, el líquido de refrigeración puede transportarse a través del filtro de manera controlada gracias al al menos un paso. Además, cada uno de los al menos un paso está dispuesto para permitir que el medio de refrigeración fluya a través del paso en la dirección de flujo principal, es decir, en una dirección de la corriente principal del medio de refrigeración que fluye a través del filtro desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida de cada paso. Por lo tanto, la dirección de flujo principal puede definirse como vectores a lo largo de una línea que se extiende desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida, línea que sigue el paso. De ese modo, la dirección de flujo principal puede definirse de una manera simple y precisa también para diferentes formas de los pasos.
La superficie interna del al menos un paso comprende al menos una sección de superficie que tiene una superficie estructurada que forma una pluralidad de partes de superficie orientadas hacia la dirección de flujo principal del líquido de refrigeración y que está dispuesta para atrapar las partículas.
La al menos una sección de superficie también puede definirse como una porción o una parte de la superficie interna del al menos un paso. Por lo tanto, la superficie interna del al menos un paso comprende una o varias secciones de superficie o partes de superficie que tienen una superficie estructurada, que puede ser una superficie rugosa que forma dichas partes de superficie. Por lo tanto, cada sección de superficie puede comprender irregularidades dispuestas con un propósito en la sección de superficie. De ese modo, la superficie interna de cada uno de los al menos un paso comprende secciones de superficie con una superficie estructurada y otras secciones que no se han dotado de irregularidades. Las secciones estructuradas se caracterizan por características de fricción aumentadas para partículas que fluyen en el líquido de refrigeración en comparación con las otras secciones de la superficie interna del paso que no se han estructurado, es decir, que no se han dotado de irregularidades.
Además, cada una de las secciones de superficie con una superficie estructurada forma una pluralidad de partes de superficie orientadas hacia la dirección de flujo principal del líquido de refrigeración y que están dispuestas para atrapar las partículas.
Todas las superficies comprenden dos direcciones de extensión. Las partes de superficie están dispuestas de tal manera que las partes de superficie se orientan hacia la dirección de flujo principal, lo que significa que las partes de superficie de la superficie estructurada están en ángulo en relación con la dirección de flujo principal. Las partes de superficie pueden extenderse transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal de modo que las direcciones de extensión de cada parte de superficie estén en ángulo, por ejemplo, perpendicularmente, en relación con la dirección de flujo principal. De ese modo, las partículas que fluyen en el líquido de refrigeración pueden detenerse y atraparse de manera efectiva por las partes de superficie de la superficie estructurada.
Por consiguiente, las partes de superficie forman obstáculos para partículas que fluyen en el líquido de refrigeración, partes de superficie partes de superficie en las que las partículas pueden detenerse, sujetarse y, por esto, atraparse y filtrarse por el filtro. De ese modo, se proporciona un filtro mejorado para una planta nuclear con eficiencia de captura mejorada de partículas en el líquido de refrigeración y, por esto, se logra el objeto mencionado anteriormente.
Según una realización, las partes de superficie están dispuestas una tras otra en la dirección de flujo principal. En otras palabras, en relación con una parte de superficie de referencia, las partes de superficie pueden estar dispuestas de manera que, otra parte de superficie o pluralidad de otras partes de superficie están dispuestas aguas arriba y/o aguas abajo de la parte de superficie de referencia en la dirección de flujo principal. De ese modo, se logra un filtro mejorado porque con partes de superficie dispuestas una tras otra la probabilidad de atrapar una partícula en el líquido de refrigeración aumenta a medida que las partículas pueden detenerse en varias partes de superficie.
Según una realización, las partes de superficie están dispuestas en filas. Por filas se entiende una o varias líneas a lo largo de las cuales pueden disponerse las partes de superficie. Cada línea puede estar dispuesta con un ángulo, por ejemplo, transversalmente, en relación con la dirección de flujo principal. Por lo tanto, una o varias partes de superficie pueden estar dispuestas a lo largo de una línea. Por esto, se dota a un filtro aún mejorado de una eficiencia de captura mejorada porque puede dotarse a un área más grande de la superficie interna del paso de las partes de superficie, lo que aumenta la probabilidad de detener las partículas.
Según una realización, al menos una de dicha pluralidad de partes de superficie comprende dos subpartes de superficie dispuestas para aproximarse entre sí hacia un punto de avance con respecto a la dirección de flujo principal. Las subpartes de superficie están dispuestas para orientarse hacia la dirección de flujo principal. Además, las subpartes de superficie están dispuestas de tal manera que una distancia entre las subpartes de superficie disminuye a lo largo de la dirección de flujo principal. Cada una de las subpartes puede comprender un borde externo y un borde interno, en las que el borde externo está dispuesto aguas arriba y el borde interno está dispuesto aguas abajo de un punto medio de la subparte de superficie en relación con la dirección de flujo principal. Por lo tanto, una distancia entre los bordes externos de dos subpartes de superficie es mayor que una distancia entre los bordes internos de dos subpartes de superficie. La distancia entre los bordes internos de dos subpartes de superficie puede ser cero y los bordes internos pueden encontrarse entre sí en dicho punto de avance. Como alternativa, la distancia entre los bordes internos de dos subpartes de superficie puede ser mayor que cero y menor que un tamaño de partículas destinadas a atraparse por el filtro. Las subpartes de superficie están dispuestas para formar una abertura entre los bordes externos de dos subpartes de superficie, cuya abertura tiene una función de capturar partículas en el líquido de refrigeración. De ese modo, una partícula puede atraparse por las subpartes de superficie en los bordes externos de las subpartes de superficie y además puede guiarse hacia los bordes internos de las subpartes de superficie y hacia el punto de avance donde se detendrá la partícula.
Según la realización alternativa donde la distancia entre los bordes internos de dos subpartes de superficie es mayor que cero y menor que un tamaño de partículas destinadas a atraparse por el filtro, se forma una abertura adicional entre los bordes internos de las dos subpartes de superficie. Gracias a la abertura adicional entre los bordes internos de dos subpartes de superficie, en el líquido de refrigeración puede atraparse una partícula de manera efectiva mientras que el líquido de refrigeración puede pasar a través de la abertura adicional durante el uso del filtro. De ese modo, se proporciona un filtro mejorado con respecto a una eficiencia de captura e impacto en la resistencia al flujo.
Según una realización, las dos subpartes de superficie pueden encontrarse entre sí en el punto de avance. La al menos una de la pluralidad de partes de superficie puede doblarse para formar las al menos dos subpartes de superficie. La al menos una de la pluralidad de partes de superficie puede doblarse de manera suave de tal manera que las subpartes de superficie pueden comprender una parte con una forma circular. Como alternativa, la al menos una de la pluralidad de partes de superficie puede doblarse de manera que se forme un borde afilado en dicho punto de avance. De ese modo, una partícula se capturará y se detendrá por las subpartes de superficie, por ejemplo, en el punto de avance, de manera efectiva. Por consiguiente, se dota a un filtro mejorado de una eficiencia de captura mejorada para partículas de diferentes tamaños.
Según una realización, la superficie estructurada comprende depresiones que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie. Por lo tanto, las partes de superficie pueden lograrse de una manera simple disponiendo depresiones, o rebajes, en la sección de superficie de la superficie interna del paso.
Según una realización, las depresiones comprenden ranuras alargadas. Con ranura alargada se entiende rendijas o hendiduras que tienen extensiones en direcciones orientadas transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal. La extensión de cada ranura en una dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal puede ser mayor que la profundidad de la ranura. Por esto, las partículas en el líquido de refrigeración pueden atraparse de manera efectiva a lo largo de las extensiones de las ranuras en la dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal.
Según una realización, las depresiones comprenden depresiones en forma de punto. Con depresiones en forma de punto se entiende que una profundidad de las depresiones puede ser igual o mayor que la extensión de la depresión en una dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal. Por lo tanto, las depresiones pueden estar dispuestas a modo de puntos en las secciones de superficie, lo que puede disminuir el consumo de energía y material durante un proceso de creación de las depresiones y de fabricación del filtro.
Según una realización, la superficie estructurada comprende salientes que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie. Por lo tanto, las partes de superficie pueden lograrse de una manera simple disponiendo salientes, es decir, unidades que se extienden desde la superficie de las secciones de superficie. Los salientes pueden constituir trampas eficientes para partículas que fluyen en el líquido de refrigeración. De ese modo, gracias a los salientes, las partículas en el líquido de refrigeración pueden detenerse de manera eficiente.
Según una realización, los salientes comprenden crestas alargadas. Las crestas alargadas tienen una extensión en direcciones orientadas transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal. La extensión de cada cresta en la dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal puede ser mayor que la altura de la cresta. Por esto, las partículas en el líquido de refrigeración pueden atraparse de manera efectiva a lo largo de las extensiones de la cresta en la dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal.
Según una realización, al menos algunas de las crestas alargadas comprenden una ranura alargada adicional en la parte superior de la cresta. De ese modo, se dota a un filtro aún mejorado de una eficiencia de atrapamiento mejorada porque con las ranuras alargadas adicionales en la parte superior de la cresta, aumenta la probabilidad de que las partículas en el líquido de refrigeración queden atrapadas.
Según una realización, los salientes comprenden salientes en forma de punto. Con salientes en forma de punto se entiende que una altura de los salientes puede ser igual o mayor que la extensión de los salientes en una dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal. Por lo tanto, los salientes pueden estar dispuestos a modo de puntos en las secciones de superficie, lo que puede disminuir el consumo de energía y material durante un proceso de creación de los salientes y de fabricación del filtro.
Según una realización, al menos una de las depresiones está seguida por al menos uno de los salientes en la dirección de flujo principal. Con al menos un saliente a continuación de al menos una depresión, es decir, con al menos un saliente dispuesto aguas abajo de al menos una depresión, en relación con la dirección de flujo principal, una parte de superficie puede estar formada tanto por una depresión como por un saliente. Un saliente puede estar dispuesto directamente después de una depresión en la dirección de flujo principal, es decir, la depresión puede pasar por encima del saliente en la dirección de flujo principal. Por lo tanto, la parte de superficie puede estar formada parcialmente por la depresión y parcialmente por el saliente. De ese modo, el tamaño de la parte de superficie puede ser mayor que en un caso en el que la parte de superficie está formada solo por una depresión o por el saliente. Por consiguiente, se proporciona un filtro mejorado.
Según una realización, la superficie estructurada se logra mediante al menos uno de: plastificación, fusión, granallado o fabricación aditiva. La plastificación puede comprender, por ejemplo, estampado en relieve, fijación con pasador, estricción, desbaste o acuñación. La fusión puede comprender, por ejemplo, un procesamiento por láser, haz de electrones o plasma. La fabricación aditiva puede comprender, por ejemplo, recubrimiento superficial o impresión 3D. Estos procesos pueden usarse por separado o en combinación entre sí para crear la superficie estructurada.
Según una realización, el al menos un paso comprende al menos una curvatura a lo largo de la extensión del al menos un paso. En otras palabras, el al menos un paso comprende al menos una curva a lo largo de la extensión del al menos un paso. Gracias a la al menos un doblez, el líquido de refrigeración fluye a través del filtro de manera que las partículas en el líquido de refrigeración siguen una trayectoria en forma de onda. De ese modo, las partículas en el líquido de refrigeración, especialmente partículas alargadas tales como alambres metálicos, pueden quedar atrapadas en dicha al menos una curvatura de manera eficiente.
Un filtro de este tipo, que puede fabricarse a partir de láminas relativamente delgadas, tiene una resistencia al flujo relativamente baja ya que no se requieren componentes, elementos de conexión o similares en los pasos. Gracias a la al menos una curvatura del paso, es decir, de las láminas, el al menos uno de los pasos separados permite un atrapamiento eficiente de partículas en el líquido de refrigeración. En particular, pueden atraparse partículas alargadas contenidas en el flujo del líquido de refrigeración por el dispositivo de filtro por medio de las láminas curvadas. Además, la al menos una curvatura de las láminas también aumenta la resistencia del filtro, que, por lo tanto, puede hacerse autoportante y puede montarse, por ejemplo, en un conjunto de combustible sin ningún armazón que se extienda alrededor de las láminas.
Según una realización, en la al menos una curvatura, la superficie interna del al menos un paso comprende la al menos una sección de superficie que está orientada sustancialmente hacia la dirección de flujo principal. Cada curvatura de la al menos una curvatura está dispuesta de manera que, en cada curvatura, la superficie interna del al menos un paso comprende partes que se orientan sustancialmente hacia la dirección de flujo principal y partes orientadas sustancialmente a lo largo de la dirección de flujo principal. En las partes que se orientan hacia la dirección de flujo principal, el flujo del líquido de refrigeración se encuentra con algunas fuerzas de resistencia debido a que dichas partes se orientan hacia la dirección de flujo principal. Como consecuencia, también las partículas en el líquido de refrigeración se encuentran con las fuerzas de resistencia durante el paso del líquido de refrigeración. Por lo tanto, es ventajoso disponer la al menos una sección de superficie en las partes orientadas sustancialmente hacia el flujo principal para aumentar la probabilidad de que las partículas en el líquido de refrigeración se atrapen por la al menos una sección de superficie del filtro. De ese modo, se proporciona un filtro mejorado.
Según una realización, el filtro comprende un número de placas interconectadas que forman el al menos un paso. De ese modo, el filtro que comprende el al menos un paso puede fabricarse de manera simple interconectando un número de placas o láminas.
El objeto mencionado inicialmente también se logra mediante un conjunto de combustible para una planta nuclear en el que el conjunto de combustible comprende una parte inferior, una parte superior y una pluralidad de varillas de combustible dispuestas una al lado de la otra y con un espacio intermedio entre sí y entre la parte inferior y la parte superior del conjunto de combustible. La parte inferior comprende un filtro según una cualquiera de las realizaciones anteriores. De ese modo, se proporciona un conjunto de combustible mejorado y por esto se logra el objeto mencionado anteriormente.
Según una realización, el filtro y la parte inferior están dispuestos para guiar el líquido de refrigeración al interior del espacio intermedio.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se describen realizaciones preferidas de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista en corte de un filtro esquemático con un paso que comprende al menos una sección de superficie que tiene una superficie estructurada que forma una pluralidad de partes de superficie,
la figura 2a ilustra la superficie estructurada de la sección de superficie en la figura 1 según una realización,
la figura 2b ilustra la superficie estructurada de la sección de superficie en la figura 1 según una realización,
la figura 2c ilustra la superficie estructurada de la sección de superficie en la figura 1 según una realización,
la figura 2d ilustra la superficie estructurada de la sección de superficie en la figura 1 según una realización,
la figura 3a es una vista lateral que ilustra las partes de superficie en la figura 1 formadas por depresiones según una realización,
la figura 3b es una vista lateral que ilustra las partes de superficie en la figura 1 formadas por salientes según una realización,
la figura 3c es una vista lateral que ilustra las partes de superficie en la figura 1 formadas por salientes según una realización,
la figura 4a ilustra la superficie estructurada en la figura 1 que comprende depresiones en forma de punto vistas desde arriba según una realización,
la figura 4b ilustra la superficie estructurada en la figura 1 que comprende salientes en forma de punto vistas desde arriba según una realización,
la figura 5a es una vista lateral que ilustra las partes de superficie en la figura 1 formadas según una realización,
la figura 5b es una vista lateral que ilustra las partes de superficie en la figura 1 formadas por salientes seguidos de depresiones según una realización,
la figura 6 es una vista en corte de un conjunto de combustible esquemático para un reactor de BWR que comprende un filtro según una realización y
la figura 7 es una vista en corte de un conjunto de combustible esquemático para un reactor PWR que comprende un filtro según una realización.
Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención
La figura 1 muestra, de manera esquemática, un filtro 1 para separar partículas de un líquido de refrigeración en una planta nuclear. Según una realización, el filtro 1 puede comprender un número de placas interconectadas 2, placas 2 que forman al menos un paso 3 creado entre dos placas 2 adyacentes. Por simplicidad, solo se han mostrado dos placas 2 y un paso 3 en la figura 1. Sin embargo, el filtro 1 puede comprender varias placas interconectadas 2. Los pasos 3 están separados entre sí y dispuestos uno al lado del otro por medio de las placas 2. Las placas 2 pueden fabricarse como láminas delgadas de un material metálico y pueden interconectarse entre sí, por ejemplo, mediante soldadura. Otros materiales adecuados, por ejemplo, también pueden usarse materiales cerámicos para las placas 2.
El filtro 1 comprende paredes laterales (no mostradas en la figura 1), paredes laterales que delimitan el al menos un paso en los lados del al menos un paso 3. De ese modo, el líquido de refrigeración puede transportarse a través de los pasos 3 de manera controlada gracias a los canales creados por dichas placas 2 y por dichas paredes laterales.
Como se muestra en la figura 1, las placas 2 están dispuestas en paralelo entre sí con una distancia d entre dos placas 2 adyacentes. La distancia d puede ser igual entre todas las placas 2 o la distancia d puede ser diferente entre las placas 2. Por lo tanto, la distancia d entre las placas 2 puede variar y puede determinarse en una etapa de fabricación del filtro 1. Como efecto, el tamaño, es decir, la altura o la anchura de los pasos 3 pueden adaptarse a diferentes necesidades ajustando la distancia d entre las placas 2.
Como alternativa, el al menos un paso 3 puede estar formado por unidades tubulares interconectadas entre sí con el fin de formar un filtro. Las unidades tubulares pueden ser, por ejemplo, tuberías metálicas conectadas entre sí mediante soldadura. Las unidades tubulares pueden estar dispuestas de manera que las unidades tubulares creen uno o varios niveles de unidades tubulares interconectadas que forman un filtro para permitir que el líquido de refrigeración fluya a través de los pasos dispuestos en uno o varios niveles.
Cada uno del al menos un paso 3 comprende una superficie interna que está definida por superficies de las placas 2 y superficies de las paredes laterales, cuyas superficies están está orientadas una hacia la otra y forman el paso 3. Además, cada uno del al menos un paso 3 comprende un extremo de entrada 4 y un extremo de salida 5, en el que el al menos un paso 3 está dispuesto para permitir el flujo pasante del líquido de refrigeración en una dirección de flujo principal MFD desde el extremo de entrada 4 hasta el extremo de salida 5. Además, la superficie interna del al menos un paso 3 comprende al menos una sección de superficie 6 que tiene una superficie estructurada que forma una pluralidad de partes de superficie 7 que se extienden transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal MFD del líquido de refrigeración y que están dispuestas para atrapar las partículas. Por simplicidad, se han marcado dos partes de superficie 7 en la sección de superficie 6. Las partes de superficie 7 pueden, por ejemplo, disponerse perpendicularmente con respecto a la dirección de flujo principal MFD o puede disponerse en un ángulo diferente de 0 o 180 grados en relación con la dirección de flujo principal MFD.
Como se mencionó anteriormente, la figura 1 es una ilustración esquemática del filtro 1 y las placas 2 en la figura 1 se han separado entre sí con el fin de ilustrar mejor la forma de las placas y la al menos una sección de superficie 6. Las placas 2 pueden estar dispuestas más cerca entre sí, es decir, la distancia d puede ser más corta y las placas 2 pueden estar a continuación una con respecto a otra.
Las paredes laterales mencionadas anteriormente (no mostradas en la figura 1) que delimitan el al menos un paso en los lados también tienen la función de impedir que las partículas destinadas a capturarse o detenerse por las partes de superficie 7 de la al menos una sección de superficie 6 se muevan en el lado o transversalmente y a lo largo de las partes de superficie 7 en relación con la dirección de flujo principal MFD. De ese modo, las partículas pueden detenerse parcialmente por las paredes laterales. Por lo tanto, gracias a las paredes laterales, puede impedirse que las partículas se deslicen o pasen más allá de las secciones de superficie 7.
La al menos una sección de superficie 6 puede cubrir una parte de la superficie de la placa 2 de manera que la anchura de la sección de superficie 6 sea igual o menor que la anchura de la placa 2. Por lo tanto, la al menos una sección de superficie 6 puede extenderse entre las paredes laterales en una dirección transversal con respecto a la dirección de flujo principal MFD y tener una anchura igual o menor que la anchura de la placa 2.
El al menos un paso 3 puede comprender al menos una curvatura 10 a lo largo de la extensión del al menos un paso 3. Por lo tanto, el al menos un paso 3 puede estar doblado a lo largo de la extensión del al menos un paso 3 en la dirección de flujo principal MFD.
La al menos una curvatura 10 del paso 3 se crea por al menos una de las placas 2 que forman un paso 3, placa 2 que está curvada, es decir, se dobla a lo largo de la extensión de la placa 2 en la dirección de flujo principal MFD. Según algunas realizaciones, el paso 3 puede ser en forma de ondas, lo que significa que dos placas 2 que forman un paso 3 se han doblado de manera suave con curvaturas que crean una forma de onda de cada placa 2.
Gracias a la curvatura 10 y además a la forma de onda definida de las placas 2, pueden atraparse partículas alargadas transportadas en el líquido de refrigeración y que tienen una extensión por el filtro 1 por medio de las curvaturas 10. Las partículas, que por cualquier motivo se transportan con una extensión que se extiende sustancialmente en paralelo con la dirección de flujo principal MFD, se atraparán por el filtro 1 por medio de la curvatura 10 y la forma de onda de las placas 2. Las curvaturas 10 y la forma de onda de las placas 2 también pueden contribuir a mejorar la resistencia al filtro 1, que, por lo tanto, puede hacerse autoportante y puede montarse, por ejemplo, en un conjunto de combustible sin ningún armazón que se extienda alrededor de las placas 2.
Como puede verse en la figura 1, la al menos una sección de superficie 6 está comprendida por la superficie interna del al menos un paso 3 en la al menos una curvatura 10 de manera que la al menos una sección de superficie 6 se orienta sustancialmente hacia la dirección de flujo principal MFD. La al menos una sección de superficie 6 puede estar dispuesta en la superficie interna del paso 3 en una primera parte 10' de la curvatura 10, cuya superficie de la primera parte 10' de la curvatura 10 se orienta hacia la dirección de flujo principal MFD. Por otro lado, una superficie de una segunda parte 10" de la curvatura 10 dispuesta en un lado opuesto de la curvatura 10 en relación con la dirección de flujo principal MFD y en relación con la primera parte 10' de la curvatura 10, está orientada en sentido opuesto a la dirección de flujo principal MFD.
En la primera parte 10' que se orienta hacia la dirección de flujo principal, el flujo del líquido de refrigeración se encuentra con algunas fuerzas de resistencia debido a la superficie de la curvatura 10 que obliga al líquido de refrigeración a cambiar la dirección del flujo a lo largo de la superficie del paso 3 en la curvatura 10. Como consecuencia, también las partículas en el líquido de refrigeración se encuentran con las fuerzas de resistencia durante el paso del líquido de refrigeración. Por lo tanto, es ventajoso disponer la al menos una sección de superficie 6 en las partes que se orientan sustancialmente hacia el flujo principal para aumentar la probabilidad de que las partículas en el líquido de refrigeración se atrapen por la al menos una sección de superficie 6 del filtro 1.
Por lo tanto, la sección de superficie 6 está dispuesta en una parte de la curvatura 10 que se orienta hacia la dirección de flujo principal MFD. La al menos una sección de superficie 6 también puede estar dispuesta en otras posiciones en la superficie interna del al menos un paso 3.
En la figura 1 un ejemplo de una partícula 9 se presenta en una posición en la sección de superficie 6 donde la partícula 9 se ha atrapado por el filtro 1 y, más particularmente, la partícula 9 se ha atrapado por una de la pluralidad de partes de superficie 7 de la superficie estructurada de la al menos una sección de superficie 6. De ese modo, gracias a las partes de superficie 7, las partículas en el líquido de refrigeración que fluyen a través del filtro 1 pueden atraparse de manera eficiente al detenerse por una de las partes de superficie 7.
La figura 2a ilustra la sección de superficie 6 en la figura 1, en la que la sección de superficie 6 comprende partes de superficie 7 dispuestas una tras otra en la dirección de flujo principal MFD. Como se ilustra en la figura 2a, al menos algunas de las partes de superficie 7 pueden estar dispuestas a lo largo de una primera línea a, primera línea a que puede ser paralela con respecto a la dirección de flujo principal MFD. Además, al menos algunas de las partes de superficie 7 pueden estar dispuestas desplazadas de dicha primera línea a. Por lo tanto, con una parte de superficie de referencia 7', una primera parte de superficie 7" puede estar dispuesta aguas arriba de la parte de superficie de referencia 7' y una segunda parte de superficie 7” ' puede estar dispuesta aguas abajo de la parte de superficie de referencia 7' en relación con la dirección de flujo principal MFD y a lo largo de dicha primera línea a1 o desplazada de dicha primera línea a. La figura 2a ilustra también las partes de superficie 7 dispuestas en filas a lo largo de al menos una segunda línea a1, en la que las partes de superficie 7 están dispuestas como unidades separadas a lo largo de la misma de la al menos una segunda línea a1. En otras palabras, hay un hueco entre dos partes de superficie 7 adyacentes a lo largo de la al menos una segunda línea a1.
La figura 2b ilustra la sección de superficie 6 en la figura 1, en la que la sección de superficie 6 comprende partes de superficie 7 dispuestas en filas como unidades uniformes a diferencia de la realización ilustrada en la figura 2a con partes de superficie 7 como unidades separadas. Por lo tanto, las partes de superficie 7 pueden estar dispuestas a lo largo de al menos una tercera línea a2. Las terceras líneas a2 pueden ser paralelas entre sí y pueden estar dispuestas transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal MFD.
Según algunas realizaciones, las partes de superficie 7 pueden estar dispuestas tanto como unidades separadas como como unidades uniformes y comprendidas en al menos una sección de superficie 6.
La figura 2c ilustra otra realización de la sección de superficie 6 en la figura 1, en la que la sección de superficie 6 comprende partes de superficie 7 donde cada una de la pluralidad de partes de superficie 7 comprende dos subpartes de superficie 7a dispuestas para aproximarse entre sí hacia un punto de avance P con respecto a la dirección de flujo principal MFD. Como se ilustra en la figura 2c las subpartes de superficie 7a están dispuestas para orientarse hacia la dirección de flujo principal MFD. Además, las subpartes de superficie 7a están dispuestas de tal manera que una distancia p entre las subpartes de superficie 7a disminuye a lo largo de la dirección de flujo principal MFD. Cada una de las subpartes 7a puede comprender un borde externo 8a y un borde interno 8b, en las que el borde externo 8a está dispuesto aguas arriba y el borde interno está dispuesto aguas abajo de un punto medio no mostrado de la subparte de superficie 7a en relación con la dirección de flujo principal. Por lo tanto, la distancia p entre los bordes externos 8a de dos subpartes de superficie 7a es mayor que una distancia s entre los bordes internos 8b de dos subpartes de superficie 7a. La distancia s entre los bordes internos 8b de dos subpartes de superficie 7a puede ser cero y los bordes internos 8b pueden encontrarse entre sí en dicho punto de avance P, como se ilustra en la figura 2d. Como alternativa, la distancia s entre los bordes internos 8b de dos subpartes de superficie 7a puede ser mayor que cero y al mismo tiempo menor que un tamaño, por ejemplo, un grosor t de una partícula 9 destinada a atraparse por el filtro. De ese modo, se proporciona un filtro mejorado con respecto a una eficiencia de captura y un impacto en la resistencia al flujo durante el uso del filtro.
La figura 2d ilustra otra realización de la sección de superficie 6 en la figura 1, en la que la sección de superficie 6 comprende partes de superficie 7 que tienen cada una dos subpartes de superficie 7a que se encuentran entre sí en el punto de avance P. Como se ilustra en la figura 2d, la al menos una de la pluralidad de partes de superficie 7 puede doblarse para formar las al menos dos subpartes de superficie 7a. La al menos una de la pluralidad de partes de superficie 7 puede doblarse de manera suave de manera que las subpartes de superficie 7a pueden comprender una parte con una forma circular. Las partes de superficie 7 pueden estar dispuestas en filas y una al lado de la otra, de tal manera que dos partes de superficie 7 adyacentes pueden tener al menos un punto de contacto común entre sí, por ejemplo, en el borde externo 8a de cada subparte de superficie 7a. Por esto, la probabilidad de atrapar una partícula 9 en el líquido de refrigeración aumenta a medida que las partículas pueden detenerse por varias partes de superficie 7. Como se muestra en la figura 2d, la partícula 9 se ilustra en una posición en la que la partícula 9 se ha capturado y se ha detenido por las subpartes de superficie 7a, por ejemplo, en el punto de avance P.
La figura 3a es una vista lateral que ilustra las partes de superficie 7 en la figura 1 o la figura 2a-2d formadas por depresiones 11. Por lo tanto, la superficie estructurada de la sección de superficie 6 puede comprender depresiones 11 que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie 7. Las depresiones 11 pueden tener una profundidad i que, por ejemplo, puede ser de entre 10 y 500 |im. La profundidad i se mide entre la superficie de la placa 2 y un punto de la depresión 11 a una distancia mayor de dicha superficie de la placa 2. Como se ilustra en la figura 3a las partes de superficie 7, es decir, las partes de superficie formadas por las depresiones 11 que están orientadas hacia la dirección de flujo principal MFD pueden disponerse con una mayor inclinación en relación con la dirección de flujo principal MFD en comparación con las partes de superficie secundarias 7b también formadas por las depresiones 11 y dispuestas aguas arriba de las partes de superficie 7 en relación con la dirección de flujo principal. De ese modo, una partícula que fluye en el líquido de refrigeración puede atraparse de manera eficiente por una de las partes de superficie 7.
Las depresiones pueden comprender ranuras alargadas, por ejemplo, dispuestas como se muestra en la figura 2a o la figura 2b.
La figura 3b es una vista lateral que ilustra las partes de superficie 7 en la figura 1 o la figura 2a-2d formadas por salientes 12. Por lo tanto, la superficie estructurada de la sección de superficie 6 puede comprender salientes 12 que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie 7. Los salientes 12 pueden tener una altura o una longitud h medida desde la superficie de la placa 2 hasta un punto del saliente a una distancia mayor desde dicha superficie de la placa 2. La altura h puede ser, por ejemplo, de entre 10 y 500 |im. De una manera similar a la realización ilustrada en la figura 3a, las partes de superficie 7, es decir, las partes de superficie formadas por los salientes 12 que están orientados hacia la dirección de flujo principal MFD pueden estar dispuestas con una inclinación mayor en relación con la dirección de flujo principal MFD en comparación con las partes de superficie secundarias 7b también formadas por los salientes 12 y dispuestas aguas abajo de las partes de superficie 7 en relación con la dirección de flujo principal MFD.
Además, la al menos algunas de la pluralidad de las partes de superficie 7 están dispuestas con un primer ángulo a entre la parte de superficie 7 y la superficie de una placa 2, cuya superficie de la placa 2 es paralela con respecto a la dirección de flujo principal MFD, en la que el primer ángulo a puede ser igual a 90 grados o puede ser obtuso u ligeramente obtuso, es decir, superior a 90 grados. Los salientes 12 pueden comprender crestas alargadas, por ejemplo, dispuestas como se muestra en la figura 2a o figura 2b.
La figura 3c es una vista lateral que ilustra las partes de superficie 7 en la figura 1 o la figura 2a-2d formadas por salientes 12 según una realización. Por lo tanto, la superficie estructurada de la sección de superficie 6 puede comprender salientes 12 que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie 7. De una manera similar a la ilustrada en la figura 3b, los salientes 12 en la figura 3c pueden tener una altura o una longitud medida desde la superficie de la placa 2 hasta un punto del saliente a una distancia mayor desde dicha superficie de la placa 2. La altura puede ser, por ejemplo, de entre 10 y 500 |im. Además, las partes de superficie 7, es decir, las partes de superficie formadas por los salientes 12 que están orientados hacia la dirección de flujo principal MFD pueden estar dispuestas con una inclinación mayor en relación con la dirección de flujo principal MFD en comparación con las partes de superficie secundarias 7b también formadas por los salientes 12 y dispuestas aguas abajo de las partes de superficie 7 en relación con la dirección de flujo principal MFD.
La al menos algunas de la pluralidad de las partes de superficie 7 están dispuestas con un segundo ángulo p entre la parte de superficie 7 y la superficie de una placa 2, superficie de la placa 2 que es paralela con respecto a la dirección de flujo principal MFD, en la que el segundo ángulo p puede ser igual a 90 grados o puede ser agudo, es decir, puede ser inferior a 90 grados. Los salientes 12 pueden comprender crestas alargadas, por ejemplo, dispuestas como se muestra en la figura 2a o la figura 2b. Los salientes 12 pueden fabricarse usando una tecnología de impresión 3D.
La figura 4a ilustra la superficie estructurada 6 en la figura 1 que comprende depresiones en forma de punto 11'. Por lo tanto, las depresiones pueden comprender depresiones en forma de punto 11' y las secciones de superficie 7 pueden estar formadas por las depresiones en forma de punto 11'. Como se ilustra en la figura 4a, cada una de las partes de superficie secundarias 7b, formadas por las depresiones en forma de punto 11', forma una entrada suave al interior de la depresión en forma de punto 11'. De ese modo, una partícula puede guiarse al interior de la depresión en forma de punto 11' y luego puede detenerse por la sección de superficie 7 formada por las depresiones en forma de punto 11'. Las partes de superficie secundarias 7b pueden estar dispuestas como se ilustra en la figura 3a o en la figura 5b.
La figura 4b ilustra la superficie estructurada en la figura 1 que comprende salientes en forma de punto 12'. Por lo tanto, los salientes pueden comprender salientes en forma de punto 12' y las secciones de superficie 7 pueden estar formadas por los salientes en forma de punto 12'. Los salientes 12' pueden estar dispuestos como se ilustra en la figura 3b, la figura 3c o la figura 5a.
La figura 5a es una vista lateral que ilustra las partes de superficie 7 en la figura 1 formadas como crestas alargadas 12", en la que cada una de las crestas alargadas 12" comprende una ranura alargada adicional 11" en la parte superior de la cresta 12", por ejemplo, dispuesta como se muestra en la figura 2a o la figura 2b.
La figura 5b es una vista lateral que ilustra las partes de superficie 7 en la figura 1 formadas por salientes 12 que siguen a las depresiones 11. Por lo tanto, las partes de superficie 7 pueden formarse de manera que al menos una de las depresiones 11 pueda seguirse por al menos uno de los salientes 12 en la dirección de flujo principal MFD, por ejemplo, dispuestas como se muestra en la figura 2a o la figura 2b.
La superficie estructurada puede lograrse mediante al menos uno de: estampación en relieve, procesamiento por láser, granallado o impresión en 3D.
La figura 6 es una vista en corte de un conjunto de combustible 13 esquemático para un reactor de BWR que comprende un filtro 1. El conjunto de combustible 1 comprende una parte inferior 14, una parte superior 15 y una pluralidad de varillas de combustible 16 dispuestas una al lado de la otra y con un espacio intermedio 17 entre sí y entre la parte inferior 14 y la parte superior 15 del conjunto de combustible 13. La parte inferior 14 comprende un filtro 1 según una realización anterior.
Como alternativa, la parte inferior 14 y el filtro 1 están dispuestos para guiar el líquido de refrigeración hacia el espacio intermedio 17.
La figura 7 es una vista en corte de un conjunto de combustible 18 esquemático para un reactor de PWR que comprende un filtro 1 según una realización anterior. Los signos de referencia en la figura 7 designan elementos iguales o similares a los de la figura 6.

Claims (19)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un filtro (1) para separar partículas de un líquido de refrigeración en una planta nuclear, en el que el filtro (1) comprende al menos un paso (3) con una superficie interna, un extremo de entrada (4) y un extremo de salida (5), en el que dicho al menos un paso (3) está dispuesto para permitir el flujo pasante del líquido de refrigeración en una dirección de flujo principal (MFD) desde el extremo de entrada (4) hasta el extremo de salida (5), caracterizado porque la superficie interna del al menos un paso (3) comprende al menos una sección de superficie (6) orientada hacia dicha dirección de flujo principal (MFD) del líquido de refrigeración y tiene una superficie estructurada que forma una pluralidad de partes de superficie (7) dispuestas para atrapar dichas partículas.
  2. 2. El filtro (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas partes de superficie (7) están dispuestas una tras otra en la dirección de flujo principal (MFD).
  3. 3. El filtro (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dichas partes de superficie (7) están dispuestas en filas.
  4. 4. El fltro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos una de dicha pluralidad de partes de superficie (7) comprende dos subpartes de superficie (7a) dispuestas para aproximarse entre sí hacia un punto de avance (P) con respecto a la dirección de flujo principal (MFD).
  5. 5. El filtro (1) según la reivindicación 4, caracterizado porque dichas dos subpartes de superficie (7a) se encuentran entre sí en dicho punto de avance (P).
  6. 6. El filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha superficie estructurada comprende depresiones (11) que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie (7).
  7. 7. El filtro (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque dichas depresiones (11) comprenden ranuras alargadas.
  8. 8. El filtro (1) según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque dichas depresiones (11) comprenden depresiones en forma de punto (11').
  9. 9. El filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha superficie estructurada comprende salientes (12) que forman al menos algunas de la pluralidad de partes de superficie (7).
  10. 10. El filtro (1) según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos salientes (12) comprenden crestas alargadas.
  11. 11. El filtro (1) según la reivindicación 10, caracterizado porque al menos algunas de las crestas alargadas comprenden una ranura alargada adicional (11") en la parte superior de la cresta.
  12. 12. El filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque dichos salientes (12) comprenden salientes en forma de punto (12').
  13. 13. El filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque al menos una de las depresiones (11) está seguida por al menos uno de los salientes (12) en dicha dirección de flujo principal (MFD).
  14. 14. El filtro (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la superficie estructurada se logra mediante al menos uno de: plastificación, fusión, granallado o fabricación aditiva.
  15. 15. El filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el al menos un paso (3) comprende al menos una curvatura (10) a lo largo de la extensión del al menos un paso (3).
  16. 16. El filtro (1) según la reivindicación 15, caracterizado porque, en la al menos una curvatura (10), la superficie interna del al menos un paso (3) comprende dicha al menos una sección de superficie (6) que está orientada sustancialmente hacia dicha dirección de flujo principal (MFD).
  17. 17. El filtro (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el filtro (1) comprende un número de placas interconectadas (2) que forman el al menos un paso (3).
  18. 18. Un conjunto de combustible (13) para una planta nuclear, en el que el conjunto de combustible (13) comprende una parte inferior (14), una parte superior (15) y una pluralidad de varillas de combustible (16) dispuestas una al lado de la otra y con un espacio intermedio (17) entre sí y entre la parte inferior (14) y la parte superior (15) del conjunto de combustible (13), caracterizado porque la parte inferior (14) comprende un filtro (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
  19. 19. El conjunto de combustible (13) según la reivindicación 18, caracterizado porque el filtro (1) y la parte inferior (14) están dispuestos para guiar el líquido de refrigeración al interior del espacio intermedio (17).
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