IT8024249A1

IT8024249A1 - Intelatura per l'immagazzinamento di celle a combustibile radioattivo

Info

Publication number: IT8024249A1
Application number: IT1980A24249A
Authority: IT
Original assignee: Oat Corp Joseph
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1980-08-21
Publication date: 1982-02-21
Also published as: IT1195755B; IT8024249A0; US4382060A; FR2483114A1; FR2483114B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "INTELAIATURA PER L' IMMAGAZZINAMENTO DI CELLE A COM-BUSTIBILE RADIOATTIVO"

RIASSUNTO

Un'intelaiatura per l'immagazzinamento di celle a combustibile radioattivo ? costituita da elementi strutturali comprendenti elementi cavi ed a sezione in forma di croce. Ciascun braccio dell'elemento strutturale a forma di croce racchiude uno schermo per neutroni. L'estremit? libera dei bracci dell'elemento strutturale a forma di croce ? convergente in modo da formare un angolo di circa 90?. L'intela iatura ? costituita da tali elementi a forma di croce nonch? da elementi cooperanti i quali hanno gene, ralmente sezione a forma di T e L.

I materiali radioattivi, come elementi a combusti bile fissile usati nei reattori nucleari per la gene razione di vapore in impianti per energia elettrica nucleare, sono comunemente immagazzinati verticalmen te in scaffali. Gli elementi a combustibile sono disposti e distanziati con particolare riguardo alla loro reciproca interazione ad opera dei neutroni che essi emanano. Questo fenomeno limita, per motivi di sicurezza, la vicinanza reciproca degli elementi a combustibile, poich? l'interazione neutronica aumenta con il diminuire della distanza fra gli elementi a combustibile fissile. Un immagazzinamento pi? compatto e pi? economico si ? ottenuto con l'introduzio ne nel montaggio della cella, di uno schermo che as sorbe (o cattura) i neutroni.

Gli elementi di unit? a combustibile esaurito estratti di recente da un reattore sono fortemente ra dioattivi e perci? essi sono di solito conservati verticalmente immersi in acqua. L'acqua pu? contenere disciolta una sostanza di schermo per neutroni. L'acqua serve pure per dissipare il calore risultante dalla disintegrazione del materiale radioattivo. Le intelaiature per un immagazzinamento ad alta densit? di elementi a combustibile presentano comunemen te una struttura cellulare con lo schermo per neutro, ni disposto fra le celle sotto forma di un foglio ri gido. Le celle sono di solito tubi allungati verticalmente di sezione quadrata, i quali sono aperti al. la sommit? e nei quali vengono introdotti gli elemen ti a combustibile. Le celle sono talvolta munite di doppia parete, la quale racchiude i fogli dello scher mo per neutroni, in modo da proteggere lo schermo stesso dalla corrosione o da altri danneggiamenti de_ rivanti dal contatto con l'acqua.

Le intelaiature finora proposte presentano svantaggi dovuti al fatto di essere poco economiche e di non facile costruzione. La presente invenzione costi tuisce una soluzione a questo problema.

Secondo un aspetto della presente invenzione, vie, ne fornito un manufatto da utilizzare nella realizza, zione di una cella per l'immagazzinamento di combustibile radioattivo. Il manufatto comprende un elemento strutturale cavo ed a sezione in forma di eroce. In ciascun braccio del detto elemento ? previsto uno schermo per neutroni. Ogni braccio termina, in corrispondenza dell 'estramit? libera, con superfici convergenti che racchiudono un angolo di circa 90?? Un altro aspetto della presente invenzione ? costituito da un'intelaiatura formata da una molteplicit? dei suddetti elementi a forma di croce in combi nazione con elementi di allineamento aventi sezione a forma di I o L, ma realizzati nello stesso modo, Uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un nuovo manufatto a forma di elemento strut turale da utilizzare'nella realizzazione di un conte^ nitore per celle a combustibile radioattivo.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un'intelaiatura per celle a combustibile radioattivo costituita da una molteplicit? di elemen ti allineati di diversa sezione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire una nuova apparecchiatura, in cui il numero di elementi strutturali utilizzati nella realizzazione dell'intelaiatura per celle a combusti, bile ? ridotto al minimo, pur avendo contemporaneamente una migliore rigidit? meccanica senza la neces. sit? di aggiunte strutturali sotto forma di telai di notevoli dimensioni, di pesanti piastre di base, di elementi di irrigidimento, etc.

Altri scopi risulteranno chiari nel seguito.

Allo scopo di illustrare l'invenzione, nei disegni viene mostrata una forma realizzativa attualmente preferita; ? tuttavia ovvio che la presente inven zione non ? in alcun modo limitata agli esatti disp.o sitivi e mezzi mostrati.

La FIGURA 1 rappresenta una vista in sezione di una tipica intelaiatura per celle a combustibile della tecnica precedente come descritto sopra;

la FIGURA 2 mostra una vista in sezione di un eie mento strutturale per celle a combustibile, il quale presenta sezione a forma di croce e rientra nella presente invenzione;

la FIGURA 3 rappresenta una vista in sezione di un'intelaiatura per celle a combustibile secondo la presente invenzione;

la FIGURA 4 ? una vista in sezione di un'altra forma realizzativa di un elemento strutturale con se. zione a forma di croce; e

la FIGURA 5 rappresenta una vista in sezione di un braccio appartenente a quattro elementi vicini a forma di croce secondo un'altra forma realizzativa.

Facendo riferimento in particolare ai disegni, in cui numeri uguali indicano elementi uguali, in Fig. 1 ? mostrata un'intelaiatura per celle a combustibile della tecnica precedente, indicata nel suo comple_s so con 10. L'intelaiatura 10 ? generalmente rettango lare, ciascun elemento di cella a combustibile avendo sezione quadrata. L'intelaiatura ? pertanto costi tuita da una molteplicit? di elementi di celle a com bustibile, indicati singolarmente con 12. In Fig. 1 sono illustrati nove di tali elementi. Ogni elemento ? costituito da una camicia interna 16 e da una carni eia esterna 18, l'intercapedine compresa fra esse es sendo occupata da uno echermo 14-per neutroni.

In Fig. 3 ? illustrata un'intelaiatura di iramaga^ zinamento per celle a combustibile secondo la presen te invenzione indicata nel suo complesso con 26. L?in telaiatura 26 pu? essere rettangolare o avere altre forme, quale quella mostrata in Fig. 3 con linea con tinua. L'intelaiatura 26 ? costituita da una moltepli. cita di elementi strutturali 20 aventi sezione a for ma di croce in combinazione con elementi di allineamento 22 aventi sezione a forma di T e con elementi 24 aventi sezione a forma di L. Delle celle 25 sono previste per accogliere gli elementi di combustibile. Ciascuna cella 25 ? tipicamente un quadrato i cui la ti hanno una lunghezza di circa 6 pollici e 9 pollici (circa 15 cm e 23 cm) rispettivamente per i gruppi a combustibile del reattore destinati all'acqua bollente ed all'acqua in pressione.

Con riferimento alla Fig. 2, l?elemento 20 ? costituito da quattro lamiere metalliche, ciascuna del. le quali presenta generalmente sezione a forma di L ed ? indicata con 28, 30, 32 e 34. Le lamiere 28, 30, 32 e 34-sono di solito di acciaio inossidabile, ma sono pure usati altri materiali quali l'alluminio. Le estremit? libere di ciascuna piastra convergono verso una analoga estremit? libera di una piastra cor rispondente. Un braccio di piastra 30 presenta cos? una superficie 36 che conv?rge verso una superficie 38 corrispondente di un braccio della piastra 32. Le estremit? libere delle superfici convergenti, il cui angolo interno ? di circa 90?,sono unite insieme in qualsiasi modo opportuno, come ad esempio con una saldatura 39- L'elemento 20 ? cavo e contiene nel suo interno uno schermo 40 per neutroni, il quale ? disposto analogamente in modo da formare un foglio avente sezione a forma di croce.

Lo schermo per neutroni ? talvolta indicato come "veleno". Agli esperti del ramo sono noti una grande variet? di materiali dotati di propriet? di blocco dei neutroni, come il boro sotto forma di carburo di boro, i quali possono essere dispersi uniformemente in una matrice ottenuta da vari metalli e materie plastiche.

Gli elementi strutturali 22 e 24 sono realizzati in modo simile a quello dell'elemento 20 con uno schermo per neutroni incorporato. Ad es?mpio, l'elemento 22 pu? essere ricavato da lamiere 28, 30 a for ma di L aventi le loro estremit? libere saldate alle estremit? di una lamiera 29? Usando i tre elementi 20, 22 e 24 si pu? ottenere una grande variet? di forme diverse per l'intelaiatura 26. Se l'intelaiatura 10 mostrata in Fig. 1 fosse realizzata in modo da essere rettangolare nella misura di 8 x 10 in modo da fornire ottanta celle, sarebbero necessari ottanta tubi quadrati a doppia parete (14-, 16, 18). Una intelaiatura 26 avente dimensioni simili pu? essere realizzata secondo la presente invenzione soltanto con cinquantadue elementi cellulari (trentaquattro elementi a forma di croce 20, quattordici elementi 22 a forma di T e quattro elementi 24-a forma di L). La presente invenzione riduce la quantit? complessiva di lamiere metalliche per la fabbricazione delle pareti delle celle, poich? ogni cella interna richie de soltanto, secondo la presente invenzione, quattro pareti laterali, rispetto alle otto pareti laterali della struttura convenzionale mostrata in Fig. 1? La presente invenzione migliora la rigidit? meccanica dell'intelaiatura. Il momento di inerzia della sezione trasversale dell'elemento 20 a forma di croce rilevato nella direzione pi? debole ? oltre il doppio di quello dell'elemento tubolare quadrato che esso sostituisce in Fig. 1. Possono perci? essere rea lizzate intelaiature complete 26 con elementi verticali liberi o con elementi strutturali indipendenti del tipo a forma di croce, laddove sarebbero necessa ri sostegni intermedi con una intelaiatura realizzata in tubi quadrati come mostrato in Fig. 1. Inoltre, ciascuno degli elementi 20, 22 e 24 sono conformati, in corrispondenza delle estremit? libere dei loro bracci, in modo da adattarsi alla superficie corrispondente dell?estremit? libera del successivo elemento adiacente.

Gli elementi a forma di croce possono essere saldati reciprocamente in corrispondenza delle loro estremit? di incontro giustapposte, in modo da migliorare notevolmente la rigidit? per sopportare terremo. ti e per diminuire l'inflessione dovuta al peso dell?intera intelaiatura 26 senza la necessit? di telai rigidi, di pesanti piastre di base, di montanti e di elementi di irrigidimento, etc- Un'intelaiatura verticale libera ? quella che non ? ancorata al pavimen to. Allo scopo di ridurre al minimo i movimenti dell'intelaiatura durante eventi sismici, ? necessario realizzare intelaiature con elevata rigidit? sia in direzione orizzontale sia in direzione verticale. L'intelaiatura della presente invenzione possiede tale elevata rigidit?.

Le vasche di immagazzinamento non presentano uno spazio di deposito perfettamente rettangolare. I pro getti di intelaiature secondo la tecnica precedente dovevano essere rettangolari. La presente invenzione permette l'ottenimento di numerose intelaiature di forma irregolare, cosicch? si possono sfruttare pienamente tutti gli spazi disponibili sul pavimento.

In Fig. 4 ? mostrato un elemento strutturale 20', il quale ? identico all?elemento 20 ad eccezione di quanto sar? descritto in seguito. Elementi corrispon denti sono di conseguenza identificati con numeri corrispondenti. L'elemento 20' ? costituito da porzio^ ni a forma di L, le quali sono cave e presentano uno schermo 42 a forma di L per neutroni disposto fra le pareti delle stesse porzioni cave. Come risultato, fra le pareti interne di ciascuna delle porzioni cave 28?, 50*, 32' e 34' a forma di L ? previsto uno spazio cavo 44 a forma di croce pieno d'acqua o di altro liquido. L'acqua o l'altro liquido costituisce una trappola per l'assorbimento dei neutroni. Eventuali neutroni che passano attraverso uno qualsiasi degli schermi 42 per neutroni perdono energia nella acqua interposta 44, per cui non conservano energia sufficiente per passare attraverso uno degli altri schermi per neutroni 42, aumentando cos? sostanzial mente l'efficacia dell'intelaiatura 26. Questa strut tura presenta un vantaggio speciale nell'immagazzina mento di combustibile proveniente da reattori in pressione .

Nella Fig. 5 ? illustrata un'altra forma realiz

Claims

RIVENDICAZIONI

1 . Manufatto da utilizzare nella costruzione di un dispositivo per l'immagazzinamento di celle a com bustibile radioattivo comprendente un elemento metal lico strutturale cavo avente sezione a forma di croce, uno schermo per assorbire neutroni posto fra le pareti che delimitano ciascun braccio di detto elemento, ciascun braccio terminando ad una estremit? libera con superfici convergenti il cui angolo inter no ? di circa 90??
2. Manufatto secondo la rivendicazione 1, in cui il detto elemento strutturale ? costituito da quattro porzioni metalliche a forma di L aventi le estre. mit? libere piegate in modo da costituire una met? di una di dette superfici convergenti.
Manufatto secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna porzione a forma di L ? cava e racchiude una parte del detto schermo per neutroni, il detto elemento avendo una cavit? centrale a forma di croce contenente un liquido che svolge la funzione di trap pela per il flusso di neutroni.
4-, Intelaiatura di immagazzinamento per celle a combustibile costituita da tre diversi tipi di elementi strutturali, il primo elemento strutturale avendo sezione in forma di croce in modo da delimita re una parte di quattro celle, il secondo elemento avendo sezione a forma di T in modo da delimitare una parte di due celle, il terzo elemento avendo sezione a forma di L, ciascun elemento essendo cavo e comprendendo uno schermo per neutroni, ciascun braccio di ogni elemento avendo lunghezza uniforme, il numero dei detti primi elementi essendo superiore al numero dei detti secondi elementi, il numero dei detti secondi e terzi elementi essendo sufficiente a fornire il profilo desiderato per il perimetro del. l' intelaiatura.
5 Intelaiatura secondo la rivendicazione 4, in cui ciascun braccio di ogni elemento termina, in cor rispondenza di una sua estremit? libera, con superfici convergenti il cui angolo interno e di circa 90?.
6. Intelaiatura secondo la rivendicazione 4, in cui i bracci di quattro primi elementi adiacenti sono saldati insieme.