ES2905708T3 - Arquitectura de reactor nuclear integrado que limita las restricciones aplicadas a los mecanismos integrados - Google Patents

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Charles Dumanois
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Abstract

Reactor nuclear (10) que comprende: - una vasija (12) que tiene un eje central (C), que contiene un líquido primario, - un núcleo (14) que comprende combustible nuclear, estando el núcleo (14) dispuesto en el volumen interno de la vasija (12), - al menos una bomba primaria (57) que genera un flujo primario principal (56) de líquido primario en la vasija (12), de manera que el flujo primario principal (56) atraviesa el núcleo (14), ascendente según una dirección paralela al eje central (C) en una parte ascendente (58) del flujo primario principal (56) y descendente a través de al menos un generador de vapor (22) situado en la periferia en la vasija (12) en una parte descendente (60) del flujo primario principal (56), - al menos un miembro de control (16) de la reactividad del núcleo (14), de manera que el miembro de control (16) se extiende según una dirección respectiva (A) paralela al eje central (C) y está alineado con el núcleo (14) según dicha dirección respectiva (A), - al menos un mecanismo de accionamiento (18) del miembro de control (16), dispuesto en el volumen interno de la vasija (12) y conectado con el miembro de control (16), - un presurizador (20) situado en una parte superior de la vasija (12) según el eje central (C), estando el presurizador (20) en comunicación con el fluido primario, comprendiendo el mecanismo de accionamiento (18) un accionador eléctrico (18a) y un mecanismo de transmisión (18b), caracterizado porque el accionador eléctrico (18a) está totalmente sumergido en el fluido primario, y porque el accionador eléctrico (18a) está situado fuera del flujo primario principal (56).

Description

DESCRIPCIÓN
Arquitectura de reactor nuclear integrado que limita las restricciones aplicadas a los mecanismos integrados [0001] La presente invención se refiere a un reactor nuclear que comprende:
- una vasija que tiene un eje central, que contiene un líquido primario,
- un núcleo que comprende combustible nuclear, estando el núcleo dispuesto en el volumen interno de la vasija, - al menos una bomba primaria que genera un flujo primario principal de líquido primario en la vasija, de manera que el flujo primario principal atraviesa el núcleo, ascendente según una dirección paralela al eje central en una parte ascendente del flujo primario principal y descendente a través de al menos un generador de vapor situado en la periferia en la vasija en una parte descendente del flujo primario principal,
- al menos un miembro de control de la reactividad del núcleo, de manera que el miembro de control se extiende según una dirección respectiva paralela al eje central y está alineado con el núcleo según dicha dirección respectiva, - al menos un mecanismo de accionamiento del miembro de control, dispuesto en el volumen interno de la vasija y conectado con el miembro de control,
- un presurizador situado en una parte superior de la vasija según el eje central, estando el presurizador en comunicación con el fluido primario,
de manera que el mecanismo de accionamiento comprende un accionador eléctrico y un mecanismo de transmisión.
[0002] Los documentos FR 3039 695 y US 2015/0243377 A1 describen un reactor nuclear que comprende una pluralidad de mecanismos de accionamiento de miembros de control de la reactividad del núcleo. Estos mecanismos están alojados completamente en la vasija. Esto permite en particular reducir la altura total del reactor nuclear.
[0003] Cada mecanismo de accionamiento comprende en particular un motor totalmente sumergido en el líquido primario en el interior de la vasija.
[0004] En este tipo de reactor, el conjunto de los mecanismos sumergidos está colocado normalmente en el flujo primario principal.
[0005] Sin embargo, el líquido primario del flujo primario principal atraviesa el núcleo antes de interaccionar con determinados mecanismos sumergidos, entre ellos los mecanismos de accionamiento de los miembros de control.
[0006] Por una parte, el flujo primario presenta un flujo muy importante para enfriar el núcleo. Los mecanismos de accionamiento presentan holguras mecánicas, en particular para permitir el movimiento de los miembros de control, de manera que un líquido de flujo muy importante puede dañar la estructura de los mecanismos de accionamiento.
[0007] Por otra parte, los productos de la fisión que proceden del núcleo pueden interaccionar con los mecanismos por irradiación. En particular, el motor es, por ejemplo, un electromotor que supone una masa no insignificante de metales activables por irradiación como el cobalto.
[0008] Un objeto de la invención es, por tanto, suministrar un reactor nuclear que tiene una dimensión reducida y en el que las interacciones entre el núcleo y los mecanismos sumergidos son reducidas.
[0009] Con este fin, el objeto de la invención es un reactor nuclear del tipo citado anteriormente en el que el accionador eléctrico está totalmente sumergido en el fluido primario, y en el que el accionador eléctrico está situado fuera del flujo primario principal.
[0010] El reactor nuclear puede presentar además una o varias de las características anteriores, consideradas de forma individual o según todas las combinaciones técnicamente posibles:
- el flujo primario principal presenta una zona de inversión entre la parte ascendente y la parte descendente, formando la circulación del fluido un retorno en la zona de inversión, de manera que el accionador eléctrico está situado encima de la zona de inversión según la dirección del eje central y bajo el presurizador según una dirección paralela al eje central,
- comprende una línea de refrigeración del accionador eléctrico,
de manera que la línea de refrigeración extrae líquido primario del flujo primario principal en salida del núcleo o en una descarga de la bomba primaria, siendo el tiempo de recorrido entre la extracción del líquido primario del flujo primario principal y el paso del líquido primario en el motor superior a un tiempo mínimo,
- el tiempo mínimo es superior a 50 segundos, preferentemente comprendido entre 50 segundos y 150 segundos, - el accionador eléctrico comprende:
- un motor que comprende un estator y un rotor que puede aplicar un par giratorio, y
- un sistema de liberación del miembro de control capaz de liberar por caída gravitatoria el miembro de control en el núcleo; y,
el mecanismo de transmisión comprende:
- un dispositivo conductor que comprende una parte de accionamiento, estando la parte de accionamiento conectada con el motor de manera que el par giratorio del motor se aplica a la parte de accionamiento,
- un miembro conducido que comprende uno de entre un tornillo o una tuerca, siendo el miembro conducido arrastrado en rotación por la parte de accionamiento,
- un miembro de transmisión que forma el otro de entre el tornillo y la tuerca solidario con el miembro de control, con el tornillo y la tuerca cooperando de manera que una rotación de la parte de accionamiento del dispositivo conductor con respecto al estator se traduce en una traslación del miembro de control en paralelo al eje central, - el miembro de transmisión lleva la tuerca, con el miembro conducido comprendiendo el tornillo, de manera que la tuerca coopera con el tornillo en el diámetro externo de dicho tornillo,
- el miembro conducido presenta un orificio que se extiende según la dirección respectiva al menos en una parte superior del miembro conducido en una longitud superior a un desplazamiento máximo del miembro de control, presentando la parte de accionamiento del dispositivo conductor una sección poligonal que se extiende al menos parcialmente en dicho orificio en la longitud del orificio, de manera que el orificio presenta una sección poligonal correspondiente al menos en una parte superior, con el miembro conducido y la parte de accionamiento formando parte solidaria en rotación,
- el miembro conducido presenta en una parte superior al menos un agujero pasante que conecta el orificio con el exterior del miembro conducido,
- la liberación del miembro de control se obtiene por liberación del miembro conducido
- el miembro conducido comprende un resalte, comprendiendo el sistema de liberación al menos un elemento desplazable entre una posición de mantenimiento y una posición de liberación, de manera que el elemento desplazable se extiende bajo el resalte según la dirección respectiva en la posición de mantenimiento y no se extiende bajo el resalte según la dirección respectiva en la posición de liberación.
[0011] Se desprenderán otras características y ventajas de la invención a partir de la descripción detallada que se ofrece a continuación, de modo indicativo y en ningún caso limitativo, en referencia a las figuras adjuntas, entre las cuales:
- la figura 1 es una representación esquemática en sección transversal de una realización de un reactor nuclear según la invención,
- la figura 2 es una representación esquemática en sección transversal de un mecanismo de accionamiento de un miembro de control del reactor nuclear de la figura 1, en posición armada,
- la figura 3 es una vista en perspectiva y en sección transversal de la parte superior y de la parte inferior del miembro conducido del mecanismo de accionamiento de la figura 2, y
- la figura 4 es una representación esquemática en sección transversal del mecanismo de accionamiento de la figura 2, en posición liberada.
[0012] El reactor nuclear 10 representado en la figura 1 es un reactor del tipo SMR (del inglés, Small and Médium Reactor, o reactor pequeño y medio). Este tipo de reactor equipa, por ejemplo, pequeñas instalaciones nucleares, de una potencia de varias centenas de megavatios eléctricos (MWe). Este reactor es típicamente del tipo de agua a presión (PWR). En una variante, el reactor es de tipo de agua en ebullición (BWR).
[0013] El reactor 10 comprende una vasija 12 que tiene un eje central C, una pluralidad de elementos de combustible nuclear que forman un núcleo 14 dispuesto en el volumen interno de la vasija 12, al menos un miembro de control 16 de la reactividad del núcleo 14 y al menos un mecanismo de accionamiento 18 de miembro de control. Más en particular, el reactor 10 comprende una pluralidad de miembros de control 16 y un mecanismo de accionamiento 18 por miembro de control 16.
[0014] En la figura 1 se ha representado únicamente un pequeño número de elementos de combustible nuclear, de miembros de control y de mecanismos de accionamiento. En realidad, cada reactor nuclear incluye un gran número de elementos de combustible nuclear y también un gran número de miembros de control y de mecanismos de accionamiento.
[0015] El eje central C es normalmente vertical o sustancialmente vertical. La vasija 12 es sustancialmente de revolución alrededor del eje central C.
[0016] En la presente descripción, los términos inferior y superior, arriba y abajo, encima y debajo, se entienden con respecto a una dirección vertical, que corresponde sustancialmente al eje central C.
[0017] La vasija 12 contiene el líquido primario del reactor nuclear.
[0018] El reactor 10 comprende además un presurizador 20 situado en una parte superior de la vasija 12 según el eje central C, estando el presurizador 20 en comunicación con el fluido primario para mantener el fluido primario a una presión dada.
[0019] Más en particular, el presurizador 20 se extiende en toda la parte superior de la vasija 12 a partir de una cierta altura.
[0020] El reactor 10 comprende además uno o varios generadores de vapor 22 alojados en el volumen interno de la vasija 12 y que se extiende alrededor de los miembros de control 16 y de los mecanismos de accionamiento 18. El o los generadores de vapor 22 presentan una simetría cilíndrica alrededor del eje central C.
[0021] Los elementos de combustible nuclear son elementos alargados en paralelo al eje central C, de forma prismática, colocados unos contra otros.
[0022] Los miembros de control 16 de la reactividad del núcleo se conocen por el nombre de elemento de control o barra de control. Cada uno incluye una parte constituida por un material neutrófago o absorbente de neutrones. Cada miembro de control tiene forma alargada paralela al eje central C y de sección adaptada para permitir la inserción del miembro de control en un canal no representado dispuesto en el elemento de combustible nuclear.
[0023] Cada miembro de control está alineado con el núcleo según una dirección paralela al eje central C.
[0024] Los mecanismos de accionamiento 18 están dispuestos en el volumen interno de la vasija. Cada mecanismo de accionamiento 18 está conectado normalmente a uno o varios miembros de control 16.
[0025] Los mecanismos de accionamiento 18 también se denomina CRDM del acrónimo en inglés «Control Rod Drive Mechanism».
[0026] Está previsto que cada mecanismo de accionamiento 18 desplace uno de los miembros de control 16 según un eje A paralelo al eje central C, de manera que lo extraiga completamente fuera del elemento de combustible nuclear correspondiente, o que lo inserte en una longitud determinada en el interior del elemento de combustible nuclear.
[0027] Como puede verse en la figura 2, cada mecanismo de accionamiento 18 comprende un accionador eléctrico 18a y un mecanismo de transmisión 18b.
[0028] El accionador eléctrico 18a comprende un motor 23 que comprende un estator 24 y un rotor 25 que puede ser arrastrado en rotación.
[0029] El mecanismo de transmisión 18B comprende:
- un dispositivo conductor 26 que comprende una parte de accionamiento 28, estando el dispositivo conductor 26 conectado con el motor 23 de manera que el par giratorio del rotor 25 se aplica a la parte de accionamiento 28, - un miembro conducido 30 que comprende uno 32 de entre un tornillo o una tuerca,
- un miembro de transmisión 34 que forma el otro 36 de entre el tornillo y la tuerca.
[0030] El accionador eléctrico 18a está situado bajo el presurizador 20 según una dirección paralela al eje central C.
[0031] El accionador eléctrico 18a está totalmente sumergido en el líquido primario en el interior de la vasija. Más en general, los mecanismos de accionamiento 18 están totalmente sumergidos en el líquido primario en el interior de la vasija 12. Ninguno de los elementos de los mecanismos de accionamiento 18 sobresale fuera de la vasija 12. Muy en particular, el motor 23, el dispositivo conductor 26, el miembro conducido 30 y el miembro de transmisión 34 están sumergidos en el líquido primario en el interior de la vasija 12. Normalmente, todos estos elementos están sumergidos permanentemente en el líquido primario.
[0032] Solo los conductores eléctricos que conectan el mecanismo de accionamiento con una fuente de corriente eléctrica o con miembros electrónicos de detección salen de la vasija.
[0033] Así, el reactor 10 presenta una altura total reducida.
[0034] El estator 24 presenta una forma general cilíndrica alrededor del eje A en paralelo al eje central C.
[0035] El rotor 25 está dispuesto en el interior del estator 24 y presenta una forma general cilíndrica coaxial con el eje A. Presenta un paso central 38 que se extiende según el eje A.
[0036] El dispositivo conductor 26, además de la parte de accionamiento 28, comprende una parte de unión 40 acoplada en el paso central 38, de manera que el rotor 25 y la parte de unión 40 formen parte solidaria en rotación, por ejemplo, con ayuda de una pieza de unión 41 que se extiende entre el rotor 25 y la parte de unión 40.
[0037] El dispositivo conductor 26 comprende una barra 42 que se extiende en paralelo al eje central C según el eje A. La parte de accionamiento 28 constituye el segmento inferior de dicha barra y la parte de unión 40 el segmento superior de dicha barra. La parte de accionamiento 28 forma parte solidaria con la parte de conexión 40.
[0038] La barra 42 es de gran dimensión según el eje A.
[0039] La barra 42 se extiende hacia abajo según el eje A más allá del motor 23.
[0040] En el ejemplo representado, la parte de accionamiento 28 presenta una sección poligonal, más en particular una sección cuadrada, tomándose la sección en perpendicular al eje C.
[0041] El miembro conducido 30 se extiende alrededor del eje A. El miembro conducido 30 presenta aquí una forma global tubular.
[0042] En una parte superior 43, el miembro conducido 30 presenta, por ejemplo, una forma exterior cilíndrica de sección poligonal, más en particular cuadrada. Fuera de la parte superior, el miembro conducido 30 presenta, por ejemplo, una forma exterior cilíndrica de sección circular.
[0043] El miembro conducido 30 presenta un orificio 44 visible en la figura 3 que se extiende según el eje A al menos en una parte superior del miembro conducido en una longitud superior a un desplazamiento máximo del miembro de control 16, más en particular en este caso en toda la altura según el eje A de dicho miembro conducido 30.
[0044] En una parte superior del orificio 44, el orificio 44 presenta una sección poligonal que corresponde a la sección poligonal de la parte de accionamiento 28. La parte superior del orificio 44 se define, por ejemplo, en la parte superior 43 del miembro conducido 30, de manera que en este nivel el miembro conducido forma un anillo de forma poliédrica. En una parte inferior del orificio 44, el orificio 44 presenta una sección circular. La sección poligonal de la parte de accionamiento 28 está comprendida en dicha sección circular.
[0045] La parte de accionamiento 28 se extiende hacia el orificio 44.
[0046] El miembro conducido 30 coopera con la parte de accionamiento 28 en la parte superior del orificio 44, de manera que se transmita una rotación entre la parte de accionamiento 28 y el miembro conducido 30. Así, una rotación del rotor 25 se transmite al miembro conducido 30 por el dispositivo conductor 26.
[0047] El miembro conducido 30 presenta, además, un resalte 46 en su superficie externa, más en particular en su parte superior.
[0048] El miembro conducido 30 presenta, además, un fileteado 48 en su superficie externa, más en particular en una parte inferior. Así el miembro conducido comprende en este caso el tornillo.
[0049] El miembro conducido 30 presenta, además, al menos un agujero pasante 50 que conecta el orificio 44 con la superficie externa del tornillo, más en particular encima del fileteado 48. El agujero pasante 50 permite en particular que un líquido que se extiende en el orificio 44 sea evacuado desde el interior del miembro conducido 30, durante movimientos rápidos del miembro conducido 30 en el orificio 44.
[0050] Por una parte, el miembro de transmisión 34 está conectado con el miembro de control 16. Más en particular, el miembro de transmisión 34 forma parte solidaria en traslación según el eje A con el miembro de control 16.
[0051] Por otra parte, el miembro de transmisión 34 coopera con el miembro conducido 30.
[0052] El miembro de transmisión 34 lleva en este caso la tuerca.
[0053] La tuerca coopera con el miembro conducido 30 en el fileteado 48.
[0054] De manera general, el tornillo y la tuerca cooperan de manera que una rotación del miembro conducido 30 con respecto a la vasija 12 se traduzca en una traslación del miembro de transmisión 34 según el eje A. Así una rotación de la parte de accionamiento 28 del dispositivo conductor 26 con respecto al estator 24 se traduce en una traslación del miembro de control 16 en paralelo al eje central C.
[0055] Más en particular, el miembro de transmisión 34 está bloqueado en rotación alrededor del eje A, de manera que una rotación del miembro conducido 30 alrededor del eje A conlleve una traslación del miembro de transmisión 34 según el eje A por desplazamiento de la tuerca en el fileteado 48.
[0056] El mecanismo de accionamiento comprende, por ejemplo, una vaina que rodea al miembro de transmisión 34 y presenta una ranura según el eje A, capaz de cooperar con una nervadura correspondiente presente en el miembro de transmisión 34.
[0057] Así, la cooperación entre la ranura y la nervadura impide la rotación del miembro de transmisión 34 pero permite una traslación según el eje A, por desplazamiento de la nervadura en la ranura.
[0058] Alternativamente, el miembro de transmisión 34 presenta una ranura según el eje A y la vaina presenta la nervadura correspondiente.
[0059] Una rotación del miembro conducido 30 en un primer sentido conlleva un descenso del miembro de transmisión según el eje A, mientras que una rotación del miembro conducido 30 en un segundo sentido opuesto al primer sentido conlleva un ascenso del miembro de transmisión según el eje A. Más en particular, una rotación del rotor 25 según el primer sentido conlleva un descenso del miembro de control 16, mientras que una rotación del rotor según el segundo sentido conlleva un ascenso del miembro de control 16.
[0060] Así, mediante el accionamiento en rotación del rotor 25, es posible controlar la introducción del miembro de control 16 en el elemento de combustible nuclear, de manera que se controle la reactividad del núcleo 14.
[0061] El uso de una tuerca que coopera con la superficie externa del miembro conducido permite en particular usar tambores y/o rodillos satélites alrededor de la tuerca para limitar los rozamientos de la tuerca durante la traslación.
[0062] El accionador eléctrico 18b del mecanismo de accionamiento 18 comprende además un sistema de liberación 52 del miembro de control 16 capaz de liberar por caída gravitatoria el miembro de control 16 en el núcleo 14.
[0063] El sistema de liberación 52 permite el paso del mecanismo de accionamiento 18 desde una posición armada, en la cual la altura del miembro de control 16 introducido en el núcleo 14 se controla mediante la rotación del motor 23, a una posición liberada, en la cual el miembro de control 16 se introduce en el núcleo 14 según una altura máxima.
[0064] La liberación del miembro de control 16 se obtiene en este caso por liberación del miembro conducido 30, lo que conlleva aquí la caída por gravedad del miembro de transmisión 34 y así del miembro de control 16.
[0065] La liberación se controla en este caso mediante una bobina, siendo la bobina alimentada de manera que mantenga el mecanismo de accionamiento en posición armada en funcionamiento normal del reactor. En caso de problemas, el corte de la alimentación de la bobina conlleva la liberación gravitatoria y el paso de la posición armada a la posición liberada.
[0066] Más en particular, el sistema de liberación 52 comprende al menos un elemento desplazable 54 entre una posición de mantenimiento y una posición de liberación. El elemento desplazable 54 es mantenido por la bobina. En la posición de mantenimiento, el elemento desplazable 54 se extiende bajo el resalte según el eje A de manera que el resalte 46 se apoya en dicho elemento desplazable 54 y el miembro conducido 30 es mantenido por el sistema de liberación 52. En la posición de liberación, el elemento desplazable 54 ya se extiende por debajo el resalte según el eje central de manera que libera el miembro conducido 30 que es arrastrado por caída gravitatoria según el eje A, como puede verse en la figura 4.
[0067] El elemento desplazable 54 está formado, por ejemplo, por una o varias lengüetas.
[0068] Durante la liberación, puede haber líquido contenido en el miembro conducido 30, con lo que el o los agujeros 50 permiten una evacuación del líquido rápida.
[0069] Como complemento, un muelle de impulso 55 acelera la caída en los primeros instantes.
[0070] El tiempo de caída es especialmente corto. De hecho, como la unión tornillo-tuerca es liberada con el miembro conducido, la caída corresponde a un simple movimiento de traslación y no al movimiento helicoidal de un tornillo o de una tuerca.
[0071] Los rozamientos mecánicos se reducen.
[0072] La forma poliédrica de la parte de accionamiento 28 en la parte inferior cilíndrica del orificio 44 del miembro conducido 30 es especialmente ventajosa ya que limita los rozamientos mecánicos y/o hidráulicos entre el miembro conducido 30 y el miembro conductor 26 durante la caída gravitatoria del miembro conducido 30, lo que permite reducir el tiempo de caída durante la liberación.
[0073] Además, la disposición del miembro conducido 30 alrededor del miembro conductor 26 es tal que el miembro conducido 30 se mantiene alrededor del miembro conductor 26 después de la liberación, especialmente gracias a la longitud del miembro conductor 26. Más en particular, la barra 42 se extiende lejos hacia abajo según el eje A de manera que la barra 42 permanece acoplada en la parte superior del miembro conducido cuando el miembro de control 16 está en posición liberada.
[0074] Así pues, resulta fácil recuperar el miembro conducido 30, así como el conjunto llevado por el miembro conducido 30, para hacerlo ascender alrededor del miembro conductor 26, de manera vuelva a colocar el mecanismo de accionamiento 18 en posición armada. Por ejemplo, el ascenso del miembro conducido 30 se realiza por rotación del tornillo que asciende entonces por cooperación con la tuerca. Una vez que el miembro conductor 32 ha ascendido a la posición alta, el elemento desplazable 54 se desplaza entonces a la posición de mantenimiento lo que permite regresar a la situación anterior a la liberación.
[0075] Además, la vasija presenta un flujo primario principal 56 de líquido primario visible en la figura 1.
[0076] El flujo primario principal 56 atraviesa el núcleo 14 y después asciende según una dirección paralela al eje central C en una parte ascendente 58 del flujo primario principal 56, a continuación desciende a través del generador de vapor 22 en una parte descendente 60 del flujo primario principal 56.
[0077] En la parte ascendente 58 y en la parte descendente 60, el fluido se desplaza sustancialmente en paralelo al eje C.
[0078] La parte ascendente 58 corresponde, por ejemplo, a una parte de la vasija que comprende parcialmente el miembro conducido, el miembro de transmisión y/o la parte del miembro de control no introducida en el combustible nuclear.
[0079] El flujo primario principal 56 presenta una zona de inversión 62 entre la parte ascendente 58 y la parte descendente 60, de manera que la circulación del fluido forma un retorno en la zona de inversión 62.
[0080] En la zona de inversión 62, el fluido se desplaza sustancialmente en perpendicular al eje central C de manera que alcanza una entrada de un generador de vapor 22.
[0081] Así, el flujo primario principal 56 recorre en este orden la parte ascendente 58, la zona de inversión 62 y después la parte descendente 60.
[0082] El desplazamiento del líquido primario en el flujo primario principal 56 es arrastrado en este caso por al menos una bomba primaria 57 situada en la parte descendente 60, por ejemplo, en la entrada y/o en la salida del generador de vapor.
[0083] El accionador eléctrico 18a está situado fuera del flujo primario principal 56. El flujo primario principal 56 no atraviesa el accionador eléctrico 18a que comprende en particular el motor 23 del mecanismo de accionamiento 18.
[0084] Más en particular, el accionador eléctrico 18a está situado encima de la zona de inversión 62 según la dirección paralela al eje central C. Así el accionador eléctrico 18a tiene una altura definida según el eje A situada entre la zona de inversión 62 y el presurizador 20.
[0085] Así, el accionador eléctrico 18a no interacciona directamente con los productos de la fisión presentes en el flujo primario principal 56 en salida de núcleo 14 y no experimenta las restricciones relacionadas con el alto flujo y/o con la alta velocidad del flujo primario principal 56.
[0086] El reactor nuclear 10 comprende una línea de refrigeración 64 del motor 23 del mecanismo de accionamiento 18. La línea de refrigeración extrae líquido primario del flujo primario principal 56 en salida del núcleo 14 como se representa o en la descarga de la o las bombas primarias 57.
[0087] El tiempo de recorrido entre la extracción del líquido primario del flujo primario principal 56 y el paso del líquido primario al motor 23 es superior a un tiempo mínimo.
[0088] Para que el líquido primario de la línea de refrigeración llegue al motor 23 después de dicho tiempo mínimo, la velocidad del líquido se reduce, por ejemplo, con respecto a la velocidad en el flujo primario principal 56, especialmente mediante el uso de uno o varios diafragmas.
[0089] El tiempo mínimo es superior a 50 segundos, preferentemente comprendido entre 50 segundos y 150 segundos.
[0090] El tiempo mínimo permite en particular que los elementos radioactivos producidos por el núcleo de corto tiempo de vida se transformen principalmente en otros elementos, de manera que dichos elementos de corto tiempo de vida no interaccionen con el motor. Se entiende, por ejemplo, por elementos de corto tiempo de vida los elementos que tienen un periodo radiactivo inferior a 10 segundos, como por ejemplo, el isótopo 17 del nitrógeno (17N) que presenta un periodo radiactivo sustancialmente igual a 4,2 s.
[0091] La presencia de una línea de refrigeración diferente del flujo primario principal 56 permite en particular tener un flujo y/o una velocidad inferior para la refrigeración del mecanismo de accionamiento con respecto al flujo y/o a la velocidad para la refrigeración del núcleo. Esto permite reducir las restricciones mecánicas debidas al flujo y/o a la velocidad de líquido aplicadas al mecanismo de accionamiento.
[0092] Normalmente el flujo requerido para refrigerar el conjunto de accionadores eléctricos es 10.000 veces inferior al flujo primario principal 56 requerido para refrigerar el núcleo.
[0093] Alternativamente, la línea de refrigeración es independiente o corresponde a una extracción del flujo primario principal 56 antes de atravesar el núcleo 14.
[0094] A continuación se describirá el funcionamiento del reactor nuclear.
[0095] Se considera una configuración de inicio en la cual el miembro de control 16 está introducido una altura inicial en el núcleo 14. El miembro de control está armado y el elemento desplazable 54 está en la posición de mantenimiento.
[0096] Para desplazar el miembro de control 16 de la reactividad del núcleo 14 hacia abajo o hacia arriba, el motor 23 se activa de tal manera que el rotor 25 es arrastrado en rotación en un sentido. El movimiento de rotación del rotor se transmite a la parte de accionamiento 28 del dispositivo conductor 26, y después al dispositivo conducido 30.
[0097] Según el sentido de rotación del rotor 23, esta rotación se convertirá en movimiento de traslación del miembro de transmisión hacia arriba o hacia abajo, en paralelo al eje central C.
[0098] De hecho, el tornillo 32 es arrastrado en este caso en rotación, de tal manera que la tuerca 36 se desplaza en traslación a lo largo del tornillo. Esto conlleva un desplazamiento del miembro de control 16 en traslación en paralelo al eje central C.
[0099] Si es necesario bajar rápidamente los miembros de control 16 de la reactividad del núcleo 14 en el interior de los elementos de combustible nuclear, por ejemplo, en caso de urgencia, se activa el sistema de liberación 52 de manera que el elemento desplazable 54 pasa a posición de liberación. El miembro conducido 30 ya no es mantenido por el elemento desplazable 54 debajo del resalte 46, de manera que el miembro conducido 30 cae, arrastrando al miembro de transmisión 34 y al miembro de control 16.
[0100] Después de la liberación, es posible así elevar el miembro conducido 30 para rearmar el miembro de control 16 de la reactividad del núcleo 14.
[0101] Dicho reactor nuclear tiene una altura reducida debido a los mecanismos de accionamiento en la vasija y permite limitar las interacciones entre el flujo primario principal y el motor del mecanismo de accionamiento, desde el punto de vista de los productos de fisión pero también de las restricciones mecánicas aplicadas por el fluido primario.
[0102] Dicho mecanismo de accionamiento presenta un volumen radial reducido.
[0103] La arquitectura del mecanismo de accionamiento, en particular la disposición telescópica del miembro conducido y del miembro conductor, permite especialmente que no sea necesario prever un espacio encima del motor, al contrario del mecanismo descrito en el documento FR 3039695 en el que el miembro conductor se proyecta desde el motor. En este caso no hay ningún elemento del mecanismo de accionamiento de la invención situado a una altura estrictamente superior a la del motor según el eje A.
[0104] Dicha arquitectura permite en particular usar un motor de tipo placa, es decir, que presenta una forma cilíndrica sin orificio central, extendiéndose el motor encima del resto del mecanismo de accionamiento. El diámetro del motor es, por ejemplo, sustancialmente igual al del disco inscrito en el paso de los elementos de combustible.
Dicho motor presenta generalmente una altura inferior a la de un motor tal como se describe anteriormente. Así, esto permite reducir además el volumen en altura de los mecanismos de accionamiento.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Reactor nuclear (10) que comprende:
- una vasija (12) que tiene un eje central (C), que contiene un líquido primario,
- un núcleo (14) que comprende combustible nuclear, estando el núcleo (14) dispuesto en el volumen interno de la vasija (12),
- al menos una bomba primaria (57) que genera un flujo primario principal (56) de líquido primario en la vasija (12), de manera que el flujo primario principal (56) atraviesa el núcleo (14), ascendente según una dirección paralela al eje central (C) en una parte ascendente (58) del flujo primario principal (56) y descendente a través de al menos un generador de vapor (22) situado en la periferia en la vasija (12) en una parte descendente (60) del flujo primario principal (56),
- al menos un miembro de control (16) de la reactividad del núcleo (14), de manera que el miembro de control (16) se extiende según una dirección respectiva (A) paralela al eje central (C) y está alineado con el núcleo (14) según dicha dirección respectiva (A), - al menos un mecanismo de accionamiento (18) del miembro de control (16), dispuesto en el volumen interno de la vasija (12) y conectado con el miembro de control (16),
- un presurizador (20) situado en una parte superior de la vasija (12) según el eje central (C), estando el presurizador (20) en comunicación con el fluido primario,
comprendiendo el mecanismo de accionamiento (18) un accionador eléctrico (18a) y un mecanismo de transmisión (18b),
caracterizado porque el accionador eléctrico (18a) está totalmente sumergido en el fluido primario, y porque el accionador eléctrico (18a) está situado fuera del flujo primario principal (56).
2. Reactor nuclear según la reivindicación 1, en el que el flujo primario principal (56) presenta una zona de inversión (62) entre la parte ascendente (58) y la parte descendente (60), formando la circulación del fluido un retorno en la zona de inversión (62), estando el accionador eléctrico (18a) situado encima de la zona de inversión (62) según la dirección del eje central (C) y bajo el presurizador (20) según una dirección paralela al eje central (C).
3. Reactor nuclear según la reivindicación 1 o 2, que comprende una línea de refrigeración (64) del accionador eléctrico (18a), de manera que la línea de refrigeración (64) extrae líquido primario del flujo primario principal (56) en salida del núcleo (14) o en una descarga de la bomba primaria (57), siendo el tiempo de recorrido entre la extracción del líquido primario del flujo primario principal (56) y el paso del líquido primario en el motor (23) superior a un tiempo mínimo.
4. Reactor nuclear según la reivindicación 3, en el que el tiempo mínimo es superior a 50 segundos, preferentemente comprendido entre 50 segundos y 150 segundos.
5. Reactor nuclear según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el accionador eléctrico (18a) comprende:
- un motor (23) que comprende un estator (24) y un rotor (25) que puede aplicar un par giratorio, y
- un sistema de liberación (52) del miembro de control (16) capaz de liberar por caída gravitatoria el miembro de control (16) en el núcleo (14); y,
en el que el mecanismo de transmisión (18b) comprende:
- un dispositivo conductor (26) que comprende una parte de accionamiento (28), estando la parte de accionamiento (28) conectada con el motor (23) de manera que el par giratorio del motor (23) se aplica a la parte de accionamiento (28),
- un miembro conducido (30) que comprende uno (32) de entre un tornillo o de una tuerca, siendo el miembro conducido (30) arrastrado en rotación por la parte de accionamiento (28),
- un miembro de transmisión (34) que forma el otro (36) de entre el tornillo y la tuerca solidario con el miembro de control (16),
cooperando el tornillo y la tuerca de manera que una rotación de la parte de accionamiento (28) del dispositivo conductor (26) con respecto al estator (24) se traduce en una traslación del miembro de control (16) en paralelo al eje central (C).
6. Reactor nuclear según la reivindicación 5, en el que el miembro de transmisión (34) lleva la tuerca (36), comprendiendo el miembro conducido (30) el tornillo, de manera que la tuerca coopera con el tornillo en el diámetro externo de dicho tornillo (30).
7. Reactor nuclear según la reivindicación 5 o 6, en el que el miembro conducido (30) presenta un orificio (44) que se extiende según la dirección respectiva (A) al menos en una parte superior del miembro conducido (30) en una longitud superior a un desplazamiento máximo del miembro de control (16), presentando la parte de accionamiento (28) del dispositivo conductor (26) una sección poligonal que se extiende al menos parcialmente en dicho orificio (44) en la longitud del orificio (44), presentando el orificio (44) una sección poligonal correspondiente al menos en una parte superior, de manera que el miembro conducido (30) y la parte de accionamiento (28) forman parte solidaria en rotación.
8. Reactor nuclear según la reivindicación 7, en el que el miembro conducido (30) presenta en una parte superior al menos un agujero (50) pasante que conecta el orificio (44) con el exterior del miembro conducido (30).
9. Reactor nuclear según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la liberación del miembro de control (16) se obtiene por liberación del miembro conducido (30).
10. Reactor nuclear según la reivindicación 9, en el que el miembro conducido (30) comprende un resalte (46), comprendiendo el sistema de liberación (52) al menos un elemento desplazable (54) entre una posición de mantenimiento y una posición de liberación, de manera que el elemento desplazable (54) se extiende bajo el resalte (46) según la dirección respectiva (A) en la posición de mantenimiento y no se extiende bajo el resalte (46) según la dirección respectiva (A) en la posición de liberación.
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