WO2015169975A1 - Sistema de despresurizaron pasivo para recipientes presurizados - Google Patents

Sistema de despresurizaron pasivo para recipientes presurizados Download PDF

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Arnaldo LABORDA RAMI
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Asvad Int, S.L.
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to a depressurization system for pressurized vessels, mainly for boiler water injection accumulators usually installed as safety systems in a nuclear reactor, but not limited thereto.
  • a nuclear reactor generates heat even long after the nuclear reaction inside has stopped. This residual heat must be removed by special cooling systems to maintain its integrity. In the case of not being able to extract this heat, the temperature rises enough to generate explosive atmospheres of hydrogen and end the fusion of the nucleus, with the possible release of radioactive substances into the environment.
  • Systems designed for the mitigation of these accidents usually include, among others, an injection system of bored water to the core, whose mission is to recover the level of water in the reactor to maintain its cooling and, in turn, maintain the concentration of boron in the same to guarantee a sufficient margin of stop and that the reactor stays below the critical level.
  • This system consists of one or more accumulators that contain a certain amount of borated water and that are pressurized with nitrogen at a certain pressure. These accumulators are connected to the reactor through an isolation valve (open by default) and a non-return valve.
  • the first strategy is to close the valve that communicates the accumulator with the reactor when the water injection ends.
  • This strategy has several drawbacks: These valves are usually permanently open and disconnected to prevent spurious closure. It is necessary to energize them and give them the closing order However, in scenarios where electrical power is lacking, it is impossible to close, and although it could be achieved by portable systems, the insulation could be carried out either too soon, so that the injection of bored water would not be done completely, or too late, when the nitrogen had already entered the reactor.
  • the second strategy is to vent the nitrogen to the atmosphere through pressure relief valves of the accumulator. This strategy suffers from similar problems as the previous one,
  • the depressurization system must automatically recognize the appropriate time for its action, which will allow, on the one hand, to disregard its performance and, on the other hand, will maximize the effect of the injection of cooling water into the reactor and guaranteeing the No nitrogen injection to it.
  • the depressurization system for pressurized vessels is characterized in that it comprises a main valve provided with an opening spring and a pneumatic actuator, which can be connected at one end to a pressurized container that houses a gas inside and at the other end to the atmosphere, said opening spring defining a mechanical pressure predetermined, so that when the pressure inside the pressurized container is greater than the predetermined mechanical pressure said main valve is closed, and when the pressure inside the pressurized container is less than the predetermined mechanical pressure said main valve is open, letting the gas from the pressurized vessel come into the atmosphere.
  • the depressurization system for pressurized vessels may also comprise an electrovalve connected between the pressurized container and the main valve, and may also comprise at least one manual valve connected between the pressurized container and the main valve.
  • the depressurization system for pressurized vessels may also comprise a pneumatic line connecting the outlet of said main valve with a pneumatic motor of an isolation valve connected to an outlet of said pressurized container, for the purpose of being able to close said valve with the vented gas, as a redundancy to avoid the intrusion of the gas in the circuit.
  • said main valve is defined inside a housing comprising:
  • said pressurized chamber comprises a float, which closes the communication of the connection of the pressurized container with the gas outlets in the event that liquid is introduced into the pressurized chamber.
  • the depressurization system for pressurized vessels may also comprise a closing piston associated with a second spring that closes the communication of the connection of the pressurized container with the gas outlets by injecting air through a first air inlet, and may also comprise an opening piston associated with a third spring that opens the communication of the connection of the pressurized container with the gas outlets by injecting air through a second air inlet.
  • the depressurization system for pressurized containers also preferably comprises a threaded disk associated with said shutter and with said opening spring, so that its relative position with respect to the shutter defines the predetermined mechanical pressure exerted by said spring. opening.
  • the depressurization system according to the invention also comprises a plurality of parts placed inside the housing and screws housed in threaded holes made in said parts, said screws defining the relative position of parts with each other, with distances which are multiples of the thread pitch used.
  • Figure 1 is a schematic of the system of a safety injection accumulator commonly used in a nuclear power plant; which includes the present invention, in accordance with a first embodiment;
  • FIG. 2 is a schematic of the system of a safety injection accumulator commonly used in a nuclear power plant that includes the present invention, in accordance with a second embodiment
  • Fig. 3 is a sectional view of the main housing according to the second embodiment. Inside the main valve is defined
  • the circuit where the depressurization system according to the present invention is installed comprises a pressure vessel 1, also called an accumulator, which is a vessel containing bored water pressurized with gas, for example with nitrogen
  • This circuit also includes an overpressure safety valve 2 in the accumulator 1, an isolation valve 3 between the accumulator 1 and the reactor (not shown in this figure), an anti-return valve 4 that prevents the passage of cooling fluid into opposite direction from the reactor to the accumulator 1, and a gas supply / vent valve 5 to the accumulator 1.
  • the depressurization system comprises a main valve 8, for example pneumatic, with a bell or piston actuator and with an adjustable mechanical pressure opening spring (not shown). in this figure), so that, without pressure on your actuator, the automatic position is that of the open valve.
  • the depressurization system of the present invention also preferably comprises a three-way solenoid valve 7, so that with the energized solenoid valve 7 the fluid passage between the conduits a and c is established, and with the non-energized solenoid valve 7 the fluid passage is between the ducts b and c.
  • An additional solenoid valve can be added if it is desired to be able to open or close the valve on demand. In its minimum configuration, this solenoid valve can be replaced by a tube directly between its points b and c.
  • the depressurization system of the present invention also preferably comprises two manual isolation valves 6a and 6b to be able to isolate the depressurization system from the main supply line.
  • a pneumatic line 9 can be installed that feeds a pneumatic motor M, integral with the mechanical axis of the valve actuator 3, which allows its emergency closure with the gas resulting from the venting of the accumulator 1.
  • the operation of the system is centered on the valve 8 and, in particular, between its pneumatic actuator and its opening spring. Between them the following antagonism condition is established: the spring has a predetermined mechanical tension Fa and is trying to open the valve. against this action, the actuator exerts a closing force Fe that depends among other variables on the pressure at which it is fed. As long as the pressure is above a certain value, Fe> Fa will result, and the valve will remain closed indefinitely.
  • the end result is the complete depressurization of the accumulator 1, preventing the gas from entering the reactor cooling circuits. If a pneumatic motor M is also available in the valve 3, the evacuated gas may be sufficient even to be able to close the isolation valve 3, which leaves the system in a safer position.
  • the three-way solenoid valve 7 is included to be able to recover the initial configuration after a total depressurization of the accumulator 1. Under these conditions, the main valve 8 will be kept open, making it impossible to repress the accumulator 1 through the valve 5.
  • the solenoid valve 7 In order to be able to close the main valve 8, the solenoid valve 7 must be energized and the gas passage opened from the supply, through the conduits a-c to the actuator. With the main valve 8 closed, the accumulator 1 can now be pressurized again by opening the valve 5. This effect can also be achieved by manually closing the valve 6b.
  • FIG. 2 and 3 An alternative embodiment of the depressurization system according to the present invention is shown in Figures 2 and 3.
  • the main valve 8 is defined inside a housing 80, as can be seen in particular in Figure 3 and as will be described below.
  • This housing 80 is installed behind the isolation valve 6b in the same manner as in Figure 1.
  • the solenoid valve is no longer necessary, and instead there may be a simple tube between the actuator of the valve 5 and a first air inlet 200 of the housing 80. This connection will allow when the supply valve 5 is opened, the main valve 8 defined in the housing 80 is closed simultaneously, as will be described below. Independent control is also possible (different from that of valve 5), by means of an additional solenoid valve.
  • This housing 80 comprises a connection 100 of the accumulator that allows the gas to enter a pressurized chamber 20.
  • This pressurized chamber 20 supports the same internal pressure of the accumulator.
  • a closing cylinder 60 In its upper part and centered on its axis is a closing cylinder 60 and a shutter 30, which close the chamber by means of an O-ring between them. After the closure zone, the shutter 30 has small holes that lead to a central tube.
  • This closing cylinder 60 which also has the mission of guiding the shutter 30, and serves as the closing surface to a closing piston 70.
  • An additional function may also be the end stop that limits the stroke of the shutter 30.
  • the shutter 30, together with the opening spring 10 and its adjustment disc 90 can be considered to perform the function of the main valve 8 of the previous embodiment.
  • This adjustment disc 90 is integral with threaded connection with the shutter 30.
  • a piece 110 is also provided, which constitutes the base and the housing of the opening spring 10, which, resting on it, pushes down the adjusting disc 90 and the shutter 30.
  • This piece 1 10 is maintained by the pieces 120 and 130, which are fastened by the screws 140. Its dimensioning and positioning must be adequate to be able to achieve the proper working point of the opening spring 10, as well as the allowed opening stroke of the shutter 30.
  • the housing 80 is formed an upper body 170 attached to a central body 210 by means of a thread between them.
  • the upper body 170 constitutes a protection of the internal elements of the system.
  • the housing 80 also comprises a lower body 220 attached to the central body 210, said lower body 220 defining the pressurized chamber 20 therein.
  • the connection between the lower body 220 and the central 210 can be carried out in various ways, but the preferred embodiment is by means of a gasket and sufficient screws between them, so that as a flange, they can withstand the working pressure of the accumulator 1. These screws and gasket have not been shown in figure 3.
  • a float 40 In the lower area of the pressurized chamber 20 a float 40 is provided consisting of a hollow device, or filled with a low density and high strength material. In the lower part of the pressurized chamber 20 there is a threaded drain plug 50, with its corresponding seal, which can serve to depressurize the chamber 20 itself and as a point of supply of the test pressure during system calibration.
  • the operation of the depressurization system according to this embodiment It is as follows. While there is sufficient pressure in the pressurized chamber 20, it will exert an upward force Fe on the shutter 30 that will counteract and overcome the force Fa exerted by the weight of the shutter 30 and the adjustment disc 90, plus the force exerted by the spring opening 10. While Fe> Fa, the increased pressure in the pressurized chamber 20 will keep the valve closed indefinitely.
  • the shutter 30 will remain in its lower position, leaving the system open.
  • This shutter 30 may only be returned to its armed position by re-pressurizing the pressurized chamber 20, or by operating the closing piston 70 by injecting pressurized air through the first inlet 200 or other mechanical thrust.
  • the closing piston 70 slides towards the upper part and pushes the shutter 30 to its upper position closing the valve.
  • the closing piston 70 returns to its resting state by means of a second spring
  • the opening piston 150 can force the opening of the valve and depressurize the accumulator 1, when required for operational or maintenance reasons. This can be achieved by injecting pressurized air through a second inlet
  • the relative position between the shutter 30, and the adjustment disc 90 which is achieved by rotating the shutter 30 on the adjustment disc 90, determines the mechanical pressure of the opening spring 10, and therefore, the pressure of the pressurized chamber 20 to which the system will act.
  • the float 40 has the mission of closing the valve in the event of failure of the non-return valve 4. After the depressurization system is activated, this open valve can become a refrigerant leakage point from the reactor to the outside.
  • the operation of the float 40 is autonomous and automatic by simply floating it on the leaked refrigerant. Once the upper stop is reached, the simple difference in pressure between the inside and the outside keeps the valve closed, since the cavity that this float has in its upper part is capable of containing the entire closure in its opening position.

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Abstract

El sistema de despresurización se caracteriza porque comprende una válvula principal (8) provista de un actuador neumático con un muelle de apertura (10) que puede estar conectada por un extremo al un recipiente presurizado (1) que aloja un gas en su interior y por el otro extremo a la atmósfera, definiendo dicho muelle de apertura (10) una presión mecánica predeterminada, de manera que cuando la presión en el interior del recipiente presurizado (1) es mayor que la presión mecánica predeterminada dicha válvula principal (8) está cerrada, y cuando la presión en el interior del recipiente presurizado (1) es menor que la presión mecánica predeterminada dicha válvula principal (8) está abierta, dejando que el gas del recipiente presurizado (1) salga a la atmósfera. No requiere de aporte de energía exterior, lo que le permite responder adecuadamente a su función incluso en escenarios de accidente con pérdida total de energía eléctrica.

Description

SISTEMA DE DESPRESURIZARON PASIVO PARA RECIPIENTES
PRESURIZADOS
La presente invención se refiere a un sistema de despresurización para recipientes presurizados, principalmente para los acumuladores de inyección de agua borada habitualmente instalados como sistemas de seguridad en un reactor nuclear, pero no limitados a ellos.
Antecedentes de la invención
Un reactor nuclear genera calor incluso mucho después de haber sido detenida la reacción nuclear en su interior. Este calor residual debe ser retirado mediante sistemas especiales de refrigeración para mantener la integridad del mismo. En el caso de no poder extraer este calor, la temperatura aumenta lo suficiente como para generar atmósferas explosivas de hidrógeno y acabar con la fusión del núcleo, con la posible liberación de sustancias radiactivas al ambiente.
En caso de pérdida total del suministro eléctrico, incluido el suministro eléctrico de emergencia, la única vía de refrigeración del núcleo es mediante lo que se denomina "recirculación natural". Este es un proceso físico que crea unas corrientes en los lazos de refrigeración por el efecto de la diferencia de temperaturas entre el agua a la salida del reactor y el regreso del agua refrigerada desde los tubos del generador de vapor. Este último es el elemento donde se intercambia el calor del núcleo y se extrae al exterior en forma de vapor limpio, que al final se disipa en la atmósfera, sin que en ningún momento haya una comunicación directa entre el interior del núcleo y el ambiente exterior.
Los sistemas diseñados para la mitigación de estos accidentes suelen incluir entre otros un sistema de inyección de agua borada al núcleo, que tiene como misión recuperar nivel de agua en el reactor para mantener su refrigeración y, a su vez, mantener la concentración de boro en el mismo para garantizar un suficiente margen de parada y que el reactor se mantenga por debajo del nivel crítico.
Este sistema consta de uno o más acumuladores que contienen en su interior una determinada cantidad de agua borada y que se encuentran presurizados con nitrógeno a una determinada presión. Estos acumuladores están conectados al reactor a través de una válvula de aislamiento (abierta por defecto) y una válvula anti-retorno.
En condiciones normales la presión en el reactor es más elevada que la presión en el acumulador. En estas condiciones, la válvula anti-retorno permanece cerrada y no se realiza la inyección. Sin embargo, tras una despresurización accidental, si la presión en el reactor cae por debajo de la presión en el acumulador, el nitrógeno comienza a inyectar el agua que contiene al reactor hasta su completo vaciado sobre el mismo. Una vez vaciado, el operador debe cerrar la válvula de aislamiento y detener la inyección.
Cuando con el accidente concurren consecuencias más graves como la pérdida total de la energía eléctrica, se pierde el control sobre los equipos de inyección, lo que conlleva que si la presión en el reactor sigue disminuyendo por debajo de un valor determinado, se produce la entrada al circuito de refrigeración del reactor del nitrógeno que presurizaba el acumulador. Esa entrada de nitrógeno al sistema no tiene efectos sobre la química o la actividad del núcleo. Sin embargo, ese nitrógeno es un gas incondensable, que al final se deposita en las partes más elevadas del circuito, que son la parte superior de los tubos del generador de vapor. Esta acumulación de gas incondensable provoca la interrupción del flujo natural de recirculación que es la única vía de extracción de calor hacia el exterior. Esto complica enormemente la refrigeración posterior del núcleo y aumenta sustancialmente las probabilidades de fusión del mismo.
Para evitar que el nitrógeno alcance el reactor y finalmente los tubos de los generadores de vapor solo pueden acometerse dos estrategias:
La primera estrategia es cerrar la válvula que comunica el acumulador con el reactor cuando la inyección de agua termina. Esta estrategia tiene varios inconvenientes: Estas válvulas suelen estar permanentemente abiertas y desconectadas para evitar un cierre espurio. Es necesario energizarlas y darles la orden de cierre. Sin embargo, en escenarios en los que se carece de energía eléctrica, resulta imposible su cierre, y aunque se pudiera lograr mediante sistemas portátiles, el aislamiento podría efectuarse o bien demasiado pronto, con lo que la inyección de agua borada no se realizaría completamente, o bien demasiado tarde, cuando ya hubiera entrado el nitrógeno al reactor.
La segunda estrategia es ventear el nitrógeno a la atmosfera mediante válvulas de alivio de presión del acumulador. Esta estrategia adolece de similares problemas que la anterior,
Por lo tanto, es evidente la necesidad de un sistema automático que evite que se produzca esa entrada de nitrógeno indeseada sobre el reactor, y sin requerir ninguna energía adicional para su funcionamiento. Además, el sistema de despresurización deberá reconocer automáticamente el momento adecuado para su actuación, lo que permitirá, por un lado, el poder desatender su actuación y, por otro lado, maximizará el efecto de la inyección de agua de refrigeración al reactor y garantizando la no inyección de nitrógeno al mismo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En primer lugar, debe indicarse que en la presente descripción se hace referencia al sistema de seguridad habitualmente utilizado en una central nuclear y que incluye la presente invención. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el sistema de despresurización también puede utilizarse en otras aplicaciones.
Con el sistema de despresurización de la invención se consiguen resolver los problemas e inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán a continuación. El sistema de despresurización para recipientes presurizados de acuerdo con la presente invención se caracteriza porque comprende una válvula principal provista de un muelle de apertura y un actuador neumático, que puede estar conectada por un extremo al un recipiente presurizado que aloja un gas en su interior y por el otro extremo a la atmósfera, definiendo dicho muelle de apertura una presión mecánica predeterminada, de manera que cuando la presión en el interior del recipiente presurizado es mayor que la presión mecánica predeterminada dicha válvula principal está cerrada, y cuando la presión en el interior del recipiente presurizado es menor que la presión mecánica predeterminada dicha válvula principal está abierta, dejando que el gas del recipiente presurizado salga a la atmósfera.
Preferentemente, el sistema de despresurización para recipientes presurizados de acuerdo con la presente invención también puede comprender una electroválvula conectada entre el recipiente presurizado y la válvula principal, y también puede comprender al menos una válvula manual conectada entre el recipiente presurizado y la válvula principal.
Ventajosamente, el sistema de despresurización para recipientes presurizados de acuerdo con la presente invención también puede comprender una línea neumática que conecta la salida de dicha válvula principal con un motor neumático de una válvula de aislamiento conectada en una salida de dicho recipiente presurizado, con el fin de poder cerrar dicha válvula con el gas venteado, como una redundancia para evitar la intrusión del gas en el circuito.
Según una realización alternativa, que presenta importantes ventajas operativas sobre el sistema básico, dicha válvula principal está definida en el interior de una carcasa que comprende:
- una conexión al recipiente presurizado;
- una cámara presurizada donde se acumula el gas procedente del recipiente presurizado;
- un obturador que recibe la presión del gas en la cámara presurizada y que está asociado con dicho muelle de apertura; y
- al menos una salida de gas, de manera que cuando la presión en el interior de la cámara presurizada es mayor que la presión mecánica predeterminada dicho obturador cierra la comunicación entre la cámara presurizada y las salidas de gas, contra la acción de dicho muelle de apertura, y cuando la presión en el interior de la cámara presurizada es menor que la presión mecánica predeterminada dicha cámara presurizada está en comunicación con las salidas de gas, dejando que el gas del recipiente presurizado salga a la atmósfera.
Preferentemente, dicha cámara presurizada comprende un flotador, que cierra la comunicación de la conexión del recipiente presurizado con las salidas de gas en el caso de que se introduzca líquido en el interior de la cámara presurizada. Además, el sistema de despresurización para recipientes presurizados de acuerdo con la presente invención también puede comprender un pistón de cierre asociado con un segundo muelle que cierra la comunicación de la conexión del recipiente presurizado con las salidas de gas mediante la inyección de aire a través de una primera entrada de aire, y también puede comprender un pistón de apertura asociado con un tercer muelle que abre la comunicación de la conexión del recipiente presurizado con las salidas de gas mediante la inyección de aire a través de una segunda entrada de aire.
Además, el sistema de despresurización para recipientes presurizados de acuerdo con la presente invención también comprende preferentemente un disco roscado asociado con dicho obturador y con dicho muelle de apertura, de manera que su posición relativa respecto al obturador define la presión mecánica predeterminada que ejerce dicho muelle de apertura. Preferentemente, el sistema de despresurización de acuerdo con la invención también comprende una pluralidad de piezas colocadas en el interior de la carcasa y unos tornillos alojados en unos orificios roscados realizados en dichas piezas, definiendo dichos tornillos la posición relativa de piezas entre sí, con distancias que son múltiplos del paso de rosca utilizado.
El sistema de despresurización de acuerdo con la presente invención presenta, al menos las siguientes ventajas:
- no requiere de aporte de energía exterior para su funcionamiento principal de seguridad, lo que le permite responder adecuadamente a su función incluso en escenarios de accidente con pérdida total de energía eléctrica;
- Realiza su actuación en el momento adecuado para la recuperación del sistema una vez que ya se ha inyectado toda el agua borada, y evitando la entrada de gas al circuito del reactor, realizándose esta actuación automáticamente sin necesidad de asistencia humana;
- Durante la operación normal, y mediante presión de aire externa, permite el posicionamiento remoto para abrir o cerrar la válvula principal, teniendo en cuenta que puede estar instalada en un área de difícil acceso;
- Cuando el aire comprimido no pueda estar disponible, es posible todavía utilizar la característica de posicionamiento manual con mecanismos que empujen los pistones de apertura o cierre;
- La sencillez y robustez de su diseño, en especial en su realización alternativa, redunda en una alta fiabilidad de sus componentes, que es lo que se les requiere a los sistemas de seguridad instalados en una central nuclear;
- Este diseño simple también facilita que el mantenimiento del dispositivo sea sencillo, ya que puede desmontarse fácilmente en sus componentes, pudiendo inspeccionarse todos ellos por completo y en todas sus superficies. También se ha tenido en cuenta la facilidad de su ajuste y comprobación de su funcionamiento;
- Su facilidad de instalación en las instalaciones actuales, ya que simplemente es necesario conectar su entrada sobre la salida de la válvula de venteo manual que ya suele existir en estos acumuladores, y el sistema de la presente invención no presenta un excesivo volumen o peso, variables que siempre deben ser tenidas en cuenta en los estudios sismológicos habituales en el sector nuclear.
Breve descripción de los dibujos
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto, se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan dos casos prácticos de realización.
La figura 1 es un esquema del sistema de un acumulador de inyección de seguridad habitualmente utilizado en una central nuclear; que incluye la presente invención, de acuerdo con una primera realización;
La figura 2 es un esquema del sistema de un acumulador de inyección de seguridad habitualmente utilizado en una central nuclear que incluye la presente invención, de acuerdo con una segunda realización; y
La figura 3 es una vista en sección de la carcasa principal de acuerdo con la segunda realización. En su interior se define la válvula principal
Descripción de la primera realización
Tal como se puede apreciar en la figura 1 , el circuito donde se instala el sistema de despresurización de acuerdo con la presente invención comprende un recipiente a presión 1 , también denominado acumulador, que es un recipiente que contiene agua borada presurizada con gas, por ejemplo con nitrógeno. Este circuito también comprende una válvula de seguridad contra sobrepresiones 2 en el acumulador 1 , una válvula de aislamiento 3 entre el acumulador 1 y el reactor (no presentado en esta figura), una válvula anti-retorno 4 que impide el paso de fluido refrigerante en sentido contrario desde el reactor al acumulador 1 , y una válvula 5 de aporte/venteo de gas al acumulador 1.
Debe indicarse que estos antedichos elementos se han representado en las figuras y se describen en esta descripción por motivos de claridad y para que se pueda entender mejor el funcionamiento del sistema de la presente invención en su contexto, pero estos elementos no forman parte de la presente invención.
El sistema de despresurización de acuerdo con la presente invención comprende una válvula principal 8, por ejemplo neumática, con un actuador de campana o pistón y con un muelle de apertura de presión mecánica regulable (no representado en esta figura), de manera que, sin presión en su actuador, la posición automática sea la de válvula abierta.
El sistema de despresurización de la presente invención también comprende preferentemente una electroválvula 7 de tres vías, de manera que con la electroválvula 7 energizada se establezca el paso de fluido entre los conductos a y c, y con la electroválvula 7 no energizada el paso de fluido quede entre los conductos b y c. Puede añadirse una electroválvula adicional si se desea poder abrir o cerrar a demanda la válvula. En su configuración mínima, esta electroválvula puede ser sustituida por un tubo directamente entre sus puntos b y c.
El sistema de despresurización de la presente invención también comprende preferentemente dos válvulas manuales de aislamiento 6a y 6b para poder aislar el sistema de despresurización de la línea de aporte principal.
Como funcionalidad adicional, se puede instalar una línea neumática 9 que alimenta un motor neumático M, solidario con el eje mecánico del actuador de la válvula 3, que permite su cierre de emergencia con el gas resultante del venteo del acumulador 1.
Funcionamiento de la primera realización.
El funcionamiento del sistema se centra sobre la válvula 8 y, en particular, entre su actuador neumático y su muelle de apertura. Entre ambos se establece la condición de antagonismo siguiente: el muelle tiene una tensión mecánica predeterminada Fa y está intentando abrir la válvula. En contra de esa acción, el actuador ejerce una fuerza de cierre Fe que depende entre otras variables de la presión a la que es alimentado. Mientras la presión se encuentre por encima de un valor determinado resultará que Fe > Fa, y la válvula permanecerá cerrada indefinidamente.
Durante las condiciones de accidente, y tras haber empezado la inyección desde el acumulador 1 , la presión del gas en su interior irá disminuyendo paulatinamente a medida de que el agua borada vaya abandonando el mismo. La presión alcanzará un valor más bajo, en el momento en que ya se haya completado la inyección y no quede más agua borada en el acumulador 1
La presión en ese momento debería de hacer que Fa empezara a superar a Fe y, por lo tanto, el muelle de apertura comenzará a abrir la válvula 8. En este momento de comienzo de la apertura, se producirá una retroalimentación positiva que hará abrir por completo la válvula principal 8, ya que cuanto más abre la válvula, más se despresuriza el actuador, y más fuerza dispone el muelle para abrir la válvula.
El resultado final es la despresurización completa del acumulador 1 , evitando que el gas se introduzca en los circuitos de refrigeración del reactor. Si además se dispone de un motor neumático M en la válvula 3, el gas evacuado puede ser suficiente incluso para poder cerrar la válvula de aislamiento 3, que deja el sistema en una posición más segura. La electroválvula de tres vías 7 se incluye para poder recuperar la configuración inicial después de una despresurización total del acumulador 1. En esas condiciones, la válvula principal 8 se va a mantener abierta, imposibilitando la represurización del acumulador 1 a través de la válvula 5. Para poder cerrar la válvula principal 8, habrá que energizar la electroválvula 7 y abrir el paso de gas desde el suministro, a través de los conductos a - c hacia el actuador. Con la válvula principal 8 cerrada, ya puede presurizarse nuevamente el acumulador 1 abriendo la válvula 5. Este efecto puede conseguirse también mediante el cierre manual de la válvula 6b.
Una vez con el acumulador a la presión de trabajo, la desenergización de la electroválvula 7 vuelve a alinear los conductos b - c y el sistema queda nuevamente armado para un nuevo uso. Descripción de la segunda realización
En las figuras 2 y 3 se ha representado una realización alternativa del sistema de despresurización de acuerdo con la presente invención. En esta realización, la válvula principal 8 está definida en el interior de una carcasa 80, tal como se puede apreciar en particular en la figura 3 y como se describirá a continuación. Esta carcasa 80 se instala tras la válvula de aislamiento 6b de la misma manera que en la figura 1. En esta realización la electroválvula ya no es necesaria, y en su lugar puede haber un simple tubo entre el actuador de la válvula 5 y una primera entrada de aire 200 de la carcasa 80. Esta conexión permitirá que cuando se abra la válvula de aporte 5, se cierre simultáneamente la válvula principal 8 definida en la carcasa 80, tal como se describirá a continuación. También es posible el control independiente (diferente del de la válvula 5), por medio de una elecroválvula adicional.
En la figura 3 se pueden apreciar con detalle los elementos del interior de la carcasa 80.
Esta carcasa 80 comprende una conexión 100 del acumulador que permite la entrada del gas a una cámara presurizada 20. Esta cámara presurizada 20 soporta la misma presión interna del acumulador.
En su parte superior y centrada sobre su eje se encuentra un cilindro de cierre 60 y un obturador 30, que cierran la cámara mediante una junta tórica entre los mismos. Después de la zona de cierre, el obturador 30 tiene unos pequeños agujeros que conducen a un tubo central.
Este cilindro de cierre 60 que tiene también como misión el guiado del obturador 30, y sirve de superficie de cierre a un pistón de cierre 70. Una función adicional puede ser también el servir de tope final que limite la carrera del obturador 30. En esta realización, puede considerarse que el obturador 30, junto con el muelle de apertura 10 y su disco de ajuste 90, realizan la función de la válvula principal 8 de la realización anterior. Este disco de ajuste 90 es solidario a través de unión roscada con el obturador 30. También está prevista una pieza 110 que constituye la base y el alojamiento del muelle de apertura 10, que apoyándose sobre la misma empuja hacia abajo el disco de ajuste 90 y el obturador 30. Esta pieza 1 10 es mantenida por las piezas 120 y 130, que están sujetas por los tornillos 140. Su dimensionamiento y posicionamiento debe ser el adecuado para poder conseguir el punto de trabajo adecuado del muelle de apertura 10, así como la carrera permitida de apertura del obturador 30.
Como se puede apreciar en la figura 3, la carcasa 80 está formada un cuerpo superior 170 unido a un cuerpo central 210 mediante una rosca entre ambos. De esta manera, el cuerpo superior 170 constituye una protección de los elementos internos del sistema.
Dentro del elemento 170 hay un conjunto de pistón utilizado para la apertura forzada el obturador 30. En el fondo del elemento 210 hay otro conjunto de pistón para el cierre forzado del obturador 30.
La carcasa 80 también comprende un cuerpo inferior 220 unido al cuerpo central 210, definiendo dicho cuerpo inferior 220 en su interior la cámara presurizada 20. La unión entre el cuerpo inferior 220 y el central 210 puede realizarse de maneras diversas, pero la realización preferida es mediante junta de estanqueidad y tornillos suficientes entre ambas, para que a modo de brida, soporten la presión de trabajo del acumulador 1. Estos tornillos y junta no se han representado en la figura 3.
En la zona inferior de la cámara presurizada 20 está dispuesto un flotador 40 constituido por un dispositivo hueco, o relleno de un material de baja densidad y alta resistencia. En la parte inferior de la cámara presurizada 20 está dispuesto un tapón roscado de purga 50, con su junta correspondiente, que puede servir para despresurizar la propia cámara 20 y como punto de suministro de la presión de prueba durante la calibración del sistema.
Funcionamiento de la segunda realización
El funcionamiento del sistema de despresurización de acuerdo con esta realización es el siguiente. Mientras en la cámara presurizada 20 hay una presión suficiente, esta ejercerá una fuerza Fe hacia arriba sobre el obturador 30 que contrarrestará y superará la fuerza Fa ejercida por el peso del obturador 30 y el disco de ajuste 90, más la fuerza ejercida por el muelle de apertura 10. Mientras Fe > Fa, la mayor presión en la cámara presurizada 20 mantendrá cerrado la válvula de forma indefinida.
Durante el accidente, a medida que el acumulador 1 vaya vaciándose, el gas se irá expandiendo y reduciendo su presión en el interior del acumulador 1. Cuando se haya desalojado toda el agua borada del acumulador 1 , en este quedará una presión residual.. Esta presión no podrá ya contrarrestar la fuerza del muelle de apertura 10, permitendo el desplazamiento del obturador 30 y el escape del gas a través de sus agujeros y del hueco central del mismo, y finalmente atravesando los orificios de salida 180, acabando con la despresurización total del acumulador 1 hasta alcanzar la presión atmosférica.
Una vez alcanzado este estado, el obturador 30 permanecerá en su posición inferior, quedando el sistema abierto. Este obturador 30 solo podrá volver a situarse en su posición de armado mediante la re-presurización de la cámara presurizada 20, o actuando el pistón de cierre 70 mediante la inyección de aire a presión a través de la primera entrada 200 u otro empuje mecánico. El pistón de cierre 70 se desliza hacia la parte superior y empuja el obturador 30 hasta su posición superior cerrando la válvula. El pistón de cierre 70 vuelve a su estado de reposo mediante un segundo muelle
800, y tras la despresurización de la primera entrada 200.
El pistón de apertura 150 puede forzar la apertura de la válvula y despresurizar el acumulador 1 , cuando por razones operativas o de mantenimiento, sea requerido. Esto puede conseguirse inyectando aire a presión a través de una segunda entrada
190. Entonces el pistón 150 presiona la pieza 1 10, el muelle de apertura 10, el disco 90 y el obturador 30, que acaba abriendo el paso de la cámara presurizada 20 a las salidas 180. Una vez despresurizado, un tercer muelle 160 retorna el pistón 150 a su posición de reposo. El mismo efecto de apertura puede conseguirse mecánicamente si en vez de aire a presión, se empuja este pistón 150 mediante un simple tornillo roscado de suficiente longitud u otro elemento de empuje desde la misma entrada de aire 190.
La posición relativa entre el obturador 30, y el disco de ajuste 90, que se consigue girando el obturador 30 sobre el disco de ajuste 90, determina la presión mecánica del muelle de apertura 10, y por tanto, la presión de la cámara presurizada 20 a la que el sistema va a actuar.
Para facilitar el posicionamiento de las piezas 120 y 130 respecto al cuerpo central 210 se utilizan varios tornillos 140 dispuestos en unos orificios roscados entre las piezas 120 y 130 y el cuerpo central 210. Esta forma de sujeción permite posicionar estos elementos entre sí mismos con distancias que son múltiplos del paso de rosca utilizado.
Finalmente el flotador 40 tiene como misión el cierre de la válvula en el caso de fallo en la válvula antiretorno 4. Tras la actuación del sistema de despresurización, esta válvula abierta puede convertirse en un punto de fuga de refrigerante del reactor al exterior.
El funcionamiento del flotador 40 es autónomo y automático por la simple flotación del mismo sobre el refrigerante fugado. Una vez alcanzado el tope superior, la simple diferencia de presiones entre el interior y el exterior mantiene cerrada la válvula, ya que la cavidad que presenta este flotador en su parte superior, es capaz de contener todo el cierre en su posición de abertura.
A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que el sistema de despresurización descrito es susceptible de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser sustituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados, caracterizado porque comprende una válvula principal (8) provista de un actuador neumático con un muelle de apertura (10) que puede estar conectada por un extremo al un recipiente presurizado (1) que aloja un gas en su interior y por el otro extremo a la atmósfera, definiendo dicho muelle de apertura (10) una presión mecánica predeterminada, de manera que cuando la presión en el interior del recipiente presurizado (1) es mayor que la presión mecánica predeterminada dicha válvula principal (8) está cerrada, y cuando la presión en el interior del recipiente presurizado (1) es menor que la presión mecánica predeterminada dicha válvula principal (8) está abierta, dejando que el gas del recipiente presurizado (1) salga a la atmósfera.
2. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 1 , que también comprende al menos una electroválvula (7) conectada entre el recipiente presurizado (1) y la válvula principal (8).
3. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 1 , que también comprende al menos una válvula manual (6a, 6b) conectada entre el recipiente presurizado (1) y la válvula principal (8).
4. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 1 , que también comprende una línea neumática (9) que puede conectar la salida de dicha válvula principal (8) con un motor neumático (M) de una válvula de aislamiento (3) conectada en una salida de dicho recipiente presurizado (1).
5. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que dicha válvula principal (8) está definida en el interior de una carcasa (80) que comprende:
- Una conexión (100) al recipiente presurizado (1);
- Una cámara presurizada (20) donde se acumula el gas procedente del recipiente presurizado (1);
- Un obturador (30) que recibe la presión del gas en la cámara presurizada (20) y que está asociado con dicho muelle de apertura (10); y
- Al menos una salida de gas (180), de manera que cuando la presión en el interior de la cámara presurizada (20) es mayor que la presión mecánica predeterminada de dicho muelle de apertura (10), dicho obturador (30) cierra la comunicación entre la cámara presurizada (20) y la salida o salidas de gas (180) contra la acción de dicho muelle de apertura (10), y cuando la presión en el interior de la cámara presurizada (20) es menor que la presión mecánica predeterminada de dicho muelle de apertura (10), dicha cámara presurizada (20) está en comunicación con la salida o salidas de gas (180), dejando que el gas del recipiente presurizado (1) salga a la atmósfera.
6. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha cámara presurizada (20) comprende un flotador (40), que cierra la comunicación de la conexión del recipiente presurizado (1) con la salida o salidas de gas (180) en el caso de que se introduzca líquido en el interior de la cámara presurizada (20).
7. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 5, que también comprende un pistón de cierre (70) asociado con un segundo muelle (800) que cierra la comunicación de la conexión del recipiente presurizado (1) con la salida o salidas de gas (180) mediante la inyección de aire a través de una primera entrada de aire (200).
8. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 5, que también comprende un pistón de apertura (150) asociado con un tercer muelle (160) que abre la comunicación de la conexión del recipiente presurizado (1) con la salida o salidas de gas (180) mediante la inyección de aire a través de una segunda entrada de aire (190).
9. Sistema de despresurizacion para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 5, que también comprende un disco de ajuste (90) asociado con dicho obturador (30) y con dicho muelle de apertura (10), de manera que su posición relativa respecto al obturador (30) define la presión mecánica predeterminada que ejerce dicho muelle de apertura (10).
10. Sistema de despresurización para recipientes presurizados de acuerdo con la reivindicación 5, que también comprende una pluralidad de piezas (1 10, 120, 130) colocadas en el interior de la carcasa (80) y unos tornillos (140) alojados en unos orificios roscados realizados en dichas piezas (1 10, 120, 130), definiendo dichos tornillos (140) la posición relativa de las piezas (110, 120, 130) entre sí.
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