ES2263272T3 - Dispositivo para la extraccion de gas en una central nuclear. - Google Patents
Dispositivo para la extraccion de gas en una central nuclear.Info
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Abstract
Central nuclear que comprende un reactor de agua en ebullición o un reactor de agua a presión, comprendiendo la central: - una vasija del reactor en la que está contenido un núcleo de elementos combustibles y que está adaptada para recibir una circulación de refrigerante a través de la vasija del reactor, - un sistema de conductos (4) que comprende una pluralidad de conductos tubulares (4, 4a, 4b) y de partes componentes conectadas a los conductos tubulares, estando dispuesto el sistema de conductos para transportar el refrigerante durante el funcionamiento del reactor, caracterizada porque la central comprende: - un espacio de acumulación de gas (1, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 25) formado en el sistema de conductos y adaptado para alojar una cantidad de gas sustancialmente estacionaria separada del refrigerante, conteniendo la cantidad de gas, gas hidrógeno, que, a la presión y temperatura predominantes, no es condensable, una primera presión parcial del gas hidrógeno predominante en la cantidad de gas, una segunda presión parcial del gas hidrógeno predominante fuera del espacio de acumulación de gas, siendo dicha segunda presión parcial del gas hidrógeno inferior a dicha primera presión parcial del gas hidrógeno, en la que el espacio de acumulación del gas (1, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 25) presenta una abertura (21), y un dispositivo (14) para extraer hidrógeno, comprendiendo el dispositivo un elemento filtrador (20, 20a, 20b), que es permeable al gas hidrógeno y que está dispuesto para cubrir la abertura (21) del espacio de acumulación de gas, en la que la diferencia entre las primera y segunda presiones parciales del gas hidrógeno está adaptada para extraer la parte principal del gas hidrógeno a través del elemento filtrador (20, 20a, 20b).
Description
Dispositivo para la extracción de gas en una
central nuclear.
La presente invención se refiere a una central
nuclear para la extracción de gas según el preámbulo de la
reivindicación 1 del documento
FR-A-2751116. La central generadora
de energía comprende un sistema de conductos a los que se conecta
una pluralidad de componentes tales como válvulas, recipientes, y
líneas de control piloto. Un fluido refrigerante se adapta para que
circule por el sistema de conductos. El sistema de conductos y los
componentes conectados al mismo comprenden espacios en los que, bajo
ciertas condiciones, se puede acumular gas.
Una central nuclear convencional comprende una
vasija del reactor y una pluralidad de elementos combustibles,
dispuestos en el interior de la misma, que contienen el combustible
nuclear. Durante el funcionamiento del reactor, tiene lugar en el
combustible la fisión nuclear. Durante la fisión nuclear, se forma
calor se transporta mediante un fluido refrigerante, como vapor o
agua o mezclas de vapor/agua, posiblemente a través de un generador
de vapor, hasta una turbina conectada a un generador para generar
electricidad. En la central nuclear, un sistema de conductos, que
comprende una pluralidad de conductos tubulares, se dispone para
transportar el fluido refrigerante. Un cierto número de las
denominadas líneas de control piloto se conecta a los conductos
tubulares para guiar al fluido refrigerante mediante, por ejemplo,
válvulas para varias finalidades. Diferentes tipos de recipientes
están conectados asimismo al sistema de conductos, por ejemplo un
recipiente de medición de nivel, una vasija del reactor y una
contención. Los conductos tubulares y las líneas de control piloto
comprenden además curvaturas del tubo. En los conductos tubulares,
en las líneas de control piloto, en las curvaturas de los tubos y
dentro y junto a las válvulas, respectivamente, así como dentro y
junto a las vasijas o recipientes, existe un riesgo de que gases no
condensables que contienen, entre otras cosas, gas hidrógeno y gas
oxígeno, H_{2} y O_{2}, puedan acumularse en ciertos espacios y
de que se alcancen contenidos de 2H_{2} + O_{2} que hagan
posible la deflagración o la detonación. A estos espacios se
referirá a continuación con el término "espacios de acumulación de
gas".
Los gases no condensables se forman durante el
funcionamiento del reactor, entre otras cosas a causa de la
descomposición del agua. Los gases no condensables se transportan
fuera del reactor con la ayuda del fluido refrigerante. En los casos
en los que se produce un fluido refrigerante sustancialmente
estacionario en forma de vapor en un espacio de acumulación de gas,
el vapor se condensa debido a la emisión de calor hacia los espacios
colindantes, reduciéndose la temperatura del mismo. Durante la
condensación del vapor, el gas oxígeno y el gas hidrógeno se
acumulan en el espacio de acumulación de gas. Mediante escurrimiento
del condensado desde el espacio de acumulación de gas hasta un punto
dispuesto más bajo en el sistema de conductos, se aporta más vapor
que se condensa, enriqueciéndose el gas oxígeno y el gas hidrógeno
en el espacio de acumulación de gas.
Un conducto tubular que se expone
particularmente en la central nuclear se adapta para aliviar la
presión de la vasija del reactor en el caso de, por ejemplo, una
perturbación en el servicio de la turbina o cuando se desea realizar
un disparo del reactor. A este fin, se montan válvulas, posiblemente
a través de líneas de control piloto, en dicho conducto. Las líneas
de control piloto pueden ser relativamente largas, por ejemplo de 2
a 6 m. Cuando el espacio de acumulación del gas sucede en una línea
de control piloto, a causa de que las válvulas están cerradas y que
por tanto que el refrigerante está estacionario, dicho espacio puede
extenderse relativamente.
En los casos en los que el gas hidrógeno y el
gas oxígeno se encienden y por tanto alcanzan la deflagración o la
detonación, pueden producirse daños. El daño puede originar
deformaciones del espacio de acumulación de gas hasta tal punto que
pueden producirse fugas internas o externas. Por ejemplo, puede
producirse una fuga en una válvula de control para la denominada
válvula de seguridad en el sistema de conductos de la central
nuclear. En el peor de los casos, una detonación que genere daños a
dicha válvula puede, perjudicar la seguridad de la central nuclear.
Otro ejemplo de daño perjudicial para la seguridad del reactor
ocurre cuando un recipiente de medición de nivel resulta dañado.
Esto puede proporcionar una indicación incorrecta del nivel en el
recipiente de medición de nivel y por tanto una pérdida o un fallo
de suministro de refrigerante.
Para prevenir concentraciones demasiado altas de
2H_{2} + O_{2}, que es un gas detonante, y de las detonaciones
causadas por el mismo, es sabida la disposición de diferentes tipos
de dispositivos recombinadores asociados con los espacios de
acumulación de gas.
La patente US nº 5.592.521 da a conocer un
dispositivo recombinador en una central nuclear. El dispositivo
recombinador comprende un primer canal, en dentro del mismo
comprende una pluralidad de canales, y un segundo canal. Un primer
subflujo pasa a través del primer canal y un segundo subflujo pasa a
través del segundo canal. Las paredes de primer canal están
provistas de un recubrimiento catalítico. El calor originado por la
reacción catalítica en el primer canal se transfiere al segundo
canal, calentándose así el gas en el segundo canal para facilitar
una recombinación del gas hidrógeno con el gas oxígeno. El segundo
canal comprende por lo menos un elemento de ignición, que también se
calienta con el calor procedente del primer canal.
El inconveniente de la utilización de diferentes
tipos de dispositivos recombinadores radica en que éstos requieren
una temperatura relativamente alta, superior a 700ºC para funcionar
de manera eficiente. En una central nuclear en la que dichos
dispositivos recombinadores deben utilizarse, prevalece una
temperatura comprendida entre 20 y 500ºC, pero sustancialmente entre
100 y 300ºC. Por consiguiente, la temperatura en los espacios de
acumulación de gas es considerablemente inferior a la temperatura
que se requiere para que funcione el dispositivo recombinador. Para
alcanzar una temperatura suficientemente alta, los elementos de
ignición se calientan normalmente de forma continua de un modo u
otro, por ejemplo mediante energía eléctrica. El calentamiento con
energía eléctrica implica que el suministro de electricidad debe
asegurarse para que el dispositivo recombinador funcione
satisfactoriamente.
Otro inconveniente de los dispositivos
recombinadores es debido a que se forma un recubrimiento en las
paredes del dispositivo recombinador durante el funcionamiento. El
recubrimiento puede estar constituido, por ejemplo, por óxidos
formados a causa del calor de la reacción. Las paredes del
dispositivo recombinador pueden recubrirse asimismo con óxidos de
varias clases que se forman en otros lugares en el sistema de
conductos y se transportan al dispositivo recombinador con el
refrigerante. Incluso unas pequeñas cantidades de recubrimiento
originan una reducción de la capacidad de recombinación del
dispositivo recombinador. Esto se debe a que la superficie activa
del dispositivo recombinador se reduce al mismo ritmo que el
recubrimiento aumenta. Además, los dispositivos recombinadores
precisan de algún tipo de dispositivos de ignición para conseguir la
ignición del gas detonante. Estos dispositivos de ignición son
sensibles a los contaminantes puesto que se basan en una reacción
superficial que se está creando.
El documento SE 464 487 de a conocer un
dispositivo en las válvulas o los conductos para transporte de
líquido o vapor en el que existe un riesgo de que se forme gas
detonante. El dispositivo comprende un cuerpo de material
recombinador para recombinar el gas detonante originado. El cuerpo
recombinador es una espiral o una red o una placa con efecto
catalítico.
En las industrias químicas y petroquímicas es
conocida asimismo la limpieza de gases y la producción de gas
hidrógeno limpio mediante la extracción de gas hidrógeno,
respectivamente, con la ayuda de varias clases de membrana.
La patente US nº 5.149.420 da a conocer un
procedimiento para el recubrimiento electrolítico o chapeado de un
metal con paladio. El metal consiste, por ejemplo, en niobio,
vanadio, zirconio o tántalo en forma pura o en aleaciones con una o
más de dichas sustancias. El metal chapeado con paladio es útil para
la extracción del gas hidrógeno, en por lo menos entre 185 y
400ºC.
La patente US nº 5.215.729 da a conocer una
membrana tubular para purificar hidrógeno o, alternativamente,
extraer hidrógeno de una mezcla de hidrógeno. La membrana tubular
comprende una parte metálica que está recubierta en una de sus caras
o en ambas caras con paladio, o una aleación de paladio, o de
platino.
El documento
FR-A-2 751 116 da a conocer una
central nuclear que comprende un edificio de contención construido
con hormigón y adaptado para contener una vasija del reactor y los
generadores de vapor. El reactor es un reactor de agua a presión,
PWR. En la contención existe además un circuito primario para el
refrigerante que circula a través del reactor y para los generadores
de vapor. El objetivo de la técnica dada a conocer consiste en
proporcionar unos medios para tratar el gas hidrógeno después de un
accidente, y más concretamente, después de una rotura en un conducto
del circuito primario. Consecuentemente, el documento
FR-A-2 751 116 instruye sobre cómo
proceder con un fluido que puede contener hidrógeno cuando el
refrigerante, después de un accidente, se escapa del circuito
primario y va a parar al espacio interior del edificio de
contención. El fluido se transporta entonces haciéndolo salir de la
contención hasta una instalación con un dispositivo filtrador. La
instalación con el dispositivo filtrador es una unidad separada
dispuesta en el exterior del edificio de contención.
La presente invención se refiere a una central
como la que se ha definido inicialmente caracterizada por presentar
las características de la reivindicación 1 y provista de un
dispositivo en un sistema de conductos o componentes conectados al
mismo. Más particularmente, el dispositivo sirve para la extracción
de gases no condensables de una mezcla de gas sustancialmente
estacionaria en un espacio de acumulación de gas del tipo descrito
en el apartado anterior. Los gases no condensables contienen, por
ejemplo, gas hidrógeno y gas oxígeno y pueden, por ejemplo,
liberarse continuamente desde un fluido refrigerante que por
ejemplo, contiene agua y/o vapor.
El dispositivo según la presente invención
comprende un elemento filtrador que, por ejemplo, es una membrana en
forma de disco. La membrana puede, por ejemplo, realizarse según el
procedimiento descrito en la patente US nº 5.149.420. Sin embargo,
la invención no se limita de ningún modo a la utilización de la
membrana descrita en la patente US nº 5.149.420.
El elemento filtrador está dispuesto en el
sistema de conductos o en los componentes conectados al mismo y, en
el espacio de acumulación de gas, con una primera cara del elemento
encarada hacia dentro hacia el espacio. En la primera cara, una
primera presión parcial prevalece en el gas(es) que se
ha(n) de extraer de la mezcla de gas acumulada. Además, el
elemento filtrador está dispuesto con una segunda cara encarada
hacia fuera hacia los espacios colindantes del sistema de conductos
y los componentes conectados al mismo, respectivamente. Los espacios
colindantes constituyen un volumen grande y ventilado en el que no
se permite que se forme una presión parcial alta de los gases en
cuestión. En esta segunda cara, se adapta una segunda presión
parcial para que predomine sobre la primera presión parcial. Con la
ayuda de la diferencia entre la primera y la segunda presión
parcial, la parte principal de los gases no condensables se extrae
de la mezcla de gas acumulada en el espacio de acumulación de gas
saliendo y pasando por el elemento filtrador.
Según una forma de realización alternativa, el
elemento filtrador comprende uno(s) elemento(s)
tubulares, por ejemplo del tipo mencionado en la patente US nº
5.215.729. El elemento tubular se adapta para que se extienda hacia
o dentro de la mezcla de gas sustancialmente estacionaria en el
espacio de acumulación de gas. El elemento tubular presenta una
superficie permeable al líquido relativamente grande en comparación
con el espacio que requiere. La invención no queda limitada de
ningún modo a la utilización del elemento tubular descrito en la
patente US nº 5.215.729.
La ventaja de la presente invención es que el
dispositivo que comprende el elemento filtrador puede extraer
continuamente los gases no condensables de la mezcla de gas
sustancialmente estacionaria. Sólo se precisa la diferencia entre la
presión parcial que es inherente a la central nuclear para conseguir
la extracción a través del elemento filtrador.
Otra ventaja es que la fiabilidad es alta en el
dispositivo según la presente invención en comparación con la
fiabilidad de los dispositivos recombinadores reconocidos en una
aplicación correspondiente. El dispositivo según la presente
invención no es tan sensible a los contaminantes como dispositivo
recombinador convencional puesto que no se precisa reacción
catalítica. Además, el elemento filtrador se puede proteger mediante
una parte protectora de manera que el recubrimiento de contaminantes
se reduce. Además, es una ventajoso que el dispositivo extraiga
gases no condensables, comprendido el gas hidrógeno, de manera
eficiente y a un intervalo de temperatura relativamente bajo en
comparación con el intervalo de temperatura de los dispositivos
recombinadores convencionales, que comprende por lo menos el
intervalo de temperatura comprendida entre 185 y 400ºC. Además,
según la presente invención, no se requiere un caldeo continuo del
dispositivo, para conseguir la extracción de los gases no
condensables. Sin embargo, puede ser deseable calentar el
dispositivo según la presente invención cuando se extrae gas a
niveles de temperatura en el intervalo comprendidos entre 20 y 150ºC
para aumentar la velocidad de extracción.
La presente invención se explicará a
continuación con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos
adjuntos.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente una central
nuclear de agua en ebullición, que comprende un sistema de conductos
y componentes conectados al mismo.
La Figura 2 ilustra esquemáticamente una central
nuclear de agua a presión, que comprende un sistema de conductos y
componentes conectados al mismo.
La Figura 3 ilustra un ejemplo esquemático de
una válvula en la que se disponen dispositivos según la presente
invención.
La Figura 4a ilustra una vista superior de un
dispositivo según la presente invención.
La Figura 4b ilustra, en una sección
A-A de la Figura 4a, una primera forma de
realización según la presente invención que comprende un elemento
filtrador diseñado como una membrana en forma de disco.
La Figura 5 ilustra, en una sección
A-A de la Figura 4a, una segunda forma de
realización según la presente invención que comprende un elemento
filtrador diseñado como una membrana en forma de disco.
La Figura 6 ilustra, en una sección
A-A de la Figura 4a, una tercera forma de
realización según la presente invención que comprende un elemento
filtrador diseñado como una pluralidad de membranas tubulares.
La Figura 7a ilustra, en una vista lateral, una
cuarta forma de realización según la presente invención.
La Figura 7b ilustra, en una sección
B-B de la Figura 7a, una forma de realización según
la presente invención en la que un elemento filtrador está diseñado
como una membrana anular.
La Figura 1 ilustra una central nuclear de agua
en ebullición. La central nuclear comprende una vasija del reactor 1
en la que está dispuesto un núcleo 2 de elementos con combustibles
que contienen combustible nuclear. Unas barras de control 3
insertables desde abajo están dispuestas en el núcleo 2 para
controlar la fisión nuclear. Un fluido refrigerante se adapta para
que circule por el interior de la vasija del reactor 1 para extraer
el calor formado como resultado de la fisión nuclear. Por
consiguiente, en esta central nuclear el vapor se produce mediante
la ebullición del refrigerante. La temperatura del vapor es
aproximadamente 286ºC. El vapor pasa por un conducto tubular 4a
hasta una turbina 5 que está conectada a un generador 6 para generar
electricidad. La vasija del reactor 1 está dispuesta en el interior
del edificio de contención 7 mientras que la turbina 5 está
dispuesta en el exterior del mismo.
La Figura 2 ilustra una central nuclear de agua
a presión. Como en las centrales nucleares de agua en ebullición,
dicha central comprende una vasija del reactor 1 con un núcleo 2 de
elementos combustibles que contienen combustible nuclear. Además, un
número de barras de control 3 insertables desde arriba están
dispuestas en el núcleo 2 para controlar la fisión nuclear. Un
fluido refrigerante se adapta para que circule por el interior de la
vasija del reactor 1 para extraer el calor formado por la fisión
nuclear. En el reactor de agua a presión, la presión es
considerablemente más alta que en el reactor de agua en ebullición.
No se forma vapor en el reactor de agua a presión. El vapor se
produce con la ayuda de un generador de vapor 15. De la misma manera
que en la central nuclear de agua en ebullición, el vapor transporta
a través de un conducto tubular 4a hasta una turbina 5 que está
conectada a un generador 6. La vasija del generador 1 y el generador
de vapor 15 están dispuestos en un edificio de contención 7 mientras
que la turbina 5 está dispuesta en el exterior del mismo.
La Figura 1 ilustra una pluralidad de válvulas 8
y una línea de control piloto 9 conectadas al conducto tubular 4a.
Además, un recipiente de medición de nivel 10, un dispositivo de
condensación 11 y una bomba 12 están conectados al sistema de
conductos 4. La Figura 2 ilustra una válvula 8 conectada a un
conducto tubular 4b. Además, dos bombas 12, un depósito de
mantenimiento de la presión 16, un recipiente para medición de nivel
10 y un sensor 25 están conectados al sistema de conductos 4. Entre
otras cosas, en dichos conductos tubulares 4a, 4b, 9, comprendidos
en el sistema de conductos 4, y en los componentes 8, 10, 11, 12,
16, 25, pueden originarse los espacios de acumulación de gas
definidos en el apartado del tipo anterior. Para evitar que se
formen concentraciones perjudiciales de gases no condensables,
particularmente de gas hidrógeno y de gas oxígeno en los espacios de
acumulación de gas, un dispositivo según la presente invención se
dispone en los espacios de acumulación de gas. El dispositivo según
la presente invención se designa utilizando el número de referencia
14.
En las Figuras 1 y 2, las válvulas 8 están
dispuestas para permitir el alivio de presión de la vasija del
reactor 1 cuando se cierra el paso de la circulación del vapor hacia
la turbina 5. Cuando se restringe la circulación del vapor hacia la
turbina 5, el vapor en el conducto tubular 4a en el reactor de agua
en ebullición según la Figura 1 se hace pasar a través de un
conducto de descarga 17 hasta una balsa de condensación 18. En el
reactor de agua a presión según la Figura 2, el vapor no radiactivo
se hace pasar por el conducto tubular 4a saliendo a la atmósfera
colindante (no representada).
La Figura 3 ilustra un ejemplo simplificado de
una válvula convencional 8, por ejemplo conectada a un conducto
tubular 4a que, comprende unos dispositivos 14 para la extracción de
gas. La válvula 8 comprende además un elemento de válvula 19 cerrado
que es deslizable axialmente para cerrar y abrir respectivamente, un
canal de circulación 4c. Los gases que, a la presión y temperatura
dominantes no son condensables pueden acumularse en el canal de
circulación 4c cuando allí está presente una mezcla de gas
sustancialmente estacionaria. En ese caso, el canal de circulación
4c es un espacio de acumulación de gas. La pared de la válvula 8
está provista de dos aberturas 21. En cada una de estas aberturas 21
está montado el dispositivo 14 que comprende un elemento filtrador
20. El dispositivo 14 elegido en la forma de realización se
representa con más detalle en la Figura 5.
La Figura 4a ilustra, en una vista superior, el
dispositivo 14 dispuesto en una parte del conducto tubular 4a, 4b o
9 en sistema de conductos 4 que comprende un espacio potencial de
acumulación de gas. El dispositivo 14 se representa con mayor
detalle en la Figura 4b en la que se representa una sección
A-A de la Figura 4a. El dispositivo 14 comprende un
elemento filtrador en forma de una membrana que presenta la forma de
disco 20 que es permeable a los gases no condensables, por lo menos
al gas hidrógeno. La membrana 20 se adapta para cubrir una abertura
21 dispuesta para este fin en el sistema de conductos 4. La abertura
21 está dispuesta en una parte 4d conectada al sistema de conductos
4. La membrana 20 está fijada al sistema de conductos 4 a través de
un soporte 22 que comprende una primera y una segunda partes del
soporte 22a, 22b.
La primera parte del soporte 22a está fijada al
sistema de conductos 4 de forma estanca al gas mediante, por
ejemplo, soldadura. La primera parte del soporte 22a presenta una
forma arbitrariamente geométrica y está provista de un primer
orificio pasante 22c. La forma de la primera parte del soporte 22a
se corresponde, por lo menos en la conexión al sistema de conductos
4, con la forma geométrica del borde que rodea a la abertura 22. La
segunda parte del soporte 22b presenta además una forma
geométricamente arbitraria y está provista de un segundo orificio
pasante
22d.
22d.
En la forma de realización, el segundo orificio
22d está dispuesto con un área de sección transversal que disminuye
en la dirección del flujo del gas extraído. Un primer rebaje 22e se
realiza en la segunda parte del soporte 22b para fijar la membrana
20. Preferentemente, la forma geométrica del rebaje 22e está
adaptada a la forma geométrica de la membrana 20 para circundar la
membrana total o parcialmente. Un segundo rebaje 22f se forma
corriente abajo del primer rebaje 22e para recoger el gas extraído a
través de la membrana 20 antes de que el gas salga a través del
orificio del segundo agujero 22d que está dispuesto en un lado de la
segunda parte del soporte 22b que está encarada hacia el lado
contrario de la primera parte del soporte 22a, que en adelante se
denominará lado externo. Disponiendo la parte corriente abajo del
segundo orificio 22d con un área de sección transversal
relativamente pequeña, el riesgo de daño externo a la membrana 20 se
reduce.
La segunda parte del soporte 22b se fija a la
primera parte del soporte con una junta que comprende un elemento de
conexión 22g, por ejemplo un tornillo, y un elemento de fijación
22h, por ejemplo una tuerca.
La membrana 20 se fija entre la primera y la
segunda partes del soporte 22a, 22b de manera que por lo menos cubre
una abertura, formada por la abertura 21 y los respectivos orificios
pasantes 22c y 22d, en el dispositivo 14. En una forma de
realización alternativa (no representada), el rebaje 22e, que
circunda total o parcialmente la membrana 20 está dispuesto en la
primera parte del soporte 22a o parcialmente en la primera parte del
soporte 22a y parcialmente en la segunda parte del soporte 22b.
Para proteger a la membrana 20 de los
recubrimientos de clases diferentes, la membrana puede estar
provista de una pieza de protección separada de la membrana. En la
forma de realización según la presente invención representada en la
Figura 4b, este elemento adicional se representa con los números de
referencia 27a, 27b. La pieza de protección 27a se dispone tocando a
la membrana 20 y es una hoja metálica perforada o sinterizada
porosamente o una malla metálica. La hoja metálica o la malla
metálica es, por ejemplo, de acero inoxidable. La pieza de
protección 27a se adapta además para reducir el riesgo de que una
posible descomposición de la membrana 20 origine que partes de la
misma vayan a parar al fluido refrigerante. La pieza de protección
27a está, por ejemplo, circundada por un elemento de
estanqueización 27b mediante el cual se fija entre la primera y la
segunda partes del soporte 22a, 22b. Preferentemente, la pieza de
protección 27a se monta de tal manera que pueda reemplazarse o
limpiarse y montarse de nuevo.
La Figura 5 ilustra una forma de realización
según la presente invención en la que la pieza tubular 4d asociada
con el sistema de conductos 4 es más estrecha y más alargada que la
representada en la Figura 4b. La forma de realización según la
Figura 5 comprende, exactamente como la forma de realización
representada en las Figura 4a, 4b, la primera y la segundas parte
del soporte 22a, 22b. La diferencia radica en que el primer orificio
21c se extiende corriente abajo mediante un rebaje 22i. El objetivo
del rebaje 22i es hacer posible la recogida del gas que se ha de
extraer de tal manera que se le da al gas la posibilidad de ser
extraído sobre una superficie de la membrana 20 tan grande como sea
posible. La segunda parte del soporte 22b comprende el rebaje 22e
que se adapta para que circunde la parte principal de la membrana
20. El segundo orificio 22d se adapta para abrirse hacia fuera
excéntricamente hacia el lado exterior de la segunda parte del
soporte 22b. El segundo orificio 22d dispuesto excéntricamente se
representa también con líneas a trazos de la Figura 4a.
En el caso de que la temperatura en el espacio
de la acumulación del gas sea baja, es decir de 20 a 150ºC, puede
ser conveniente calentar el elemento filtrador para incrementar su
capacidad de extracción de los gases no condensables,
particularmente del gas hidrógeno. Una forma de realización de dicho
caldeo se representa en la Figura 5. La forma de realización
comprende un contenedor 28 divisible, conductor del calor, que está
dispuesto circundando al soporte 22. El contenedor 28 está conectado
a una fuente de energía 30 de la que obtiene la energía eléctrica
necesaria para el caldeo.
La Figura 6 ilustra una forma de realización
según la presente invención en la que el elemento filtrador 20 se
realiza en forma de una pluralidad de membranas tubulares 20a cada
una de las cuales es permeable a los gases no condensables, por lo
menos al gas hidrógeno. Las membranas tubulares 20a están dispuestas
cada una de ellas con una abertura hacia una placa superior en forma
de disco 24 común a todos los elementos tubulares 20a. Desde la
placa superior 24, las membranas tubulares 20a se extienden hacia el
potencial espacio de acumulación de gas con un extremo cerrado. En
la placa superior 24 está dispuesta una pluralidad de orificios
pasantes 23, cuya dirección axial y la extensión de la dirección
radial se corresponden sustancialmente con la dirección axial y el
extremo abierto de los elementos tubulares 20a. La placa superior 24
está montada en el sistema de conductos 4 mediante un soporte 22 de
manera que se corresponde con la membrana 20 representada en la
Figura 4b. De esta manera la placa superior 24 adopta una posición
en el soporte 22 correspondiente a la de la membrana 20. El gas no
condensable, extraído a través de las membranas tubulares 20a, se
hace pasar hacia el lado exterior de la segunda parte del soporte
22b a través de las aberturas 23 y del segundo orificio 22d.
De la misma manera que en la forma de
realización según la Figura 5, la forma de realización según la
Figura 6 puede complementarse con un dispositivo para calentar el
elemento filtrador. La forma de realización representada en la
Figura 6 comprende una espiral conductora del calor 28 que está
dispuesta en el interior de una de las membranas tubulares 20a. De
la misma manera que en la forma de realización según la Figura 5, la
espiral conductora del calor 28 se conecta a una fuente de energía
30 para obtener de la misma la energía eléctrica necesaria para el
caldeo.
Además, la forma de realización según la Figura
6 comprende un elemento adicional en forma de pieza protectora con
la misma función que la pieza protectora 27a, 27b descrita haciendo
referencia a la Figura 4b. La forma de realización según la Figura 6
comprende una pieza de protección en forma de una contenedor 29 que
por ejemplo, consiste en una hoja de metal perforada o de metal
sinterizado porosamente o de una malla metálica. El contenedor de
protección 29 está dispuesto de manera que circunde las membranas
tubulares 20a para protegerlas contra el recubrimiento y para evitar
que una posible descomposición de las mismas permita que partes de
las mismas se incorporen al fluido refrigerante. El contenedor de
protección 29 está provisto de un borde de apertura 29a en forma de
brida, mediante el cual se fija entre la primera y la segunda partes
del soporte 22a, 22b de una manera correspondiente a la placa
superior 24.
Además, la Figura 6 ilustra una membrana tubular
20a que es considerablemente más corta que las otras. Las longitudes
respectivas de las membranas tubulares 20a pueden diferir
opcionalmente de esta forma de realización según la presente
invención. Las membranas tubulares 20a puede variarse, de una a una
pluralidad.
La Figura 7a ilustra, en una vista lateral, otra
forma de realización según la presente invención. Esta forma de
realización se representa con mayor detalle en la Figura 7b que
muestra una sección B-B de la Figura 7a. El
dispositivo 14 comprende un elemento filtrador en forma de una
membrana anular 20b que es permeable a los gases no condensables,
por lo menos al gas hidrógeno. La membrana anular 20b está conectada
al sistema de conductos 4 entre dos extremos tubulares de manera que
constituye las paredes en la parte relevante del sistema de
conductos 4. La membrana anular 20b está sujetada mediante un par de
piezas en forma de disco, bridas 26, y una brida 26 está dispuesta
en el extremo respectivo del tubo, por ejemplo mediante soldadura.
La membrana anular 20b está fijada entre las bridas 26
interconectando las bridas 26 mediante una junta que comprende un
elemento de conexión 22g, por ejemplo un perno con tuercas en ambas
cabezas, y un elemento de fijación 22h, por ejemplo una tuerca. Las
bridas respectivas 26 están diseñadas como discos con una sección
transversal arbitraria y con un orificio pasante 26a en cada uno de
ellas. La dirección axial y la forma geométrica del orificio 26a
corresponde a la dirección axial y al área del orificio,
respectivamente, del conducto tubular 4a, 4b.
La forma de realización representada en la
figura 7b está provista además de una pieza de protección 31 de
forma anular dispuesta corriente abajo de la membrana anular 20b. El
objetivo de la pieza de protección 30 es reducir el riesgo del daño
externo de la membrana anular 20b. La pieza de protección 31 está
provista de una abertura 31a para hacer salir el gas extraído a
través de la membrana anular 20b. La pieza protectora es, por
ejemplo, de acero inoxidable. Por supuesto, la forma de realización
puede estar provista también de una pieza de protección (no
representada), dispuesta aguas arriba de la membrana anular 20b, con
la misma función que la pieza de protección 27a descrita en la
Figura 4b o la pieza de protección 29 descrita en la Figura 6.
En las Figuras 4 a 7, las formas de realización
representadas en el dispositivo 14 según la presente invención están
conectadas a un espacio de acumulación de gas en forma de un
conducto tubular 4a, 4b, 9 en el sistema de conductos 4. Las formas
de realización representadas en las Figuras 4b, 5, 6 pueden, por
supuesto, asociarse asimismo con válvulas 8, recipientes 1, 7, 14,
16, curvaturas de tuberías, y otros componentes tales como, por
ejemplo, los designados con los números 10, 11, 12 en las figuras 1
y 2 y en otros espacios potenciales de acumulación de gas. Los
dispositivos 14 se montan entonces en las aberturas 21, dispuestos
en estas piezas de una manera correspondiente a la disposición de
los dispositivos 14 en la válvula 8 en la Figura 3.
El gas extraído a través del elemento filtrador
20, 20a, 20b, en las formas de realización descritas anteriormente
se expele a la atmósfera colindante y allí pasa a ser
inofensivo.
Claims (11)
1. Central nuclear que comprende un reactor de
agua en ebullición o un reactor de agua a presión, comprendiendo la
central:
- -
- una vasija del reactor en la que está contenido un núcleo de elementos combustibles y que está adaptada para recibir una circulación de refrigerante a través de la vasija del reactor,
- -
- un sistema de conductos (4) que comprende una pluralidad de conductos tubulares (4, 4a, 4b) y de partes componentes conectadas a los conductos tubulares, estando dispuesto el sistema de conductos para transportar el refrigerante durante el funcionamiento del reactor, caracterizada porque la central comprende:
- -
- un espacio de acumulación de gas (1, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 25) formado en el sistema de conductos y adaptado para alojar una cantidad de gas sustancialmente estacionaria separada del refrigerante, conteniendo la cantidad de gas, gas hidrógeno, que, a la presión y temperatura predominantes, no es condensable, una primera presión parcial del gas hidrógeno predominante en la cantidad de gas, una segunda presión parcial del gas hidrógeno predominante fuera del espacio de acumulación de gas, siendo dicha segunda presión parcial del gas hidrógeno inferior a dicha primera presión parcial del gas hidrógeno, en la que el espacio de acumulación del gas (1, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 25) presenta una abertura (21), y un dispositivo (14) para extraer hidrógeno, comprendiendo el dispositivo un elemento filtrador (20, 20a, 20b), que es permeable al gas hidrógeno y que está dispuesto para cubrir la abertura (21) del espacio de acumulación de gas, en la que la diferencia entre las primera y segunda presiones parciales del gas hidrógeno está adaptada para extraer la parte principal del gas hidrógeno a través del elemento filtrador (20, 20a, 20b).
2. Central según la reivindicación 1,
caracterizada porque el elemento filtrador presenta la forma
de una membrana en forma de disco (20).
3. Central según la reivindicación 1,
caracterizada porque el elemento filtrador presenta la forma
de una o más membranas tubulares (20a) en la que cada una de las
membranas tubulares (20a) comprende un extremo abierto y un extremo
cerrado y en el que el extremo abierto del elemento tubular está
conectado a un orificio pasante (23) correspondiente en una placa
superior (24) y en la que el extremo cerrado de la membrana tubular
está dispuesto extendiéndose en el espacio de acumulación del
gas.
4. Central según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento
filtrador (20, 20a) está conectado al espacio de acumulación del gas
mediante un soporte (22), comprendiendo el soporte una primera y una
segunda partes del soporte (22a, 22b), comprendiendo la primera
parte del soporte un primer orificio pasante (22c), comprendiendo la
segunda parte del soporte un segundo orificio pasante (22d), estando
la primera parte del soporte (22a) fijada al espacio de acumulación
del gas de manera que el primer orificio (22c) solapa por lo menos
parcialmente la abertura (21), estando la primera parte del soporte
fijada a la segunda parte del soporte de manera que el segundo
orificio (22d) solapa por lo menos parcialmente el primer orificio
(22c), estando el elemento filtrador (20) y la placa superior (24),
respectivamente, dispuestos entre las primera y segunda partes del
soporte (22a, 22b) cubriendo por lo menos el primer orificio
(22c).
5. Central según la reivindicación 4,
caracterizada porque la primera y/o la segunda partes del
soporte (22a, 22b) está/n provista/s de un rebaje (22e) que presenta
una forma geométrica arbitraria, estando el elemento filtrador (20)
y la placa superior, respectivamente, fijadas al soporte (22)
estando dispuestas en el rebaje (22e), y porque la segunda parte
(22b) está unida a la primera parte (22a) mediante una junta (22g,
22h)
6. Central según la reivindicación 2,
caracterizada porque la forma geométrica del rebaje (22e)
corresponde a la forma geométrica de la membrana en forma de disco
(20) y de la placa superior (24), respectivamente.
7. Central según la reivindicación 1,
caracterizada porque el elemento filtrador está conformado
como una membrana anular (20b).
8. Central según la reivindicación 7,
caracterizada porque la membrana anular (20b) está dispuesta
de manera fija entre los extremos de un elemento tubular (4a, 4b, 9)
mediante una pieza en forma de disco (26) que está conectada de
manera estanca al gas a cada extremo del tubo y en la que las piezas
en forma de disco (26) están interconectadas mediante un elemento de
interconexión (22g, 22h), estando provistas cada una de las piezas
en forma de disco (26) de un orificio pasante (26a), cuya dirección
axial respectiva es por lo menos sustancialmente igual a la
dirección axial del elemento tubular, y en la que la membrana anular
(20b), las piezas en forma de disco (26) y el elemento tubular (4a,
4, 9) forman conjuntamente un cuerpo hueco que se extiende en la
dirección axial.
9. Central según la reivindicación 3, 4 ó 5,
caracterizada porque comprende una espiral conductora del
calor que está dispuesta en el elemento tubular (20a) y en la que la
espiral (28) está conectada a una fuente de energía (30).
10. Central según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizada porque comprende un contenedor conductor del
calor (29) que está adaptado para circundar al soporte (22) y en la
que el contenedor (29) está conectado a una fuente de energía
(30).
11. Central según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende
una pieza de protección (27a, 29, 31) dispuesta corriente arriba y/o
corriente abajo del elemento filtrador (20, 20a, 20b).
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