ES2901304T3 - Panel de colocación para materiales radiactivos que presenta dimensiones optimizadas y alojamientos de geometría más precisa - Google Patents

Panel de colocación para materiales radiactivos que presenta dimensiones optimizadas y alojamientos de geometría más precisa Download PDF

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Abstract

Panel de colocación (1) para materiales radiactivos (2) que está previsto para quedar dispuesto en una cámara de contención (12) de un embalaje (100) para el transporte y/o el almacenamiento de materiales radiactivos, definiendo el panel una pluralidad de alojamientos (4), cada uno de los cuales está previsto para recibir materiales radiactivos (2), siendo los alojamientos paralelos entre sí y extendiéndose cada uno de ellos a lo largo de un eje de alojamiento (8) paralelo a un eje central longitudinal (6) del panel, incluyendo este último: - una placa transversal o una pluralidad de placas transversales (20) distribuidas a lo largo del eje central longitudinal (6) del panel y dispuestas ortogonalmente a dicho eje, estando cada placa (20) atravesada por una pluralidad de orificios (24); - una pluralidad de tubos de alojamiento (26) dispuestos en paralelo al eje central longitudinal (6) del panel, caracterizado por que los tubos de alojamiento (26) están dispuestos en alternancia con la placa o placas transversales (20) a lo largo del eje central longitudinal (6), de modo que la superficie lateral interior (4a) de cada alojamiento (4) queda definida, de manera sucesiva a lo largo de dicho eje (6), por al menos la superficie interior de un primer tubo de alojamiento (26), la superficie interior de uno de los orificios (24) de una primera placa transversal (20) y la superficie interior de un segundo tubo de alojamiento (26).

Description

DESCRIPCIÓN
Panel de colocación para materiales radiactivos que presenta dimensiones optimizadas y alojamientos de geometría más precisa
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo del transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos. Pueden ser, por ejemplo, conjuntos de combustibles frescos o irradiados, o residuos radiactivos.
Estado de la técnica
Un panel, también denominado "dispositivo" o "bastidor" de colocación, comprende una pluralidad de alojamientos adyacentes, cada uno de las cuales puede recibir materiales radiactivos. Está alojado en la cámara de contención de un embalaje y diseñado para poder realizar simultáneamente tres funciones esenciales, que se exponen brevemente a continuación.
Se trata, en efecto, en primer lugar, de la función de transferencia térmica del calor liberado por los materiales radiactivos. Generalmente, se utiliza aluminio o una de sus aleaciones, debido a sus buenas propiedades de conducción térmica.
La segunda función se refiere a la absorción neutrónica y a la preocupación por mantener la subcriticidad del panel de colocación cuando este se carga con los materiales radiactivos fisionables. Esto se logra mediante el uso de materiales absorbentes de neutrones, conocidos como materiales neutrófagos, tales como el boro.
Por último, la tercera función esencial es la relativa a la resistencia mecánica del dispositivo. Cabe señalar que la resistencia mecánica global del panel debe ser compatible con los requisitos reglamentarios de seguridad para el transporte/almacenamiento de materiales radiactivos, en particular con respecto a los denominados ensayos de "caída libre".
Ya se conocen muchas soluciones técnicas para realizar este tipo de paneles. Por ejemplo, se ha contemplado la instalación de tubos dispuestos en paralelo y formando cada uno un alojamiento previsto para recibir materiales radiactivos. En este caso, tal y como se divulga, por ejemplo, en el documento EP 1212 755 A1, los tubos se mantienen unidos mediante placas transversales espaciadas entre sí a lo largo del eje central longitudinal del panel. A tal fin, cada una de estas placas es atravesada por los tubos al nivel de unos orificios pasantes. Sin embargo, para satisfacer la función de resistencia mecánica mencionada anteriormente, debe mantenerse un espesor mínimo de material entre dos orificios pasantes directamente consecutivos dentro de una misma placa. El resultado es un aumento considerable de las dimensiones transversales del panel.
Además, los tubos se extienden generalmente por toda la altura del panel. Esto dificulta la obtención de una geometría precisa del alojamiento, en toda su longitud. Resulta particularmente complicado y costoso obtener la rectitud deseada en toda la longitud del alojamiento.
Exposición de la invención
Por consiguiente, el objetivo de la invención es superar, al menos en parte, los inconvenientes mencionados anteriormente con respecto a las realizaciones del estado de la técnica.
A tal fin, la invención tiene por objeto un panel de colocación para materiales radiactivos previsto para quedar dispuesto en una cámara de contención de un embalaje para el transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos, definiendo el panel una pluralidad de alojamientos, cada uno de los cuales está previsto para recibir materiales radiactivos, siendo los alojamientos paralelos entre sí y extendiéndose cada uno de ellos a lo largo de un eje de alojamiento paralelo a un eje central longitudinal del panel, incluyendo este último:
- una placa transversal o una pluralidad de placas transversales distribuidas a lo largo del eje central longitudinal del panel y dispuestas ortogonalmente a dicho eje, estando cada placa atravesada por una pluralidad de orificios; - una pluralidad de tubos de alojamiento dispuestos en paralelo al eje central longitudinal del panel.
Según la invención, los tubos de la alojamiento están dispuestos en alternancia con la placa o placas transversales a lo largo del eje central longitudinal, de modo que la superficie lateral interior de cada alojamiento queda definida, de manera sucesiva a lo largo de dicho eje, por al menos la superficie interior de un primer tubo de alojamiento, la superficie interior de uno de los orificios de una primera placa transversal y la superficie interior de un segundo tubo de alojamiento.
Gracias a este diseño segmentado de los alojamientos a lo largo de la dirección longitudinal del panel, resulta más fácil obtener la rectitud deseada en toda la longitud de los alojamientos. Además, dado que los orificios de las placas transversales forman así parte integrante de los alojamientos, estos orificios pueden acercarse entre sí manteniendo el espesor mínimo de material necesario para satisfacer la función de resistencia mecánica. Esto reduce de manera ventajosa las dimensiones transversales del panel.
La invención también presenta al menos una cualquiera de las siguientes características opcionales, tomadas de forma aislada o en combinación.
La placa o placas transversales comprende(n) cada una, al nivel de sus dos caras opuestas, medios de sujeción de los tubos de alojamiento.
Estos medios de sujeción adoptan, de preferencia, la forma de rebajes en los que se insertan los extremos de los tubos de alojamiento.
La superficie lateral interior de cada alojamiento presenta una sección de forma circular, cuadrada, rectangular o hexagonal, o de cualquier otra forma que el experto en la materia considere apropiada.
Cada una de las placas transversales presenta forma de disco.
Cada tubo de alojamiento está realizado en acero, preferiblemente desprovisto de elementos absorbentes de neutrones, y cada tubo de alojamiento forma un tubo interior rodeado por un tubo exterior realizado en una aleación de aluminio que comprende, de preferencia, elementos absorbentes de neutrones como el boro.
Cada tubo interior se proyecta axialmente al nivel de cada uno de los dos extremos opuestos del tubo exterior. La placa o placas transversales están realizadas en acero.
El panel también incluye una placa superior y una placa inferior, entre las cuales se intercalan en alternancia la placa o placas transversales y los tubos de alojamiento.
El panel también incluye tirantes, cada uno de los cuales pasa a través de la placa superior, la placa inferior y la placa o placas transversales.
Cada alojamiento se define utilizando un número N de placas transversales, estando comprendido tal número N entre 1 y 20.
La relación entre la longitud de uno cualquiera de los tubos de alojamiento y el espesor de la placa o de una cualquiera de las placas transversales está comprendida entre 3 y 15.
La longitud de los tubos de alojamiento está comprendida entre 20 y 70 cm.
Por último, la invención se refiere a un embalaje para el transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos, comprendiendo el embalaje una cámara de contención delimitada por un cuerpo lateral, un fondo y una tapa, estando el embalaje equipado con un panel de colocación tal como se ha descrito anteriormente, dispuesto en la cámara de contención.
Otras ventajas y características de la invención resultarán de la descripción detallada no limitante que se expone a continuación.
Breve descripción de los dibujos
La siguiente descripción se hará con referencia a los dibujos adjuntos entre los cuales
- La figura 1 muestra un embalaje para el transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos, en perspectiva despiezada, según una realización preferida de la invención;
- La figura 2 muestra una vista en sección transversal del panel de colocación que equipa el embalaje de la figura 1, según un plano de sección P de esta misma figura; y
- La figura 3 muestra una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea MI-MI de la figura 2.
Exposición detallada de realizaciones preferidas
Con referencia, en primer lugar, a la figura 1, se muestra un embalaje 100 para el transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos según una realización preferida de la invención. Este embalaje 100 incluye un panel de colocación 1 previsto para almacenar los materiales radiactivos 2 en alojamientos 4 adyacentes y paralelos a un eje central longitudinal 6 del panel. Además, cada alojamiento 4 presenta un eje de alojamiento 8 paralelo al eje central 6 del panel 1, correspondiente al eje central longitudinal del embalaje.
El embalaje 100 define una cámara de contención 12 prevista para alojar el panel 1. De forma convencional, el embalaje está formado por un cuerpo lateral exterior 14, un fondo fijo 16 y una tapa extraíble 18 que cierra la cámara 12. Cuando el panel del embalaje se carga con materiales radiactivos 2, el conjunto se denomina convencionalmente "paquete".
El panel de colocación 1 presenta un eje 6 de forma generalmente cilíndrica y una sección circular complementaria a la de la cámara 12. Los alojamientos 4 también presentan una sección de forma cilíndrica, preferiblemente circular, pero, de manera alternativa, esta sección puede ser cuadrada, rectangular o incluso hexagonal, para adaptarse a la forma de los contenidos radiactivos recibidos en los alojamientos 4. La forma de alojamiento descrita anteriormente corresponde a las superficies interiores 4a de los alojamientos, presentada en las figuras 2 y 3.
A título ilustrativo, cabe señalar que el número de alojamientos 4 provistos en el panel 1 es elevado, por ejemplo, mayor que 10. En el ejemplo mostrado en las figuras, el panel 1 define 32 alojamientos, cada uno de los cuales recibe materiales radiactivos 2, tales como conjuntos de combustibles frescos o irradiados, o residuos radiactivos. El ancho máximo de cada alojamiento, denotado por "LL" en la figura 2 y que corresponde al diámetro interior de cada uno de los alojamientos, es tal que presenta un tamaño pequeño en comparación con el diámetro exterior del panel denotado por"DP". Más concretamente, la relación entre las dimensiones LL y DP es inferior o igual a 0,2, lo que en efecto refleja la presencia de un elevado número de alojamientos 4 dentro del panel.
El panel 1 se realiza utilizando varios elementos, entre los que se incluyen al menos una placa transversal 20, y preferiblemente varias placas transversales 20, espaciadas entre sí a lo largo de una dirección longitudinal 22 del panel, paralela a su eje longitudinal central 6. Estas placas transversales 20, también llamadas flejes, están orientadas transversalmente dentro del panel, es decir, dispuestas ortogonalmente al plano P y a los ejes 6, 8. Están realizadas, de preferencia, en acero, y cada una presenta la forma general de un disco perforado con una pluralidad de orificios 24, cuyo número corresponde al número total de alojamientos 4 dentro del panel.
Entre las placas 20, el panel 1 incluye tubos de alojamiento 26 dispuestos en paralelo al eje central longitudinal 6 del panel. Al igual que las placas 20, los tubos 26 de sección circular están realizados en acero, preferiblemente desprovisto de elementos absorbentes de neutrones, tal como en acero inoxidable. A este respecto, cabe señalar que la expresión "elementos absorbentes de neutrones" denota elementos que presentan una sección eficaz superior a 100 barns para los neutrones térmicos. Sin embargo, en la realización mostrada, cada tubo de alojamiento 26 forma un tubo interior rodeado por un tubo exterior 26a realizado a su vez en un material que comprende elementos absorbentes de neutrones, como una aleación de aluminio que contiene boro, gadolinio, hafnio, cadmio o indio. Entre los dos tubos coaxiales 26, 26a de cada par se proporciona una holgura radial muy pequeña, ya que solo se puede mantener una holgura de montaje.
Más concretamente, dos tubos 26 están asociados con cada orificio 24 de cada placa transversal 20, estando dispuestos a cada lado del orificio en cuestión. Una de las particularidades de la invención reside, en efecto, en la formación de los alojamientos 4 mediante la asociación de tubos de alojamiento 26 y orificios 24 que atraviesan las placas 20. Dado que las placas transversales 20 y los tubos de alojamiento 26 están dispuestos en alternancia a lo largo de la dirección 22, la superficie lateral interior 4a de cada alojamiento 4 queda así definida de manera sucesiva por la superficie interior de un primer tubo de alojamiento 26, la superficie interior de uno de los orificios de una primera placa transversal 20 y la superficie interior de un segundo tubo de alojamiento 26, la superficie interior de uno de los orificios de una segunda placa transversal 20, y así sucesivamente. Cabe señalar que el número de placas transversales está comprendido entre 1 y 20, y preferiblemente entre 5 y 15. Evidentemente, este número depende de la altura del panel. Los tubos 26 se proporcionan entonces en un número similar, con una longitud del orden de 20 a 70 cm. Esta longitud "L" mostrada esquemáticamente en la figura 3 es mayor que el espesor "E" de las placas 20, ya que la relación entre la longitud L de uno cualquiera de los tubos de alojamiento 26 y el espesor E de una cualquiera de las placas transversales 20 está comprendido entre 3 y 15. En este caso, se considera que el espesor E de la placa 20 es el espesor en la zona corriente entre los orificios 24, a una distancia de la periferia de estos últimos que presenta una muesca que conduce a una reducción local del espesor.
Esta muesca forma una rebaje 30 que sirve como medio de sujeción del tubo de alojamiento 26, un extremo del cual se inserta en este rebaje. En efecto, la superficie exterior del tubo 26 está guiada por la pared lateral del rebaje 30, mientras que la parte inferior de esta última forma un reborde sobre el que hace tope axial el tubo 26. Por tanto, cada orificio 24 está dotado de dos rebajes 30 provistos respectivamente en las dos caras opuestas de la placa transversal asociada 20, con el fin de sujetar los dos tubos 26 correspondientes.
Preferiblemente, solo el tubo de alojamiento 26 realizado en acero entra en el rebaje 30, y no el tubo exterior asociado 26a. A tal fin, cada tubo 26 se proyecta axialmente al nivel de cada uno de los dos extremos opuestos del tubo exterior 26a, descansando estos extremos, a su vez, sobre la parte corriente de la placa 20, de espesor E. Por último, cabe señalar que el panel 1 también comprende una placa superior 32 y una placa inferior 34, entre las cuales se intercalan en alternancia las placas transversales 20 y los tubos de alojamiento 26. Estas placas 32, 34 también presentan orificios para el paso de materiales radiactivos. Están conectadas entre sí por tirantes 36 que pasan a través de las mismas y que también atraviesan cada placa transversal 20 al nivel de la periferia del panel. Gracias a este diseño, la función mecánica queda garantizada conjuntamente por los tubos 26, las placas 20 y los tirantes 36, mientras que la función de subcriticidad queda garantizada por los tubos exteriores 26a.
Además, el diseño segmentado de los alojamientos 4 a lo largo de la dirección longitudinal 22 permite obtener la rectitud deseada en toda su longitud. Y dado que los orificios 24 de las placas 20 forman parte integrante de los alojamientos, estos orificios pueden acercarse entre sí manteniendo entre ellos un espesor mínimo de material para satisfacer la función de resistencia mecánica. Esto reduce de manera ventajosa las dimensiones transversales del panel 1.
Obviamente, el experto en la materia puede realizar diversas modificaciones en el panel de colocación 1 y el embalaje 100 descritos anteriormente solo a modo de ejemplo, dentro del ámbito definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Panel de colocación (1) para materiales radiactivos (2) que está previsto para quedar dispuesto en una cámara de contención (12) de un embalaje (100) para el transporte y/o el almacenamiento de materiales radiactivos, definiendo el panel una pluralidad de alojamientos (4), cada uno de los cuales está previsto para recibir materiales radiactivos (2), siendo los alojamientos paralelos entre sí y extendiéndose cada uno de ellos a lo largo de un eje de alojamiento (8) paralelo a un eje central longitudinal (6) del panel, incluyendo este último:
- una placa transversal o una pluralidad de placas transversales (20) distribuidas a lo largo del eje central longitudinal (6) del panel y dispuestas ortogonalmente a dicho eje, estando cada placa (20) atravesada por una pluralidad de orificios (24);
- una pluralidad de tubos de alojamiento (26) dispuestos en paralelo al eje central longitudinal (6) del panel, caracterizado por que los tubos de alojamiento (26) están dispuestos en alternancia con la placa o placas transversales (20) a lo largo del eje central longitudinal (6), de modo que la superficie lateral interior (4a) de cada alojamiento (4) queda definida, de manera sucesiva a lo largo de dicho eje (6), por al menos la superficie interior de un primer tubo de alojamiento (26), la superficie interior de uno de los orificios (24) de una primera placa transversal (20) y la superficie interior de un segundo tubo de alojamiento (26).
2. Panel según la reivindicación 1, caracterizado por que la placa o placas transversales (20) comprenden cada una, al nivel de sus dos caras opuestas, medios de sujeción (30) de los tubos de alojamiento (26).
3. Panel según la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios de sujeción adoptan la forma de rebajes (30) en los que se insertan los extremos de los tubos de alojamiento (26).
4. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie lateral interior (4a) de cada alojamiento (4) presenta una sección de forma circular, cuadrada, rectangular o hexagonal.
5. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada una de las placas transversales (20) presenta forma de disco.
6. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada tubo de alojamiento (26) está realizado en acero, preferiblemente desprovisto de elementos absorbentes de neutrones, y por que cada tubo de alojamiento (26) forma un tubo interior rodeado por un tubo exterior (26a) realizado en una aleación de aluminio que comprende, de preferencia, elementos absorbentes de neutrones como el boro.
7. Panel según la reivindicación anterior, caracterizado por que cada tubo interior (26) se proyecta axialmente al nivel de cada uno de los dos extremos opuestos del tubo exterior (26a).
8. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la placa o placas transversales (20) están realizadas en acero.
9. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que también incluye una placa superior (32) y una placa inferior (34), entre las cuales se intercalan en alternancia la placa o placas transversales (20) y los tubos de alojamiento (26).
10. Panel según la reivindicación anterior, caracterizado por que también incluye tirantes (36), cada uno de los cuales pasa a través de la placa superior (32), la placa inferior (34), y la placa o placas transversales (20).
11. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada alojamiento (4) se define utilizando un número N de placas transversales (20), estando comprendido tal número N entre 1 y 20.
12. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la relación entre la longitud (L) de uno cualquiera de los tubos de alojamiento (26) y el espesor (E) de la placa o de una cualquiera de las placas transversales (20) está comprendida entre 3 y 15.
13. Panel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la longitud de los tubos de alojamiento (26) está comprendida entre 20 y 70 cm.
14. Embalaje (100) para el transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos, comprendiendo el embalaje una cámara de contención (12) delimitada por un cuerpo lateral (14), un fondo (16) y una tapa (18), estando el embalaje equipado con un panel de colocación (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesto en la cámara de contención (12).
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