RO130947A2

RO130947A2 - Sisteme şi metode de detectare a unui canal de combustibil care prezintă scurgere dintr-un reactor nuclear

Info

Publication number: RO130947A2
Application number: ROA201400031A
Authority: RO
Inventors: Bingyl Zhai Ben
Original assignee: Candu Energy Inc.
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2016-02-26
Also published as: CA2838551A1; US9721684B2; KR20140093633A; GB2512703B; CN103943157A; RO130947B1; CA2838551C; GB2512703A; GB201400750D0; CN103943157B; KR102243864B1; US20140205049A1; AR094655A1

Abstract

Invenţia se referă la un sistem şi la o metodă de detectare a unui canal de combustibil individual, care prezintă scurgere dintr-un reactor nuclear. Sistemul conform invenţiei include o multitudine de căi (74) de intrare, care alimentează, fiecare, cu un fluid circular în paralel, într-un spaţiu (44) circular al fiecăruia dintr-o multitudine de canale (28) de combustibil, o multitudine de căi (72) de ieşire, fiecare din multitudinea de căi (72) de ieşire colectând în paralel fluidul circular care iese din spaţiul (44) circular al fiecăruia din o a doua multitudine de canale (28) de combustibil din reactor (6), nişte valve (68) poziţionate la o intrare a fiecăreia din multitudinea de căi (74) de intrare, şi nişte detectoare (67) de umiditate, poziţionate la o ieşire a fiecăreia din multitudinea de căi (72) de ieşire. Metoda de detectare, conform invenţiei, constă în alimentarea cu fluid circular în reactor, printr-o multitudine de căi de intrare, fiecare din multitudinea de căi de intrare alimentând fluid circular într-un spaţiu circular al unei multitudini de canale de combustibil din reactor, şi în colectarea fluidului circular care iese din reactor într-o multitudine de căi de ieşire, fiecare din multitudinea de căi de ieşire primind în paralel fluid circular care iese dintr-un spaţiu circular al fiecăruia dintr-o a doua multitudine de canale de combustibil din reactor.

Description

SISTEME Șl METODE DE DETECTARE A UNUI CANAL DE COMBUSTIBIL CARE PREZINTĂ SCURGERE DINTR-UN REACTOR NUCLEAR

DOMENIUL INVENȚIEI [0001] Prezenta invenție se referă la detectarea scurgerilor din canalele de combustibil ale reactoarelor nucleare. Mai concret, invenția se referă la detectarea unui canal de combustibil care prezintă scurgere dintr-un reactor nuclear de tip CANDU. Reactorul CANDU (CANAada Deuterium Uranium) este un reactor de fisiune moderat cu apă grea, răcit cu apă grea sau cu apă ușoară, capabil de a folosi combustibili formați din uraniu natural, uraniu ușor îmbogățit, uraniu reciclat, oxizi micști, actinide fisionabile și fertile și combinații ale acestora.

EXPUNEREA INVENȚIEI [0002] în unele forme de realizare, invenția se referă la metode și sisteme de identificare a unui canal de combustibil individual din care se produc scurgeri dintr-un reactor nuclear. Un sistem include o multitudine de căi de intrare și o multitudine de căi de ieșire. Fiecare din multitudinea de căi de intrare alimentează fluidul circular în paralel cu un spațiu circular al fiecăruia dintr-o primă multitudine de canale de combustibil incluse în reactor. Fiecare din multitudinea de căi de ieșire colectează, în paralel, fluidul circular care iese dintr-un spațiu circular al fiecăruia dintr-o a doua multitudine de canale de combustibil din reactor. In unele forme de realizare, sistemul include și un detector poziționat la o ieșire a fiecăreia din multitudinea de căi de ieșire, configurat să detecteze umiditatea din fluidul circular și să identifice o primă poziție a unui canal de combustibil individual care are scurgere și o vană de izolare poziționată la o intrare a fiecăreia din multitudinea de căi de intrare care funcționează pentru a opri fluidul circular de a circula prin una din multitudinea de căi de intrare și de a identifica o a doua poziție a canalului de combustibil individual din care se produce scurgerea.

[0003] O altă formă de realizare a invenției se referă la o metodă de detectare a unui canal de combustibil din care se produce scurgere dintr-un reactor. Metoda include alimentarea fluidului circular în reactor printr-o multitudine de căi de intrare și colectarea fluidului circular care iese din reactor într-o multitudine de căi de ieșire. Fiecare din multitudinea de căi de intrare alimentează fluidul circular într-un spațiu circular al unei & A <. * ·£ ο

G

5$»

2014- - 00031- % ? -01- 2014 multitudini de canale de combustibil din reactor și fiecare din multitudinea de căi de ieșire colectează, în paralel, fluidul circular care iese din spațiul circular al fiecăruia din a doua multitudine de canale de combustibil din reactor. în unele forme de realizare, metoda include și detectarea umidității din fluidul circular la o ieșire a uneia din multitudinea de căi de ieșire pentru a identifica o primă poziție a unui canal de combustibil individual din care au loc scurgeri și, în continuare, de a stopa fluidul circular să circule prin fiecare din multitudinea de căi de intrare, după detectarea umidității în fluidul circular, pentru a identifica o a doua poziție a canalului de combustibil individual din care are loc scurgere.

[0004] Alte aspecte ale invenției vor deveni evidente din descrierea detaliată și din desenele însoțitoare.

SCURTĂ DESCRIERE A DESENELOR [0005] Fig. 1 este o vedere în perspectivă a unui miez de reactor al unui reactor nuclear de tip CANDU.

[0006] Fig. 2 ilustrează schematic canalele de combustibil ale unui reactor nuclear de tip CANDU.

[0007] Fig. 3 este o vedere în secțiune a unui canal de combustibil al reactorului nuclear de tip CANDU.

[0008] Fig. 4-8 ilustrează schematic un sistem existent al fluidului circular pentru un reactor nuclear de tip CANDU.

[0009] Fig. 9a-b și 10 ilustrează schematic sisteme ale fluidului circular modificate pentru un reactor nuclear de tip CANDU.

DESCRIEREA DETALIATĂ [0010] înainte de explicarea în detaliu a oricărei forme de realizare ale invenției, trebuie să se înțeleagă că invenția nu se limitează în aplicarea acesteia la detaliile constructive și la dispunerea componentelor așa cum sunt acestea prezentate în descrierea care urmează sau care sunt ilustrate în desenele care urmează. Invenția > poate fi realizată și în alte forme și aplicată sau efectuată în diferite moduri.

[0011] FIG. 1 este o vedere în perspectivă a unui miez de reactor al unui reactor 6 de tip CANDU. Miezul reactorului este, de regulă, într-o cupolă 8 care este închisă cu o închidere pneumatică pentru controlul radiației și pentru protecție. Un vas în general king®

(^-2014-- 0 0 0 3 1 1 7 -01- 2014 cilindric, cunoscut drept calandria 10, conține un moderator apă grea. Calandria 10 are o manta circulară 14 și o placă de tuburi 18 la un prim capăt 22 și la un al doilea capăt 24. Placa de tuburi 18 include o multitudine de găuri în fiecare dintre acestea fiind un canal de combustibil 28. După cum se vede în FIG.1, un număr de canale de combustibil 28 trece prin plăcile de tuburi 18 ale calandriei 10 de la primul capăt 22 la al doilea capăt 24. De exemplu, după cum este ilustrat schematic în FIG. 2, un reactor de tip CANDU poate avea 380 de canale de combustibil 28 și canalele de combustibil 28 pot fi poziționate în calandria 10 într-o multitudine de rânduri sau poziții orizontale (de ex., douăzeci și două de rânduri notate de la A la W în FIG. 2) și o multitudine de coloane sau poziții verticale (de ex., douăzeci și două de coloane notate de la 1 la 22 în FIG. 2).

[0012] FIG. 3 este o vedere în secțiune a unui canal de combustibil 28. După cum se vede din FIG. 3, fiecare canal de combustibil este înconjurat de un tub calandria (”TC”) 32. TC 32 formează o primă separație între moderatorul apă grea al calandriei 10 și canalele de combustibil 28. TC 32 sunt poziționate în găurile din placa de tuburi 18. Un tub de presiune (”TP”) 36 formează un perete interior al canalului de combustibil 28. TP 36 asigură o conductă pentru agentul de răcire al reactorului și fasciculele sau ansamblurile de combustibil 40. TP 36 ține, în general, de exemplu, două sau mai multe ansambluri de combustibil 40 și acționează ca o conductă pentru agentul de răcire al reactorului care trece prin fiecare ansamblu de combustibil 40.

[0013] Un spațiu circular 44 este definit de golul dintre TP 36 și TC 32. Spațiul circular 44 poate fi umplut cu un fluid circular în circulație. Fluidul circular poate include un gaz sau un lichid. De exemplu, fluidul circular poate include dioxid de carbon, heliu, azot, aer sau combinații ale acestora, uscate. Spațiul circular 44 și fluidul circular sunt parte a unui sistem de fluid circular (”AFS”). Sistemul de fluid circular formează o separație între TC 32 și TP 36 care asigură izolația termică dintre agentul de răcire al reactorului fierbinte și fasciculele de combustibil 40 din TP 36 și TC-urile 32 relativ reci. Sistemul de fluid circular poate furniza și o indicație a unui TP 36 care are scurgeri prin prezența umidității, deuteriului sau a ambelor în fluidul circular. între TC 32 și TP 36 poate fi dispus un distanțier circular sau un arc garter 48. Distanțierul circular 48 menține

Οχ 2 Ο 1 4 - - 0 0 0 3 1 1 7 -01- 2014 spațiul dintre TP 36 și TC-ul 32 corespunzător, permițând trecerea fluidului circular prin și în jurul spațiului circular 44.

[0014] FIG.4 ilustrează o porțiune a unui sistem de fluid circular 50 existent. Agentul de răcire (de ex., apa grea, D2O) din interiorul PT-urilor 36 este la presiune ridicată (de ex., aoproximativ 10 Mpa sau mai mare), o temperatură ridicată (de ex., aproximativ 260°C sau mai mare) și este înalt radioactiv în timpul funcționării normale a reactorului. După cum s-a descris mai sus, TP-urile 36 sunt plasate în interiorul TC-urilor 32, care formează spațiul circular 44 dintre fiecare TP 36 și fiecare TC 32. Un fluid circular, cum ar fi dioxidul de carbon (CO2) este circulat apoi prin spațiile circulare 44 din fiecare canal de combustibil 28 de la un tub de intrare 52. Dacă agentul de răcire se scurge în spațiul circular 44 dintr-un TP 36, agentul de răcire se evaporă și umiditatea rezultată trece împreună cu fluidul circular la un tub de ieșire 54. Așa cum se descrie mai jos, în aval de tuburile de ieșire 54 sunt conectate detectoare de umiditate și analizoare de punct de rouă pentru a detecta umiditatea din fluidul circular în circulație, care indică un canal de combustibil 28 din care se produce scurgere.

[0015] După cum s-a descris mai sus în legătură cu FIG.1, calandria 10 este localizată în interiorul unei cupole 8. De aceea, instalarea unui tub de intrare 52 și a unui tul de ieșire 54 pentru fiecare canal de combustibil 28 necesită 380 de penetrări de intrare și 380 penetrări de ieșire prin pereții cupolei 8. Ca urmare, în unele forme de realizare, spațiul circular 44 asociat unui canal de combustibil 28 este legat în serie cu spațiul circular 44 asociat unuia sau mai multor altor canale de combustibil 28 pentru a forma un ”șir” sau linie”. De aceea, fludul circular poate fi circulat printr-o linie pentru a ajunge la canalele de combustibil multiple în serie, ceea ce reduce numărul tuburilor de intrare 52 și a tuburilor de ieșire 54. De exemplu, FIG. 5 ilustrează o porțiune a două linii 55a și 55b pentru o coloană de canale de combustibil 28. După cum se prezintă în FIG. 5, fiecare linie 55a și 55b leagă rândurile alternante ale canalelor de combustibil 28 dintr-o anumită coloană.

[0016] Ca exemplu suplimentar, când reactorul 6 are 380 canale de combustibil 28 dispuse ca în FIG.2, prima linie pentru canalele de combustibil 28 poziționate în coloana 1 leagă spațiile circulare 44 asociate canalelor de combustibil 28 poziționate în rândurile J, L și N. A doua linie leagă spațiile circulare 44 asociate canalelor de

c

Of 2 O 1 4 - “ 000311 7 -01- 2014 combustibil 28 din coloana 1 și rândurile K, M și O. în mod similar, prima linie pentru coloana 11 leagă spațiile circulare 44 asociate canalelor de combustibil 28 poziționate în rândurile A, C, E, G, J, L, N, P, R, T și V ale coloanei 11 și a doua linie leagă spațiile circulare 44 asociate canalelor de combustibil 28 poziționate în rândurile B, D, F, Η, K, M, O, Q, S, U și W ale coloanei 11. De aceea, când reactorul are 380 de canale de combustibil dispuse ca în FIG. 2, fiecare linie leagă spațiul circular 44 a trei până la unsprezece canale de combustibil 28. Ca urmare, după cum este ilustrat în mod schematic în FIG. 6, deoarece AFS 50 include patruzeci și patru tuburi de intrare 52 și patruzeci și patru de tuburi de ieșire 54 (și nu 380 tuburi de intrare și 380 tuburi de ieșire), sunt necesare numai patruzeci și patru de penetrări de intrare și patruzeci și patru de penetrări de ieșire prin cupola 8 a calandriei. Mai mult, în unele forme de realizare, după cum se prezintă în FIG. 6, tuburile de ieșire 54 sunt combinate într-o singură linie și aceasta este trecută prin cupola 8. Ca urmare, este necesară numai o singură penetrare de ieșire prin cupola 8 a calandriei pentru AFS 50. Se înțelege că pentru a simplifica figura, în FIG. 6 sunt ilustrate numai opt rânduri și opt coloane ale canalelor de combustibil 28.

[0017] Se înțelege că, în unele realizări, în locul legării în serie a rândurilor alternante a canalelor de combustibil dintr-o anumită coloană, sistemele de fluid circular existente utilizează o primă linie care leagă în serie o primă jumătate a canalelor de combustibil 28 dintr-o anumită coloană și o a doua linie care leagă în serie a doua jumătate a canalelor de combustibil 28 din coloană. De asemenea, unele sisteme de fluid circular existente utilizează mai mult de două linii per coloană pentru a lega în serie canalele de combustibil 28 din coloană.

[0018] FIG.7 ilustrează AFS 50 existent care include o porțiune a sistemului 50 exterior calandriei 10. După cum se vede din FIG.7, cele patruzeci și patru de tuburi de ieșire 54 sunt conectate la două indicatoare de scurgere 56. Agentul de răcire care se scurge în fluidul circular se colectează în indicatoarele de scurgere 56 și se poate vedea prin ferestre (de ex., ferestre din sticlă) în indicatoarele de scurgere 56. Apa colectată curge apoi în unitatea 57 care generează o alarmă când apare lichid în apa colectată. După indicatoarele de scurgere 56, fluidul circular (adică, vapori și CO2 gaz, dar nu apă) se combină într-o singură linie 58 care penetrează peretele cupolei 8 a calandriei.

<V 2014- - 00031- Ζ7,

7 -01- 2BU

Fluidul circular din linia combinată 58 trece printr-un schimbător de căldură 60 care reduce temperatura fluidului circular. Fluidul circular răcit trece apoi printr-un debitmetru 62 și prin unul sau mai multe analizoare de punct de rouă 64. Analizoarele de punct de rouă 64 pot detecta umiditatea, deuteriu (de ex. în formă de vapori) sau ambele din fluidul circular. Fluidul circular care trece prin analizoarele de punct de rouă 64 este apoi presurizat de un compresor 66, divizat în patruzeci și patru de ramificații și alimentat în patruzeci și patru de tuburi de intrare 52. în unele forme de realizare, se utilizează multiple analizoare de punct de rouă 64 pentru a detecta umiditatea, deuteriu sau ambele din fluidul circular furnizat de una sau mai multe linii. Vanele de izolare instalate pe căile de ieșire 54 pot fi folosite și pentru a controla debitul fluidului circular la unul sau mai multe analizoare de punct de rouă 64.

[0019] Deși liniile care leagă spațiile circulare 44 ale canalelor de combustibil 28 multiple și linia singulară combinată 58 reduc numărul de penetrări necesare prin cupola 8 a calandriei, folosirea acestor linii combinate împiedică AFS 50 de a identifica canalul de combustibil individual din care are loc scurgerea (de ex., prin poziția rândului și a coloanei). în particular, când tuburile de ieșire 54 sunt combinate într-o singură cale de ieșire 58, după cum este ilustrat în FIG. 6 și 7, analizoarele de punct de rouă 64 pot identifica numai dacă există sau nu o scurgere în calandria 10, dar nu se poate identifica canalul de combustibil individual, particular, din care se produce scurgerea.

[0020] Pentru a rezolva această problemă, în unele forme de realizare, se instalează un detector de umiditate 67 la capătul fiecărui tub de ieșire 54 din cupola 8, după cum este ilustrat în FIG.8. Folosind această configurație, dacă are loc o scurgere dintr-un anumit canal de combustibil 28 (de ex., așa cum este indicat cu steluță în FIG.8) aceasta se detectează de detectorul de umiditate din aval 67. Ca urmare, detectorul de umiditate 67 care detectează scurgerea identifică linia particulară care include canalul de combustibil 28 din care are loc scurgerea. Totuși, AFS 50 nu poate încă identifica un anumit canal de combustibil (de ex., prin poziția rândului și a coloanei) din linia identificată în care are loc scurgerea.

[0021] Ca alternativă sau în plus, AFS 50 poate include o vană de izolare 68 asociată fiecărui tub de intrare 52 (vezi FIG. 6 și 8). Vana de izolare 68 poate fi deschisă pentru a permite fluidului circular să curgă prin linie și poate fi închisă pentru a stopa

A-1 O 14 - - 0 0 0 3 1 i ? -m- zm curgerea fluidului circular prin linie. După detectarea inițială a unei scurgeri, AFS 50 poate închide succesiv fiecare vană de izolare 68. Când vana de izolare 68 asociată liniei care conține canalul de combustibil din care are loc scurgerea este închisă, AFS 50 nu va mai detecta o scurgere deoarece fluidul circular nu va mai circula prin linia care conține canalul de combustibil 28 din care are loc scurgerea. De aceea, AFS 50 poate utiliza vane de izolare 68 pentru a identifica linia particulară care include canalul de combustibil 28 din care are loc scurgerea. Din nou, chiar când se folosesc vane de izolare 68, AFS 50 existent poate identifica numai o linie particulară care include un canal de combustibil din care are loc scurgere și nu poate identifica canalul de combustibil 28 individual (de ex., prin poziția rândului și a coloanei) din linia identificată din care are loc scurgerea.

[0022] FIG. 9a-b ilustrează un AFS 70 modificat. In acest AFS 70, porțiunea AFS 70 din afara cupolei 8 a calandriei este, în general, aceeași ca AFS 50 existent ilustrat în FIG.7. Similar AFS 50, AFS 70 modificat poate fi folosit cu un reactor de tip CANDU care include 380 canale de combustibil dispuse așa cum este ilustrat în FIG.2 (adică, douăzeci și două de coloane și douăzeci și două de rânduri) (totuși, pentru a simplifica figura, în FIG. 9a sunt ilustrate numai opt coloane și opt rânduri). Pe baza acestei configurații, AFS 70 include douăzeci și două de căi de ieșire 72 și douăzeci și două de căi de intrare 74. în unele forme de realizare, căile de intrare 74 sunt furnizate orizontal în reactorul 6 printr-un perete al cupolei 8 și căile de ieșire 72 ies vertical din reactorul 6 printr-un perete diferit al cupolei 8.

[0023] Fluidul circular curge prin patruzeci și patru de căi de intrare și patruzeci și patru de căi de ieșire în paralel. în particular, fiecare cale de intrare 74 alimentează fluid circular, în paralel, în spațiul circular 44 al fiecărui canal de combustibil 28 având o poziție orizontală comună (adică, fiecare canal de combustibil 28 din același rând). De aceea, fluidul circular de la aceeași cale de intrare 74 curge prin fiecare canal de combustibil 28 din același rând în paralel. Deoarece fluidul circular curge prin fiecare canal de combustibil 28, fluidul circular iese din fiecare canal de combustibil 28 și intră în una din căile de ieșire 72. în special, fluidul circular care iese din fiecare canal de combustibil 28 având o poziție verticală comună (adică, fiecare canal de combustibil 28 în aceeași coloană) curge în paralel în aceeași cale de ieșire 72. Ca urmare, fiecare

G\ 2 Ο 1 4 - - 0 0 0 3 1 1 7 -01- 20U cale de ieșire 72 colectează, în paralel, fluidul circular care iese din canalele de combustibil 28 din aceeași coloană.

[0024] După cum se vede în FIG. 9a, este instalat un detector de umiditate 67 la ieșirea căii de ieșire verticale 72 care poate detecta umiditatea și/sau deuteriu din calea de ieșire 72. O vană de izolare 68 este, de asemenea, instalată pe fiecare cale de intrare 74. După cum s-a descris mai sus, fiecare vană de izolare 68 poate fi închisă pentru a stopa fluidul circular de a circula printr-o anumită cale de intrare 74.

[0025] în timpul funcționării AFS 70, dacă există o scurgere dintr-un canal de combustibil 28 (de ex., indicat cu o steluță în FIG. 9a), scurgerea se detectează cu detectorul de umiditate 67 de pe calea de ieșire 72, care primește fluidul circular de la canalul de combustibil 28 la care are loc scurgerea. De aceea, poziția verticală (adică, coloana) a canalului care are scurgere este identificată de detectorul de umiditate 67. După identificarea poziției verticale a canalului de combustibil 28 la care are loc scurgerea, rândul canalului de combustibil 28 la care are scurgerea poate fi determinat folosind vanele de izolare 68 instalate pe căile de intrare 74. In special, vanele de izolare 68 asociate fiecărei căi de intrare 74 pot fi închise succesiv. Când vana de izolare 68 asociată căii de intrare 74 care alimentează fluid circular la canalul de combustibil 28 la care are loc scurgere este închisă, detectorul de umiditate 67, care inițial a detectat scurgerea, nu va mai detecta o scurgere. In special, deoarece fluidul circular nu curge prin spațiul circular 44 al canalului de combustibil 28 la care are loc scurgerea (adică, deoarece vana de izolare 68 este închisă), nu va mai fi deuteriu sau umiditate transportat(ă) și detectat(ă) de detectorul de umiditate 67. în unele forme de realizare, poate fi instalată o vană de izolare pe fiecare cale de ieșire 74 pentru a contribui la identificarea canalului de combustibil la care are loc scurgere și a preveni exudația prin rețeaua de canale de combustibil (de ex., datorită unei vane de izolare a scurgerii).

[0026] Ca urmare, spre deosebire de AFS 50 existent, ASF 70 identifică canalul de combustibil individual 28 (adică, prin poziția orizontală sau a rândului și prin poziția verticală sau a coloanei) care prezintă scurgere. în plus, AFS 70 poate identifica mai rapid un canal de combustibil care prezintă scurgere decât sistemele existente. De , când apare o scurgere, umiditatea rezultată de la agentul de răcire care se

<\·2Ο 14- - ί 6 J 3 1 ·

I 7 -01- 2ΙΚ scurge circulă cu fluidul circular la detectorul de umiditate 67 din aval, ceea ce durează. Pentru AFS 50 existent, fiecare linie include multiple canale de combustibil legate în serie. De aceea, în AFS 50 existent, umiditatea asociată unei scurgeri deseori circulă prin canalele de combustibil 28 multiple înainte de a ajunge la un detector de umiditate 67. în AFS 70 modificat, totuși, deoarece canalele de combustibil 28 sunt alimentate cu fluid circular în paralel, umiditatea trece numai printr-un singur canal de combustibil 28 înainte de a fi detectată de un detector de umiditate 67. Ca urmare, timpul de răspuns al AFS 70 modificat este mai rapid decât cel al AFS 50 existent.

[0027] Mai mult, deoarece AFS 70 modificat include numai douăzeci și două de detectoare de umiditate 67 și douăzeci și două de vane de izolare (comparativ cu patruzeci și patru de detectoare de umiditate și patruzeci și patru de vane de izolare 68 din ASF 50), AFS 70 modificat este mai puțin costisitor decât AFS 50 existent.

[0028] De asemenea, trebuie înțeles că orientările căilor de intrare și de ieșire, ilustrate în FIG. 9a-b, pot fi comutate astfel că rândul canalului de combustibil 28 care are scurgere este identificat inițial și apoi vanele de izolare 68 sunt folosite pentru a identifica coloana canalului de combustibil 28 care prezintă scurgere. în acest aranjament, căile de intrare 74 pot fi furnizate vertical în cupola 8 și căile de ieșire 72 pot ieși orizontal din cupolă 8.

[0029] FIG. 10 ilustrează alt AFS 80 modificat. AFS 80 modificat poate fi folosit și cu un reactor de tip CANDU care include 380 canale de combustibil dispuse așa cum sa ilustrat în FIG.2 (adică, douăzeci și două de coloane și douăzeci și două de rânduri) (totuși, pentru a simplifica figura, în FIG. 10 sunt ilustrate numai opt coloane și opt rânduri). Așa cum se prezintă în FIG. 10, canalele de combustibil 28 sunt împărțite în secțiuni, cum ar fi în patru cvadranți 82a, 82b, 82c și 82d. Fiecare cvadrant include unsprezece căi de ieșire 84 și unsprezece căi de intrare 86. Căile de intrare 86 pot fi furnizate în reactorul 6 printr-un perete al cupolei 8 și căile de ieșire 84 pot ieși din reactor printr-un perete diferit al cupolei 8. Folosind căile de intrare 86, fluidul circular curge prin canalele de combustibil 28 din fiecare cvadrant în paralel. De asemenea, căile de ieșire 84 ale fiecărui cvadrant sunt legate în serie cu căile de intrare 86 ale altui cvadrant, cu excepția ultimului cvadrant (de ex., cvadrantul 82c) în care fluidul circular iese din cupola 8 pentru a fi procesat așa cum s-a descris mai sus la FIG.7.

^-2014-- 000311 7 -01- 2014 [0030] După cum se vede din FIG. 10, pentru un prim cvadrant 82a, fiecare cale de intrare 86 alimentează fluid circular, în paralel, în spațiul circular 44 al fiecărui canal de combustibil 28 din același rând din cvadrantul 82a. Pe măsură ce fluidul circular curge prin fiecare canal de combustibil 28, fluidul circular iese din canalul de combustibil 28 și intră în una din căile de ieșire 84. în special, fluidul circular care iese din fiecare canal de combustibil 28 din aceeași coloană din cvadrantul 82a curge, în paralel, în aceeași cale de ieșire 84. Ca urmare, fiecare cale de ieșire 84 colectează fluidul circular care iese din canalele de combustibil 28 din aceeași coloană din același cvadrant al reactorului 6.

[0031] După cum se vede din FIG. 10, pentru a detecta umiditatea sau vaporii din linie este instalat un detector de umiditate 67 la capătul fiecărei căi de ieșire 84 din cvadrantul 82a. O vană de izolare 68 este instalată, de asemenea, pe fiecare cale de intrare 86 din cvadrantul 82a. După cum s-a descris mai sus, fiecare vană de izolare 68 poate fi închisă pentru a stopa fluidul circular de a circula printr-o cale de intrare particulară 86.

[0032] După cum se vede din FIG. 10, orientările căilor de ieșire 84 și a căilor de intrare 86 pot varia de la un cvadrant la altul. De exemplu, pentru cvadrantul 82a, căile de intrare 86 alimentează orizontal fluidul circular în canalele de combustibil 28 din aceeași coloană a cvadrantului 82a și căile de ieșire 84 colectează vertical fluidul circular care iese din canalele de combustibil 28 din același rând al cvadrantului 82a. Ca alternativă, pentru cvadrantul 82b, căile de intrare 86 alimentează fluidul circular vertical în canalele de combustibil 28 din aceeași coloană a cvadrantului 82b și căile de ieșire 84 colectează orizontal fluidul circular care iese din canalele de fluid 28 din același rând al cvadrantului 82b.

[0033] în timpul funcționării, fiecare cvadrant funcționează ca sistemul AFS 70 descris mai sus. în special, dacă se produce o scurgere într-un canal de combustibil 28, indicat cu o stea în FIG. 10, aceasta este detectată de detectorul de umiditate 67 din aval de pe calea de ieșire 84 asociată respectivului cvadrant. De aceea, detectorul de umiditate 67 identifică cvadrantul canalului de combustibil la care are loc scurgerea și coloana sau rândul canalului de combustibil la care are loc scurgerea din cvadrant. De exemplu, pentru canalul de combustibil 28 la care are loc scurgere, ilustrat în FIG. 10,

O 1 4 - - o o o 3 1 1 1 -01- 2014 detectorul de umiditate 67, care detectează scurgerea, identifică cvadrantul canalului de combustibil 28 la care are loc scurgerea (adică, cvadrantul 82b) și rândul canalului de combustibil 28 la care are loc scurgerea. în mod similar, după identificarea cvadrantului și a rândului canalului de combustibil 28 la care are loc scurgerea, unsprezece vane de izolare 68 la capătul din amonte al cvadrantului sunt utilizate pentru a identifica rândul canalului de combustibil la care are loc scurgerea, așa cum s-a descris mai sus pentru AFS 70. De aceea, AFS 80 identifică canalul de combustibil individual (adică, poziția orizontală sau rândul și poziția verticală sau coloana) la care are loc scurgerea.

[0034] Similar AFS 70 modificat, în AFS 80 modificat, umiditatea produsă de un canal de combustibil 28 la care are loc scurgere trece numai printr-un canal de combustibil 28 înainte de a ajunge la detectorul de umiditate 67 din aval, comparativ cu canalele de combustibil 28 multiple din AFS 50. De aceea, timpul de răspuns al AFS 80 modificat este mai rapid decât al AFS 50 existent. în plus, AFS 80 modificat include 95 de linii paralele (380 canale de combustibil împărțite în patru cvadrante), comparativ cu 380 linii paralele din AFS 70 modificat. Ca urmare, debitul fluidului circular dintr-o linie a AFS 80 modificat este de aproximativ patru ori mai mare decât debitul fluidului circular dintr-o linie a AFS 70 modificat. Aceasta înseamnă că umiditatea circulă mai repede în AFS 80 modificat decât în AFS 70 modificat, ceea ce mărește timpul de răspuns al AFS 80. Mai mult, folosind AFS 70 modificat se efectuează aproximativ douăzeci și două de operații pentru a identifica un canal de combustibil 28 individual la care are loc scurgere, în timp ce cu AFS 80 modificat sunt necesare numai aproximativ unsprezece operații pentru a identifica un canal de combustibil 28 la care are loc scurgere. Ca urmare, timpul de răspuns al AFS 80 modificat este mai rapid decât timpul de răspuns al AFS 70 modificat.

[0035] Ca urmare, în sistemele de fluid circular modificate 70 și 80, detectoarele de umiditate 67 pot răspunde la scurgeri mult mai rapid decât unitățile 57 din sistemele de fluid circular existente, ceea ce mărește limita de detecție a unei scurgeri înainte ca să aibă loc o rupere. în plus, deoarece atât AFS 70 cât și AFS 80 identifică canalul de combustibil individual la care are loc scurgere, o scurgere identificată poate fi abordată mai rapid și mai eficient folosind AFS 70 sau AFS 80 decât folosind sistemele de fluid circular existente. Mai mult, deoarece sistemele de fluid circular modificate 70 și 80 j KINg

Ο 1 4 - - 0003117 -οι- ζακ includ aceleași sau mai puține detectoare de umiditate 67 și/sau vane de izolare 68, costul sistemelor de fluid circular modificate 70 și 80 este același sau mai mic decât al sistemelor de fluid circular existente 50.

[0036] Astfel, formele de realizare ale invenției oferă, printre altele, metode și sisteme de detecție a unui canal de combustibil individual la care are loc scurgere dintrun reactor nuclear. Trebuie înțeles că deși în FIG. 1-10 este ilustrat un reactor de tip CANDU, metodele și sistemele de detecție a scurgerii pot fi aplicate și la alte tipuri de reactoare care conțin componente similare celor ilustrate în FIG. 1-10. De exemplu, metodele și sistemele de detecție a unui canal de combustibil individual care prezintă scurgere, descrise în prezenta cerere, se pot utiliza cu un reactor care include numere diferite de canale de combustibil, numere diferite de fascicule de combustibil în fiecare canal de combustibil (de ex., 12 sau 13 fascicule de combustibil) și diferite tipuri de mecanisme de transport a căldurii. în special, metodele și sistemele dezvăluite se pot folosi la reactoare care folosesc apă ușoară ca principal mecanism de transport al căldurii, comparativ cu apa grea.

[0037] De asemenea, detalii ale metodelor și sistemelor pot fi modificate în funcție de configurația specifică a reactorului de monitorizat în ceea ce privește scurgerile (de ex., configurația specifică a canalelor de combustibil din reactor). De exemplu, canalele de catalizator pot fi împărțite în mai multe sau mai puține secțiuni și pot avea mai multe sau mai puține căi de intrare și/sau de ieșire. în special, trebuie înțeles că cele 44 căi de intrare și de ieșire, descrise mai sus pentru AFS 70, reprezintă o formă de realizare a AFS 70 și pot fi folosite numere diferite de căi de intrare și de ieșire în funcție de mărimea miezului reactorului și de numărul și dispunerea în reactor a rândurilor și a coloanelor canalelor de combustibil. în plus, în unele forme de realizare, canalele de combustibil pot fi legate în diferite feluri de-a lungul liniilor, cum ar fi linii orizontale. De exemplu, în general, poate fi folosit orice model de construcție a căilor de intrare și de ieșire ale AFS 70 sau ale AFS 80, în care fiecare cale de intrare este asociată unui set de canale de combustibil care diferă (de ex., prin cel puțin un canal de combustibil) de setul de canale de combustibil asociat cu oricare altă cale de ieșire.

[0038] Diferite caracteristici ale invenției sunt menționate în revendicările următoare.

Claims

REVENDICĂRI

1. Sistem de detectare a unui canal de combustibil individual care are scurgere dintr-un reactor, sistemul cuprinzând:

o multitudine de căi de intrare, fiecare din multitudinea de căi de intrare alimentând fluid circular în paralel la un spațiu circular al fiecăruia dintr-o primă multitudine de canale de combustibil din reactor; și o multitudine de căi de ieșire, fiecare din multitudinea de căi de ieșire colectând în paralel fluidul circular care iese din spațiul circular al fiecăruia din o a doua multitudine de canale de combustibil din reactor.
2. Sistem conform revendicării 1, care cuprinde și un detector poziționat la o ieșire a fiecăreia din multitudinea de căi de ieșire, fiecare detector fiind configurat pentru a detecta umiditatea din fluidul circular și de a identifica o primă poziție a unui canal de combustibil individual la care are loc scurgere.
3. Sistem conform revendicării 2, care cuprinde și o vană de izolare poziționată la o intrare a fiecăreia din multitudinea de căi de intrare, fiecare vană de izolare funcționând pentru a opri fluidul circular să circule prin una din multitudinea de căi de intrare și a identifica o a doua poziție a canalului de combustibil individual la care are loc scurgerea.
4. Sistem conform revendicării 1, în care fluidul circular include un gaz.
5. Sistem conform revendicării 1, în care fluidul circular include cel puțin unul dintre dioxid de carbon, heliu, azot și aer, uscate.
6. Sistem conform revendicării 1, în care multitudinea de căi de intrare intră orizontal în cupola reactorului.

4- 2 0 1 4 -- 0 0 0 3 1 - Ă/

17 -oi- au
7. Sistem conform revendicării 6, în care multitudine de căi de ieșire iese vertical din cupola reactorului.
8. Sistem conform revendicării 1, în care multitudinea de căi de intrare intră vertical în cupola reactorului.
9. Sistem conform revendicării 8, în care multitudinea căilor de ieșire iese orizontal din cupola reactorului.
10. Sistem conform revendicării 1, în care fiecare din prima multitudine de canale de combustibil asociate cu fiecare din multitudinea de căi de intrare este localizată în reactor într-o primă poziție comună.
11. Sistem conform revendicării 10, în care prima poziție comună include o poziție orizontală comună.
12. Sistem conform revendicării 10, în care fiecare din a doua multitudine de canale de combustibil asociate cu fiecare din multitudinea de căi de ieșire este localizată în reactor într-o a doua poziție comună.
13. Sistem conform revendicării 12, în care a doua poziție comună include o poziție verticală comună.
14. Sistem conform revendicării 10, în care fiecare din prima multitudine de canale de combustibil asociate cu fiecare din multitudinea de căi de intrare este localizată într-o primă secțiune a reactorului.
15. Sistem conform revendicării 14, în care fiecare din a doua multitudine de canale de combustibil asociate cu fiecare din multitudinea de căi de ieșire este localizată

^-2014-- 0 0 0 3 1 1 7 -01- 2014
16. Sistem conform revendicării 15, care cuprinde în plus o a doua multitudine de căi de intrare legate în serie cu prima multitudine de căi de ieșire, fiecare din a doua multitudine de căi de intrare circulând fluid circular în paralel printr-un spațiu circular al fiecăreia din a treia multitudine de canale de combustibil localizată într-o a doua secțiune a reactorului.
17. Sistem conform revendicării 15, care cuprinde și o a doua multitudine de căi de ieșire legate în serie cu prima multitudine de căi de intrare, fiecare din a doua multitudine de căi de ieșire colectând în paralel fluid circular care iese dintr-un spațiu circular al fiecăruia din a treia multitudine de canale de combustibil localizate într-o a doua secțiune a reactorului.
18. Sistem conform revendicării 1, în care prima multitudine de canale de combustibil asociate cu fiecare din multitudinea de căi de intrare diferă de a doua multitudine de canale de combustibil asociate cu fiecare din multitudinea de căi de ieșire.
19. Metodă de detectare a unui canal de combustibil individual la care are loc scurgere dintr-un reactor, metodă care cuprinde:

alimentarea de fluid circular în reactor printr-o multitudine de căi de intrare, fiecare din multitudinea de căi de intrare alimentând fluid circular într-un spațiu circular al unei multitudini de canale de combustibil din reactor; și colectarea fluidului circular care iese din reactor într-o multitudine de căi de ieșire, fiecare din multitudinea de căi de ieșire primind, în paralel, fluid circular care iese dintrun spațiu circular al fiecăruia dintr-o a doua multitudine de canale de combustibil din reactor.
20. Metodă conform revendicării 19, care cuprinde și detectarea umidității din fluidul circular la o ieșire a uneia din multitudinea de căi de ieșire pentru a identifica o primă poziție a unui canal de combustibil individual care are o scurgere.

¢^- 2 0 1 4 -- 0 0 0 3 1 - |'2x

1 Ί -01- 2014
21. Metodă conform revendicării 20, care cuprinde stoparea succesivă a fluidului circular de a circula prin fiecare din multitudinea de căi de intrare, după detectarea umidității în fluidul circular, pentru a identifica o a doua poziție a canalului de combustibil individual la care are loc scurgerea.
22. Metodă conform revendicării 21, în care detectarea umidității din fluidul circular pentru a identifica o primă poziție a unui canal de combustibil la care are loc scurgere include detectarea umidității din fluidul circular pentru a identifica o poziție verticală a canalului de combustibil la care are loc scurgere din reactor.
23. Metodă conform revendicării 22, în care stoparea succesivă a fluidului circular pentru a identifica o a doua poziție a canalului de combustibil la care are loc scurgere include stoparea succesivă a fluidului circular pentru a identifica o poziție orizontală a canalului de combustibil la care are loc scurgere din reactor.
24. Metodă conform revendicării 23, în care alimentarea fluidului circular include alimentarea fluidului circular în reactor printr-o multitudine de căi de intrare, în care fiecare din multitudinea de căi de intrare alimentează fluid circular la un spațiu circular al unei multitudini de canale de combustibil din reactor din poziție orizontală comună.
25. Metodă conform revendicării 24, în care colectarea fluidului circular include colectarea fluidului circular care iese din reactor într-o multitudine de căi de ieșire, fiecare din multitudinea de căi de ieșire primind în paralel fluid circular care iese dintr-un spațiu circular al fiecăruia dintr-o a doua multitudine de canale de combustibil din reactor din poziție verticală comună.
26. Metodă conform revendicării 19, în care alimentarea cu fluid circular include alimentarea unui gaz.
27. Metodă conform revendicării 19, în care alimentarea cu fluidului circular include alimentarea a cel puțin unuia dintre dioxid de carbon, heliu, azot și aer, uscate.