BRPI0511691B1 - Nuclear installation and method for removing loaded particles - Google Patents

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BRPI0511691B1
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nuclear installation
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BRPI0511691-0A
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Andrzej Kuczynski Leszek
Pieter Van Ravenswaay Francis
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Pebble Bed Modular Reactor Proprietary
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Abstract

instalação nuclear a presente invenção se refere a uma instalação nuclear (10) possuindo um vaso reator (12) e um circuito de fluido (14) incluindo o meio de definição de trajeto de escoamento (16), definindo um trajeto de escoamento para a circulação de um fluido refrigerante de reator de e para o vaso reator (12). a instalação nuclear (10) inclui uma zona de coleta de partículas (52,60) definida ao longo de pelo menos parte da extensão do trajeto de escoamento, e meios de deflexão de partícula (30) arranjado em relação de deflexão de partícula com o trajeto de escoamento para deflexionar as partículas a partir de uma corrente de fluido no percurso de escoamento para e em direção à zona de coleta de partícula (52,60).

Description

INSTALAÇÃO NUCLEAR E MÉTODO PARA REMOVER PARTÍCULAS
CARREGADAS
[001] Esta invenção se refere a uma instalação nuclear. A invenção se refere ainda a um método de remover partículas de uma corrente de fluido.
[002] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecida uma instalação nuclear possuindo um vaso reator e um circuito de fluido incluindo um meio de definição de trajeto de escoamento, definindo um trajeto de escoamento para a circulação de um fluido refrigerante de reator de e para o vaso reator, e essa instalação nuclear inclui: uma zona de coleta de partículas definida ao longo de pelo menos parte da extensão do trajeto de escoamento; e um meio de deflexão de partículas colocado em relação de deflexão de partículas com o trajeto de escoamento para defletir partículas de uma corrente de fluido no trajeto de escoamento para ou na direção da zona coletora de partículas.
[003] A instalação nuclear pode incluir um meio de ionização de partículas colocado no trajeto de escoamento contra a corrente do meio de deflexão de partículas para ionizar partículas no trajeto de escoamento.
[004] O meio de ionização de partículas pode incluir pelo menos um ionizador selecionado do grupo consistindo de uma fonte de nêutron, uma fonte de fóton, uma fonte de calor e uma fonte de radiação eletromagnética, como, por exemplo, um emissor de raio X ou um emissor de UV. Deve-se notar que o vaso reator compreende, em uso, uma fonte de calor para ionização de partículas no trajeto de escoamento.
[005] Numa representação da invenção, a zona coletora de partículas possui pelo menos um leito para depósito de partículas definido numa superfície interna do meio de definição de trajeto de escoamento.
[006] Pelo menos parte de uma parede do meio de definição do trajeto de escoamento pode então proporcionar o (ou) leito de depósito de cada partícula. Ao invés disso, o (ou) leito de depósito de cada partícula pode ser feito de um revestimento de depósito na parede do meio de definição de trajeto de escoamento. O leito de depósito pode compreender uma pluralidade de camadas de material resistente à difusão de partículas.
[007] Pelo menos uma camada do leito de depósito pode ser constituída de um material fluido. A instalação nuclear pode então incluir um meio de circulação de material fluido de modo que o material fluido possa ser removido de e reposto no leito de depósito. O meio de circulação de fluido pode incluir um meio secundário de remoção de partículas para remover as partículas coletadas no material fluido dali, após a remoção do material fluido dele e anteriormente à reposição do material fluido no leito de depósito.
[008] Em outra representação da invenção, a zona coletora de partículas é definida por pelo menos um alçapão magnético para prender uma partícula carregada num campo magnético, situado numa superfície interna do meio de definição de trajeto de escoamento. Nessa representação pode existir uma serie de alçapões magnéticos espaçados em intervalos da superfície interna do meio de definição de trajeto de escoamento.
[009] Mais particularmente, cada alçapão magnético pode ser definido como um canal de extensão perifericamente na superfície interna do meio de definição de trajeto de escoamento. O (ou) cada recesso pode ter uma parede interna magnética.
[010] O meio de deflexão de partículas pode ser fornecido por um dispositivo magnético de deflexão, para gerar um campo magnético no trajeto de escoamento.
[011] Preferivelmente, o dispositivo magnético de deflexão gera um campo magnético de fluxo magnético geralmente constante através de uma área transversal a uma direção do fluxo da corrente do fluido.
[012] Para este fim, o dispositivo magnético de deflexão pode incluir pelo menos dois pares de magnetos opostos colocados adjacentes ao meio de definição de trajeto de escoamento, os magnetos de um par possuindo pólos de polaridade oposta colocados em direção ao interior e os pares sendo colocados de modo a ter pólos angularmente afastados de polaridade semelhante. Os pólos de polaridade semelhante dos pares de magnetos opostos podem ser angularmente afastados por até entre cerca de 0 graus e cerca de 90 graus, ou seja, a orientação angular de um eixo de cada par de magnetos opostos pode ser variada em relação àquela de pelo menos um outro par de magnetos. Preferivelmente os pólos de polaridade semelhante dos pares de magnetos opostos são afastados por até cerca de 45 graus ou cerca de 90 graus.
[013] Ao invés disso, ou além, o dispositivo magnético de deflexão pode incluir pelo menos um magneto toroidal colocado ao redor do meio de definição de trajeto de escoamento.
[014] Os magnetos podem ser magnetos permanentes. Por outro lado, os magnetos podem ser eletromagnetos.
[015] De acordo com outro aspecto da invenção, numa instalação nuclear que possui um vaso reator e um circuito de fluido incluindo meio de definição de trajeto de escoamento, definindo um trajeto de escoamento para a circulação de um fluido refrigerante de e para o vaso reator, é fornecido um método para remover partículas carregadas do fluido refrigerante, método esse que inclui as etapas de: direcionar uma corrente de fluido refrigerante contendo partículas carregadas através do trajeto de escoamento; aplicar um campo magnético através do trajeto de escoamento de modo que partículas carregadas sejam defletidas no trajeto de escoamento; e coletar as partículas carregadas defletidas numa zona de coleta de partícula defletida.
[016] A coleta de partículas carregadas incluirá tipicamente a retenção das partículas coletadas na zona de coleta.
[017] A aplicação do campo magnético através do trajeto de escoamento pode incluir a colocação de pelo menos um magneto permanente em relação de deflexão magnética com o trajeto de escoamento. Ao invés disso, aplicar o campo magnético através do trajeto de escoamento pode incluir a colocação de pelo menos um eletromagneto em relação de deflexão magnética com o trajeto de escoamento. Aplicar o campo magnético também pode incluir pulsar o campo magnético.
[018] Coletar as partículas carregadas pode incluir embeber as partículas carregadas num material de depósito. O método pode incluir, quando o material de depósito é um material fluido, a remoção e substituição do material fluido no qual as partículas tenham sido coletadas. O método pode incluir a circulação do material fluido através de um meio secundário de remoção de partículas para remover do material fluido as partículas coletadas no material fluido.
[019] Ao invés disso, coletar as partículas carregadas pode incluir arranjar uma passagem continua e canalizar as partículas carregadas nela.
[020] A canalização das partículas para a passagem continua pode incluir a aplicação de um campo magnético através da passagem continua.
[021] De acordo ainda com outro aspecto da invenção, é fornecido um leito de depósito de partículas para a coleta de partículas, e esse leito de depósito inclui um corpo incluindo uma ou mais camadas de pelo menos um material resistente à difusão de partículas selecionado do grupo consistindo de grafite, cromo, platina, uma liga de cromo, mercúrio, sódio liquido, carbonato de silício, SiN, SiFC e diamante.
[022] Tipicamente, a liga de cromo é uma especialidade de liga de cromo com propriedades resistentes à difusão de partículas.
[023] Preferivelmente o corpo compreende uma primeira camada de grafite, uma segunda camada de um material selecionado do grupo consistindo de cromo, platina, uma liga de cromo, mercúrio e sódio liquido e uma terceira camada de um material selecionado do grupo consistindo de carbonato de silício, SiN, SiFC e diamante. A segunda camada pode fornecer uma camada intermediaria intercalada entre a primeira camada e a terceira camada.
[024] Em uso, a primeira camada tipicamente fornecerá uma camada operativamente interna e a terceira camada tipicamente fornecerá uma camada operativamente externa.
[025] O leito de depósito pode ser colocado num elemento de base numa superfície operativamente interna do dito elemento de base. O dito elemento de base pode ser cilíndrico circular tubular e pode ser configurado para fornecer parte de uma parede de um meio de definição de trajeto de escoamento que forma parte de um circuito de fluido. O elemento de base pode ser removível mente inserido no circuito de fluido para formar parte do meio de definição do trajeto de escoamento de modo que possa ser removido, para substituição por um elemento tipo base com um novo leito de depósito, na saturação de pelo menos parte do leito de depósito com partículas embebidas/coletadas.
[026] De acordo com outro aspecto ainda da invenção, é fornecido um dispositivo de alçapão magnético para prender partículas carregadas, dispositivo esse que inclui um elemento de definição de trajeto de fluxo definindo um trajeto de fluxo, para fornecer parte de um trajeto de escoamento de um circuito de fluido, e tendo pelo menos um canal estendido perifericamente numa sua superfície interna, esse pelo menos um canal tendo uma parede interna magnética.
[027] Uma série de canais estendidos perifericamente espaçados longitudinalmente pode ser colocada na superfície interna do elemento de definição da passagem de fluxo.
[028] O elemento de definição da passagem de fluxo pode ser tubular circular cilíndrico.
[029] De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um método para remover partículas de uma corrente de fluido, método esse que inclui as etapas de: defletir partículas de uma corrente de fluido para um leito de depósito de partículas incluindo pelo menos uma camada de material fluido de depósito; coletar partículas no material fluido de depósito; e remover e substituir o material fluido de depósito do leito de depósito de partículas.
[030] Preferivelmente, o método inclui circular o material fluido de depósito através de um meio secundário de remoção de partículas para remover do material fluido de depósito as partículas coletadas no material fluido de depósito.
[031] Mais particularmente, o método pode incluir a circulação do material fluido de depósito ao longo de um trajeto de escoamento de material fluido através de um meio secundário de remoção de partículas, incluindo uma zona de coleta de partículas, definida ao longo da extensão do trajeto de escoamento do material fluido, e um meio de deflexão de partículas, colocado em relação de deflexão de partículas com o trajeto de escoamento de material fluido, para defletir partículas do material fluido para a zona de coleta de partículas.
[032] Ao invés disso, ou além, o método pode incluir a circulação do material fluido de depósito ao longo de um trajeto de escoamento de material fluido através de um meio secundário de remoção de partículas, com o auxilio de um biofiltro, para remover partículas do material fluido de depósito através do uso de organismos vivos, tipicamente bactérias.
[033] O material fluido de depósito pode ser mercúrio ou sódio liquido.
[034] A invenção será agora descrita, a titulo de exemplo, com referencia aos desenhos diagramáticos em anexo.
[035] Nos desenhos, [036] A Figura 1 mostra uma visão esquemática de uma instalação nuclear de acordo com a invenção;
[037] A Figura 2 mostra uma visão tridimensional de parte de um circuito de fluido de uma instalação nuclear de acordo com a invenção;
[038] A Figura 3 mostra uma visão tridimensional de parte de outro circuito de fluido de uma instalação nuclear de acordo com a invenção;
[039] A Figura 4 mostra uma visão seccional longitudinal de parte do circuito de fluido de uma instalação nuclear de acordo com a invenção;
[040] A Figura 5 mostra uma visão seccional longitudinal de parte de outro circuito de fluido de uma instalação nuclear de acordo com a invenção;
[041] A Figura 6 mostra uma visão esquemática de um campo magnético aplicado através de parte de um circuito de fluido da Figura 3 em seção longitudinal tridimensional;
[042] A Figura 7 mostra uma visão esquemática de um campo de força coercivo aplicado através de parte de um circuito de fluido da Figura 3 em seção longitudinal tridimensional;
[043] A Figura 8 mostra uma visão tridimensional de deflexões de partículas carregadas na parte de um circuito de fluido da Figura 3;
[044] A Figura 9 mostra uma visão posterior das deflexões de partículas carregadas da Figura 8; e, [045] A Figura 10 mostra uma visão lateral das deflexões de partículas carregadas da Figura 8.
[046] Na Figura 1 dos desenhos, o numeral de referencia 10 geralmente se refere a parte de uma instalação nuclear. A instalação nuclear 10 inclui um vaso reator 12 e um circuito de fluido, geralmente indicado pelo numeral de referencia 14, incluindo o meio de definição de trajeto de escoamento 16, definindo um trajeto de escoamento para a circulação de um fluido refrigerante de reator de e para o vaso reator 12. Naturalmente, a instalação 10 incluirá outros componentes como um meio de circulação de fluido refrigerante para a circulação do fluido refrigerante de e para o vaso reator. No entanto, detalhes desses componentes não são exigidos para uma compreensão da invenção e dessa forma não são mostrados nos desenhos.
[047] É feita referencia agora às Figuras 2 e 3 dos desenhos, cada uma das quais descreve parte do circuito de fluido 14 da Figura 1 e, exceto quando indicado de outra forma, os mesmos numerais de referencia usados acima são usados para designar partes semelhantes.
[048] O meio de definição de trajeto de escoamento 16 inclui uma tubulação cilíndrica circular interna 18, definindo um trajeto de escoamento 19, e uma tubulação cilíndrica circular externa 20, concêntrica e coaxial com a tubulação interna 18. Uma cavidade anular 22 é definida entre a tubulação interna 18 e a tubulação externa 20 e um material de isolamento térmico 24 é interposto entre as tubulações interna e externa 18, 20 e a cavidade anular 22.
[049] Uma parede limítrofe de pressão cilíndrica tubular mais externa 26 é colocada ao redor das tubulações interna e externa 18, 20, para ser concêntrica e coaxial em relação a elas.
[050] Gás quente refrigerante do vaso reator é transportado, em uso, na direção da seta 28 (ou numa direção oposta à seta 28) através do circuito de fluido refrigerante 14 para acionar uma turbina de energia ou gerador de vapor ou outro dispositivo de conversão de energia (não mostrado) e é refrigerado e comprimido antes de retornar ao vaso reator 12 através do circuito de fluido 14. O gás quente refrigerante emanado do vaso reator 12 tipicamente contem contaminadores incluindo, por exemplo, isótopos ionizados e radioisótopos, bem como outros íons.
[051] A instalação nuclear 10 inclui um dispositivo de deflexão magnética 30 para aplicar um campo magnético através do trajeto de escoamento 19 e gerar um campo magnético no trajeto de escoamento 19. O dispositivo de deflexão magnética 30 inclui magnetos colocados entre a parede limítrofe de pressão 26 e a tubulação externa 20 em posições ao longo da extensão do trajeto de escoamento 19. Nas representações das Figuras 2 e 3 dos desenhos, os magnetos são magnetos permanentes (de um material cerâmico incorporando metais de terras raras). Deve-se notar, entretanto, que os magnetos também podem ser eletromagnetos.
[052] Numa representação, a instalação nuclear 10 inclui um meio de ionização de partículas 31 (Figura 1), incluindo um ionizante como um nêutron ou uma fonte de radiação eletromagnética ex. raio X ou emissor de UV, colocado no trajeto de escoamento 19 contra a corrente do dispositivo de deflexão magnética 30, ou seja entre uma saída do vaso reator 12 e o dispositivo de deflexão magnética 30. O meio de ionização 31 aumenta o número de partículas carregadas na corrente de fluido na posição ao longo da extensão do trajeto de escoamento 19 no qual o dispositivo de deflexão magnética 30 é colocado, pela ionização das partículas transportadas na corrente de fluido anteriormente ao seu transporte através daquela parte do meio de definição de trajeto de escoamento 16 na qual o dispositivo de deflexão magnética 30 é colocado.
[053] Na Figura 2, o dispositivo de deflexão magnética 30 inclui três pares 32, 34, 36 de magnetos de segmento anelar 38 colocados adjacentes a uma parede externa 39 da tubulação externa 20 em posições longitudinalmente espaçadas. Os magnetos 38 de cada par 32, 34, 36 estão localizados em posições diametral mente opostas e colocados de forma que os pólos 40 de polaridade oposta dos magnetos 38 de qualquer par 32, 34, 36 fiquem de frente em direção ao interior e em direção ao exterior, respectivamente. Dessa forma, cada par de magnetos 32, 34, 36 compreendem um magneto 38 que possui um pólo norte direcionado para fora e um pólo sul direcionado para dentro, e um magneto oposto 38 que possui um pólo sul direcionado para fora e um pólo norte direcionado para dentro.
[054] Os pólos 40 dos magnetos 38 de cada par 32, 34, 36 estão angularmente afastados dos pólos 40 dos magnetos 38 de cada outro par 32, 34, 36. Preferivelmente, como mostrado na Figura 2, os pólos 40 dos magnetos 38 dos pares 32 e 34, e 34 e 36, respectivamente, estão afastados em cerca de 45 graus. Assim, os pólos 40 dos magnetos 38 do par 36 estão afastados em cerca de 90 graus em relação àqueles do par 32. Os inventores acreditam que campos magnéticos de fluxo magnético aproximadamente constante serão obtidos sobre o corte transversal da tubulação 18 a cada par 32, 34, 36 de magnetos opostos. Naturalmente, os pólos 40 dos magnetos 38 dos pares 32, 34, 36 podem estar angularmente afastados por outras magnitudes de ângulo.
[055] É feita agora referencia à Figura 3 dos desenhos, na qual o dispositivo de deflexão magnética 30 inclui um magneto toroidal 41 colocado ao redor da tubulação externa 20. O dispositivo de deflexão magnética inclui ainda dois pares 42, 44 de magnetos 38, semelhantes aos pares de magnetos 32, 34, 36 da Figura 2, os pares 42, 44 e magneto 40 estando longitudinalmente espaçados ao longo da tubulação externa 20, entre parede limítrofe de pressão 26 e a tubulação externa 20.
[056] O dispositivo de deflexão magnética 30 gera um campo magnético no trajeto de escoamento 19 de modo que uma partícula com uma carga, assim como um íon na corrente de fluido refrigerante, e movendo-se com uma velocidade através do campo magnético experimentará uma energia (a energia Lorentz) e será defletida desse trajeto em direção a uma superfície interna da tubulação interna 18.
[057] A Figura 4 dos desenhos mostra parte do meio de definição de trajeto de escoamento 16 do circuito de fluido 14 em corte transversal longitudinal e, salvo outra indicação, os mesmos numerais de referencia utilizados acima são utilizados para designar partes semelhantes. Uma superfície interna da tubulação interna 18, definindo o trajeto de escoamento 19, possui um revestimento de depósito 50 nela. O revestimento de depósito 50 define um leito de depósito de partículas 52 que fornece uma zona de coleta na qual partículas carregadas, ex. isótopos ionizados, podem ser defletidas e embebidas (ou seja, coletadas e retidas) assim para serem removidas da corrente de fluido refrigerante.
[058] O revestimento de depósito 50 compreende uma pluralidade de camadas de materiais que resistem à difusão de partículas totalmente. Numa representação preferível, o revestimento 50 inclui uma camada radialmente mais interna 54 de grafite, definindo uma zona de assentamento de partículas carregadas e fornecendo uma desaceleração das partículas carregadas. A camada 54 pode, no entanto, também ser constituída de qualquer outro material flexível adequado resistente à temperatura. Uma camada intermediaria 56 de cromo é intercalada entre a camada de grafite 54 e uma camada externa 58 de carbonato de silício. A camada de cromo 56 prende os átomos/íons de prata, que mostram uma afinidade com o cromo. Ao invés do cromo, a platina ou uma liga resistente aos danos da radiação, como uma Liga Especial de Cromo, pode ser utilizada. O material da camada 56 tipicamente atrai as partículas carregadas capturadas através da camada 54 de grafite, ou outro material flexível, para a camada 56. o carbonato de silício fornece uma camada de barreira externa 58 para inibir a difusão de isótopos ionizados e outros íons através da parede da tubulação interna 18. Ao invés de carbonato de silício, a camada externa 58 pode se constituir de SiN, SiFC ou diamante.
[059] A parte da tubulação interna 18 que possui o revestimento de depósito 50 (ilustrada na Figura 4) pode se constituir de um elemento de base cilíndrico circular tubular fornecendo um segmento de tubulação que é inserido removível mente no circuito de fluido 14 para formar parte do meio de definição de trajeto de escoamento 16. O elemento de base/segmento da tubulação pode assim ser removido durante o fechamento ou a manutenção do reator, tipicamente quando o revestimento de depósito 50 está saturado com partículas carregadas embebidas, e substituído por outro elemento de base/segmento de tubulação semelhante com um novo revestimento de depósito 50 para a coleta de partículas. A saturação do revestimento de depósito 50 pode ser determinada, por exemplo, numa base prefixada de prazo fixo (ou seja, após a expiração de um número predeterminado de horas de operação do reator) ou por medição ativa de um nível de saturação do revestimento de depósito 50. O elemento de base/segmento da tubulação será tipicamente armazenado a longo prazo.
[060] Numa outra representação da invenção, a camada intermediaria 56 é feita de um material fluido, como por exemplo, mercúrio ou sódio liquido. A instalação nuclear 10 então tipicamente incluirá um meio (não mostrado) para remover o material fluido da camada 56 do revestimento de depósito 50 e substituir o material fluido para tal ou retornar o material fluido ao revestimento de depósito 50. Onde o material fluido é removido do revestimento de depósito 50 para ser restituído a ele, a instalação nuclear 10 tipicamente incluirá um meio de circulação de material fluido (não mostrado), definindo um trajeto de escoamento de material fluido, para a circulação do material fluido, através de um meio secundário de remoção de partículas (não mostrado), do e para o revestimento de depósito 50. O meio secundário de remoção de partículas servirá para remover as partículas coletadas no material fluido da camada 56 do material fluido durante a sua circulação, de modo que o material fluido reposto no revestimento de depósito seja purgado de partículas contaminadoras. O depositante acredita que isso resultará numa maior vida útil do revestimento de depósito e reduzirá a necessidade de fechamento ou manutenção da instalação nuclear 10 para substituir o revestimento de depósito 50 devido à saturação com partículas embebidas. O meio secundário de remoção de partículas pode ser fornecido, por exemplo, por uma zona de coleta de partículas, definida ao longo da extensão do trajeto de escoamento do material fluido, e um meio de deflexão de partículas (tipicamente um dispositivo magnético) colocado em relação de deflexão de partículas com o trajeto de escoamento de material fluido para defletir partículas do material fluido para a zona de coleta de partículas. Por outro lado, o meio secundário de remoção de partículas pode fornecido por um biofiltro, para a remoção de partículas do material de depósito de fluido através de organismos vivos, tipicamente bactérias que, por exemplo, podem consumir as partículas contaminadoras.
[061] Na representação da invenção mostrada na Figura 5 dos desenhos, na qual os mesmos numerais de referencia utilizados acima designam partes semelhantes, uma zona de coleta de partículas carregadas é definida por uma serie de alçapões magnéticos longitudinalmente espaçados 60, colocados numa superfície interna do meio de definição de trajeto de escoamento 16. Aqui, a tubulação interna 18 é omitida daquela parte do circuito de fluido 14 na qual está a zona de coleta de partículas. Na representação mostrada, cada alçapão magnético 60 é constituído por uma formação anelar em forma de U 62, com paredes internas magnéticas 64. As formações anelares 62 em relação espaçada longitudinalmente lado a lado contra uma superfície interna 66 da tubulação externa 20 de modo a se estender circunferencialmente ao redor da tubulação externa 20 e definir canais periféricos longitudinalmente espaçados 68, cada um fornecendo uma passagem continua, ao longo do meio de definição do trajeto de escoamento 16. Os canais 68 são embocados. Um campo magnético é gerado no interior de cada canal 68 por suas paredes internas magnéticas 64 de modo que uma partícula carregada defletida para um canal 68, pelo campo magnético aplicado através do trajeto de escoamento 19, será deslocada ao longo da passagem continua sob a influencia do campo magnético do canal 68 e assim ficará presa no canal relevante 38.
[062] O meio de definição de trajeto de escoamento terá tipicamente um diâmetro interno de entre cerca de 1 metro e cerca de 1,5 metro. Tipicamente, o leito de depósito 52, ou, alternativamente, a disposição de canais 68, se estenderá por entre cerca de 2 vezes a cerca de 5 vezes o diâmetro interno, ou seja, na presente representação se estendendo por cerca de 4 metros, ao longo da extensão do meio de definição de trajeto de escoamento, e se posicionará o mais perto possível de uma saída do vaso reator 12.
[063] Em uso, o fluido refrigerante deixando o vaso reator 12 é alimentado através do circuito de fluido 16 ao longo do trajeto de escoamento 19. O campo magnético que surge do dispositivo de deflexão magnética 30 interage com os produtos com partículas carregadas, de reações de fissão nuclear no vaso reator, que são contidas na corrente de fluido refrigerante e as partículas são defletidas radialmente em direção ao interior dessa forma, na direção do fluxo de fluido refrigerante 28, na direção da superfície interna do meio de definição do trajeto de escoamento 16. As Figuras 6 e 7 dos desenhos ilustram o campo magnético e o campo de energia coerciva, respectivamente, para o dispositivo de deflexão magnética 30 da Figura 3 dos desenhos. As Figuras de 8 a 10 ilustram os trajetos das partículas carregadas defletidas na corrente de fluido refrigerante. As Figuras de 8 a 10 têm apenas propósito ilustrativo, as partículas para cujos trajetos de deflexão são ilustradas sendo partículas simuladas com massas maiores do que as massas atômicas de elementos existentes conhecidos. Pode-se notar que a magnitude da energia experimentada por qualquer partícula carregada em particular, e conseqüentemente o seu grau de deflexão, dependerá da velocidade com a qual a partícula se move através do campo magnético aplicado ao longo do trajeto de escoamento 19 bem como as propriedades da partícula, tais como a massa da partícula, carga/grau de ionização e momento magnético.
[064] Na representação da Figura 4 dos desenhos as partículas defletidas em direção à superfície interna da tubulação interna 18 são impulsionadas para o revestimento de depósito 50. As partículas assentam sobre a camada interna de grafite 54 onde elas são desaceleradas. Algumas partículas são embebidas na camada de grafite 54, enquanto outras passam através da camada 54 para a camada subjacente de cromo 56. Em particular, íons de prata possuem uma afinidade com a camada de cromo 56. Aquelas partículas que se difundem através da camada intermediaria de cromo 56 são finalmente embebidas na camada externa de carbonato de silício 58 e a difusão das partículas carregadas através da tubulação interna 18 é então inibida. Os isótopos ionizados e outros íons são coletados e retidos no leito de depósito de partículas 52 compreendido pelo revestimento de depósito 50 de modo que a corrente de fluido refrigerante do leito de depósito 52 é purgada desses íons ou isótopos contaminadores. Em outra representação da invenção (não mostrada), a parede do meio de definição de trajeto de escoamento é de um material de partículas resistentes à difusão e fornece o leito de depósito sem um revestimento de depósito interno.
[065] Na representação da Figura 5 dos desenhos, uma partícula carregada defletida é impulsionada para um das series de alçapões magnéticos longitudinalmente espaçados 60 numa superfície interna do meio de definição de trajeto de escoamento 16. Aqui a partícula é deslocada num movimento espiral ao longo da passagem continua fornecida pelo canal 68, sob a influencia do campo magnético gerado no interior do canal 68 pelas suas paredes magnéticas internas 64. A corrente de fluido é então da mesma forma purgada de isótopos ionizados e outros contaminadores de partículas carregadas.
[066] O depositante acredita que a instalação nuclear 10 e método da invenção fornecerão um meio efetivo de remoção de contaminadores radioativos prejudiciais de um fluido refrigerante de uma instalação de energia nuclear. Isso, por outro lado, acredita-se, tornará a manutenção da corrente de componentes do circuito de fluido da zona de coleta de partículas/leito de depósito de partículas 52/dispositivo de alçapão magnético 60 da instalação nuclear 10 uma atividade mais segura. Em particular, numa instalação nuclear com um circuito de fluido único no qual o vaso reator e unidade de conversão de energia são colocados em serie, e que opera num ciclo Brayton direto fechado, onde o fluido transmissor/refrigerante do vaso reator passa através da unidade de conversão de energia, acredita-se que o método/dispositivo da invenção minorará a formação de partículas na unidade de conversão de energia e outros componentes da corrente e reduzirá sua necessidade de manutenção. Onde o dispositivo de deflexão magnética 30 inclui eletromagnetos, acredita-se que pulsar o campo magnético aumentará a eficiência da remoção de partículas carregadas do fluido refrigerante. Alem disso, acredita-se que fornecendo pares de magnetos angularmente afastados no dispositivo de deflexão magnética 30, aumenta-se a eficiência da remoção de partículas carregadas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (25)

1. Instalação nuclear (10) incluindo um reator (12), um circuito de fluido (14) que inclui meios (16) que definem um percurso de fluido (19), para circular um fluido refrigerante de reator a partir e para o reator (12), partículas radioativas ionizadas, que são produtos de reações de fissão nuclear, a partir de uma corrente de fluido refrigerante do reator no percurso de fluido, os meios compreendendo uma zona de coleta de partícula definida ao menos ao longo de parte do comprimento do percurso de fluxo, e meio de deflexão de partículas arranjado em uma relação de deflexão de partícula com o percurso de fluxo para desviar partículas carregadas da corrente de fluido refrigerante do reator no percurso de fluido para o interior ou em direção à zona de coleta de partícula caracterizado por (i) o meio de deflexão de partícula ser provido por um arranjo magnético de deflexão (30) para gerar um campo magnético no percurso de fluxo; e (ii) a zona de coleta de partícula compreender um material de deposição no qual as partículas carregadas desviadas estão incrustadas, onde os meios compreendem ainda meios de ionização de partículas (31) dispostos no percurso de fluido acima do meio de deflexão de partícula, para ionizar partículas na corrente de fluido, o meio de ionização de partícula sendo selecionado do grupo consistindo de uma fonte de nêutron, fonte de fóton, fonte de calor e uma fonte de radiação eletromagnética.
2. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o arranjo magnético de deflexão (30) ser adaptado para gerar um campo magnético de fluxo magnético geralmente constante através de uma área de seção transversal, a qual é transversal a uma direção de fluxo da corrente de fluido.
3. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o arranjo magnético de deflexão incluir ao menos dois pares de magnetos opostos (38) arranjados adjacente ao meio que define o percurso de fluxo, os magnetos de um par possuindo pólos de polaridade oposta e os pares sendo arranjados de maneira a possuírem pólos de compensação de angularidade de polaridade semelhante.
4. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por os pólos de polaridade semelhante dos pares de magnetos opostos serem angularmente compensados entre 0 graus e 90 graus.
5. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por os pólos de polaridade semelhante dos pares de magnetos opostos serem compensados em 45 graus.
6. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por os pólos de polaridade semelhante dos pares de magnetos opostos serem compensados em 90 graus.
7. Instalação nuclear de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 caracterizado por o arranjo magnético de deflexão incluir ao menos um arranjo de magneto toroidal (41) ao redor do meio que define o percurso de fluxo.
8. Instalação nuclear de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7 caracterizado por o arranjo magnético de deflexão incluir ao menos um magneto permanente.
9. Instalação nuclear de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7 caracterizado por o arranjo magnético de deflexão incluir ao menos um eletromagneto.
10. Instalação nuclear de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9 caracterizado por o material de deposição formar parte de ao menos um leito de deposição de partícula (52) definido sobre uma superfície interna do meio que define o percurso de fluxo.
11. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 10 caracterizado por ao menos parte de uma parede do meio que define o percurso de fluxo proporcionar o ou cada leito de deposição de partícula (52).
12. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 10 caracterizado por o ou cada leito de deposição de partícula (52) ser provido de um revestimento de deposição (50) sobre uma superfície interna do meio que define o percurso de fluxo.
13. Instalação nuclear de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12 caracterizado por o leito de deposição compreender uma pluralidade de camadas de material resistente a difusão de partícula.
14. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 13 caracterizado por ao menos uma camada do leito de deposição ser compreendida de um material fluido.
15. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 14 caracterizado por incluir meio de circulação de material fluido para circular o material fluido tal que o fluido possa ser removido e substituído do leito de deposição.
16. Instalação nuclear de acordo com a reivindicação 15 caracterizado por o meio de circulação de fluido incluir meio secundário de remoção de partícula para remover partículas coletadas no material fluido do mesmo, após remoção do material fluido a partir de e antes à substituição do material fluido no leito de deposição.
17. Método para remover partículas carregadas de um fluido refrigerante em uma instalação nuclear (10) possuindo um reator (12) e um circuito de fluido (14) que inclui meios (16) definindo um percurso de fluxo que define um percurso de fluido (19) para circular o fluido refrigerante a partir de e para o reator (12), o método incluindo: direcionar uma corrente do fluido refrigerante e que contem partículas radioativas ionizadas junto do percurso de fluido (19); ionizar partículas no fluido refrigerante que não foram ionizadas através dos meios de ionização de partícula (31) dispostos no percurso de fluxo, o meio de ionização de partícula sendo selecionado do grupo consistindo de uma fonte de nêutron, fonte de fóton, fonte de calor e uma fonte de radiação eletromagnética; desviar as partículas no percurso de fluido (19) na direção à jusante dos meios de ionização; e, coletar as partículas desviadas em uma zona de coleta de partículas, caracterizado por (i) o desvio das partículas ser efetuado aplicando um campo magnético através do percurso de fluxo; e, (ii) a zona de coleta de partícula compreender um material de deposição no qual as partículas carregadas desviadas estão incrustadas.
18. Método de acordo com a reivindicação 17 caracterizado pelo material de deposição formar parte de ao menos um leito de deposição de partícula (52) definido sobre uma superfície interna do meio que define o percurso de fluxo.
19. Método de acordo com a reivindicação 18 caracterizado por o leito de deposição compreender uma pluralidade de camadas de material resistente à difusão de partículas.
20. Método de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por incluir, onde o material de deposição é um material fluido, remoção e substituição de material fluido no qual foram coletadas partículas.
21. Método de acordo com a reivindicação 20 caracterizado por incluir circular o material fluido através de meios secundários de remoção de partícula para remover partículas coletadas no material fluido a partir do material fluido.
22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21 caracterizado por a aplicação de campo magnético através do percurso de fluxo incluir arranjar ao menos um magneto permanente em relação de deflexão magnética com o percurso de fluxo.
23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 22 caracterizado por ser gerado um campo magnético de fluxo magnético geralmente constante através de uma seção transversal que é transversal a uma direção de fluxo de corrente de fluido.
24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 23 caracterizado por a aplicação de campo magnético através do percurso de fluxo incluir arranjar ao menos um eletromagneto em relação de deflexão magnética com o percurso de fluxo.
25. Método de acordo com a reivindicação 24 caracterizado por o campo magnético incluir pulsar o campo magnético.
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