ES2302769T3 - Conjunto de combustible. - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de combustible (1) que comprende: una tobera inferior (4) dispuesta sobre una placa de núcleo inferior de un reactor nuclear; una tobera superior (3) con un resorte de presión (9) para solicitar dicha tobera inferior (4) contra la placa de núcleo inferior; una pluralidad de tubos de guía (2) de barras de control que guían las barras de control, una vez que han pasado a través de dicha tobera superior (3), hacia la placa de núcleo inferior; una pluralidad de rejillas (5, 6, 7) dispuestas sobre dichos tubos de guía (2) de las barras de control; una pluralidad de barras de combustible (8) retenidas por dichas rejillas (5, 6, 7) para que estén sustancialmente paralelas a dichos tubos de guía (2) de las barras de control; un amortiguador similar a un tubo delgado (20) formado en cada uno de dichos tubos de guía (2) de las barras de control, para reducir la velocidad de caída de una de las correspondientes barras de control; un tornillo (14) de un dedal que conecta cada uno de dichos tubos de guía (2) de las barras de control con dicha tobera inferior (4); y un agujero de evacuación (15) formado de manera que se extiende a través de dicho tornillo (14) del dedal, cuyo conjunto de combustible se caracteriza porque dicho amortiguador (20) tiene una porción de diámetro grande en una parte inferior del mismo, con prácticamente el mismo diámetro que aquel de cada uno de dichos tubos de guía (2) de las barras de control, y un diámetro d de dicho agujero de evacuación (15) se encuentra dentro del intervalo de 0,04D < d < 0,08D en donde D es el diámetro interior de la porción de diámetro grande.
Description
Conjunto de combustible.
La presente invención se refiere a un conjunto
de combustible utilizado en un reactor nuclear.
Un ejemplo de un reactor nuclear ampliamente
utilizado hoy día para la generación de energía incluye un reactor
de agua a presión (referido de aquí en adelante como "PWR"). Un
conjunto de combustible empleado por el PWR se describe en la
Solicitud EP-A-0 971 364 de esta
misma entidad solicitante. Dicho conjunto de combustible es en
general un conjunto de combustible sin vaina y sin tubo envolvente.
La estructura del conjunto de combustible sin vaina será descrita de
forma breve. Toberas superior e inferior que tienen cada una de
ellas una pluralidad de agujeros de flujo de refrigerante están
conectadas entre sí con una pluralidad de tubos de guía de las
barras de control que se extienden paralelamente entre sí.
Más concretamente, los extremos superiores de
los tubos de guía de las barras de control, es decir, los así
llamados dedales de guía. Están conectados mecánicamente a la tobera
superior, y sus extremos inferiores están también conectados
mecánicamente a la tobera inferior. Estos dedales de guía aceptan
respectivamente las barras de control alargadas y delgadas de un
grupo de barras de control. Dependiendo de la posición de carga del
conjunto de combustible en el núcleo, los dedales de guía no
aceptan las barras de control dado que las mismas no están situadas
en las posiciones correspondientes. En este caso, los dedales de
guía aceptan componentes que no portan combustible (NFBC) tales como
tapones de dedales o venenos consumibles. En los dedales de guía
están dispuestas una pluralidad de rejillas. Las barras de
combustible son aceptadas en las aberturas del retículo y quedan
allí soportadas elásticamente.
En relación con la estructura del conjunto de
combustible descrita con anterioridad de forma breve, se describirá
ahora con mayor detalle la estructura de la porción de conexión que
conecta los dedales de guía y la tobera inferior, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es un alzado que muestra
esquemáticamente la estructura de un conjunto de combustible
aplicado a un PWR.
La figura 2A es un alzado en sección que muestra
parte de la estructura inferior de este conjunto de combustible y la
figura 2B es una vista de abajo arriba de la misma.
Como se muestra en la figura 1, el conjunto de
combustible 1 tiene toberas superior e inferior 3 y 4 en los
extremos superior e inferior de dedales de guía alargados 2, y una
rejilla superior 5, rejillas intermedias 6 y rejilla inferior 7
fijadas a los dedales de guía 2 en la dirección longitudinal. Cada
una de las rejillas superior e inferior 5 y 7 está constituida por
un número grande de vigas de celosía que utilizan placas delgadas y
retienen a las barras de combustible 8.
La tobera superior 3 es una estructura similar a
una caja con fondo que presenta una sección horizontal
sustancialmente cuadrada. La tobera superior 3 tiene una pluralidad
de agujeros de flujo de refrigerante y agujeros de montaje de los
dedales de guía en su placa extrema correspondiente a la placa
inferior. Además, un resorte de presión 9 está unido a la porción
superior de la tobera superior 3. La tobera inferior 4 tiene una
placa superior o extrema con una configuración sustancialmente
cuadrada cuando se observa desde arriba, en donde están formados una
pluralidad de agujeros de flujo de refrigerante y agujeros de
montaje de los dedales de guía. Patillas 10 están respectivamente
formadas de manera íntegra para proyectarse desde las cuatro
esquinas de la superficie inferior de la placa extrema.
Las toberas superior e inferior 3 y 4 están
conectadas a los extremos superior e inferior de la pluralidad de
dedales de guía similares a tubos huecos 2 mediante el uso de los
agujeros de montaje anteriormente descritos.
Con referencia a las figuras 2A y 2B, el extremo
inferior de cada dedal de guía similar a un tubo hueco 2 está
soldado a un tapón extremo 12 del dedal y está fijado a la tobera
inferior 4 por medio de un tornillo 14 del dedal a través de un
inserto 13. Una rejilla superior 5 y siete rejillas intermedias 6
están montadas en los dedales de guía 2 a intervalos, y la rejilla
inferior 7 está montada en los dedales de guía 2 a través de su
estructura de conexión. Ha de entenderse que el número de rejillas
intermedias 6 se puede cambiar de manera apropiada.
La rejilla inferior 7 está fijada en la porción
superior del inserto 13. Un agujero de evacuación 15 se extiende a
través del tornillo 14 del dedal en la dirección axial, y un pasador
preventivo de la rotación 17 para impedir que se afloje el tornillo
14 del dedal está previsto en un asiento 16 del agujero de
evacuación 15. El agujero de evacuación 15 permite que el
refrigerante usado fluya en el núcleo en una dirección P mostrada en
la figura 2A.
Además, el asiento 16 tiene un agujero de
orientación escalonada 18 que comunica con la porción inferior del
agujero de evacuación 15 y que llega a la superficie inferior del
asiento 16. El pasador preventivo de la rotación 17 no interfiere
con el flujo de refrigerante que fluye al interior del agujero de
evacuación 15 en la dirección P.
Las barras de combustible 8 se insertan en, y
quedan soportadas por, las aberturas reticulares alineadas de las
rejillas superior, intermedias e inferior 5, 6 y 7 una por una,
formando así el conjunto de combustible 1.
Con esta estructura, los agujeros de evacuación
15 de los tornillos 14 de los dedales guían al refrigerante al
interior de los dedales de guía 2 del núcleo, y el refrigerante
introducido enfría los componentes no portadores de combustible
montados en los dedales de guía 2. Los agujeros de evacuación 15
también sirven como agujeros para enviar el refrigerante interno al
exterior.
Durante un modo de parada de emergencia del
reactor nuclear, las barras de control son introducidas urgentemente
en los dedales de guía 2 por caída libre. Los agujeros de evacuación
15 también sirven como un limitador para limitar la velocidad de
flujo de salida del refrigerante interno con el fin de moderar el
impacto de caída. En otras palabras, para asegurar la función de
refrigeración anteriormente descrita, cuanto más grande sea del
diámetro d del agujero de evacuación 15 del tornillo 14 del dedal,
mejor será el efecto. Para moderar el impacto de caída producido
cuando caen las barras de control, cuanto más pequeño sea el
diámetro d, mejor será el efecto, lo cual es contradictorio.
Durante el modo de parada de emergencia del
reactor nuclear, cuando las barras de control se introducen
urgentemente en los dedales de guía 2 por caída libre, se produce un
impacto excesivamente grande en la tobera superior 3. Por este
motivo, los dedales de guía 2 tienen respectivamente amortiguadores
20 similares a tubos delgados. Los amortiguadores 20 reducen la
velocidad de la caída de las barras de control en los dedales de
guía 2, moderando con ello el impacto excesivamente grande que actúa
sobre la tobera superior 3.
De acuerdo con un ejemplo del conjunto de
combustible 1 con dichos amortiguadores 20, como se ilustra en la
figura 3, se proporciona un amortiguador 20 con una longitud de 0,16
L a 0,18 L en el dedal de guía 2, en donde L es la longitud del
dedal de guía 2 a lo largo de su dirección axial. Por tanto, la
carga de compresión que actúa sobre el dedal de guía 2 en la
dirección axial puede causar la deformación por flexión del
amortiguador 20. En este caso, puede que la barra de control no se
inserte bien.
Por este motivo, como se ilustra en las figuras
4 y 5, se describe una técnica en donde se disminuye la longitud del
amortiguador 20 del dedal de guía 2. Con esta disposición, la
longitud del amortiguador 20, con respecto a la longitud L del dedal
de guía 2, se puede suprimir para que caiga dentro del intervalo de
0,03 L a 0,1 L, de manera que aumente la rigidez a la flexión del
amortiguador 20. Esto puede impedir la deformación por flexión del
amortiguador 20.
Este dedal de guía será referido de aquí en
adelante como un dedal de guía mejorado. La estructura inferior de
un conjunto de combustible 1, al cual se aplica un dedal de guía
mejorado mostrado en la figura 5, es diferente de aquella del
conjunto de combustible 1 mostrado en la figura 2A únicamente en el
hecho de que se proporcionan manguitos 21 en las rejillas inferiores
7 y en el hecho de que solo tiene un amortiguador 20 en una de las
porciones, siendo sustancialmente similar, por otro lado, al
conjunto de combustible mostrado en la figura 2A.
En el conjunto de combustible al cual se aplica
el dedal de guía mejorado, se disminuye la longitud del amortiguador
20 en el lado extremo inferior de los dedales de guía 2, como se
ilustra en las figuras 4 y 5. Esto incrementa la rigidez a la
flexión del amortiguador 20 para evitar su deformación por flexión.
Sin embargo, disminuye el así llamado efecto de frenado que modera
la velocidad de caída de la barra de control.
En un PWR, su velocidad terminal de caída se
limita desde el punto de vista de garantizar la seguridad del
conjunto de combustible 1. Originalmente, el amortiguador 20 era
previsto en el dedal de guía 2 en una dirección axial, como se
muestra en la figura 3, con el fin de moderar la velocidad de caída
de la barra de control, de manera que la velocidad terminal de caída
no exceda de un límite determinado. Por este motivo, en el conjunto
de combustible que utiliza el dedal de guía mejorado, mostrado en
las figuras 4 y 5, ha de proporcionarse, por otros medios, una
contramedida que modere la velocidad terminal de caída de la barra
de control.
La presente invención se ha desarrollado
teniendo en cuenta la situación anterior y, como finalidad, tiene el
objeto de proporcionar un conjunto de combustible en donde se
utiliza un dedal de guía mejorado y en donde se ajusta el diámetro
del agujero de evacuación de un tornillo del dedal, de modo que se
modere el impacto de caída producido cuando cae una barra de
control, y en donde se evita la deformación por flexión de un
amortiguador, sin perjudicar la función de enfriamiento de los
componentes no portadores de combustible, proporcionando también la
invención un tornillo del dedal del conjunto de combustible.
La invención queda definida en la reivindicación
1.
Con el fin de conseguir el objeto anterior, la
presente invención aporta los siguientes medios.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un conjunto de combustible que comprende una tobera
inferior fijada en una placa de núcleo inferior de un reactor
nuclear, una tobera superior con un resorte de presión para
solicitar la tobera inferior contra la placa de núcleo inferior, una
pluralidad de tubos de guía de barras de control para guiar las
barras de control, que han de pasar a través de la tobera superior
hacia la placa de núcleo inferior, rejillas superior, intermedias e
inferior montadas en los tubos de guía de las barras de control, una
pluralidad de barras de combustible retenidas por las rejillas para
que queden sustancialmente paralelas a los tubos de guía de las
barras de control, un amortiguador similar a un tubo delgado formado
en cada uno de los tubos de guía de las barras de control, para
reducir la velocidad de caída de una de las correspondientes barras
de control, un tornillo del dedal que conecta cada uno de los tubos
de guía de las barras de control con la tobera inferior, y un
agujero de evacuación formado para que se extienda a través del
tornillo del dedal. El amortiguador tiene una porción de diámetro
grande, en una parte inferior del mismo, prácticamente con el mismo
diámetro que aquel de cada uno de los tubos de guía de las barras de
control, y un diámetro d del agujero de evacuación que cae dentro
del intervalo de 0,04D < d < 0,08D en donde D es el diámetro
interior de la porción de diámetro grande.
De este modo, el refrigerante se puede
suministrar también de manera suficiente desde el punto de vista de
asegurar la función de refrigeración de los componentes no
portadores de combustible. Desde el punto de vista de la moderación
del impacto de caída de la barra de control, se puede suprimir la
velocidad terminal de la barra de control para que sea igual a o
menor que la velocidad de caída con la cual se puede moderar el
impacto de caída de la barra de control. Por tanto, se puede evitar
la deformación por flexión del amortiguador.
La invención podrá entenderse de manera más
concreta a partir de la siguiente descripción detallada considerada
en combinación con los dibujos adjuntos, en donde:
La figura 1 es un alzado que muestra de forma
resumida la estructura de un conjunto de combustible para su
aplicación en un PWR.
La figura 2A es un alzado en sección que muestra
parte de la estructura inferior del conjunto de combustible que ha
de ser aplicado al PWR.
La figura 2B es una vista de abajo arriba del
conjunto de combustible que ha de ser aplicado al PWR.
La figura 3 es un alzado de un dedal de guía con
amortiguadores en dos porciones.
La figura 4 es un alzado que muestra la parte de
la estructura inferior de un conjunto de combustible al cual se
aplica un dedal de guía mejorado.
La figura 5 es un alzado que muestra parte de la
estructura inferior de un conjunto de combustible al cual se aplica
un dedal de guía mejorado.
La figura 6 es un gráfico que muestra la
relación existente entre ((diámetro del agujero de evacuación d del
tornillo del dedal)/(diámetro interior D de la porción inferior de
diámetro grande del dedal de guía)) y ((velocidad terminal de caída
V de la barra de control)/(velocidad terminal de caída limitada
V_{0} de la barra de control)).
La figura 7 es un gráfico que muestra la
relación existente entre ((diámetro del agujero de evacuación d del
tornillo del dedal)/(diámetro interior D de la porción inferior de
diámetro grande del dedal de guía)) y ((cantidad de entrada de
refrigerante C desde el tornillo del dedal)/(cantidad de entrada de
refrigerante C_{O} desde el tornillo del dedal que es necesaria
para enfriar los componentes no portadores de combustible)).
La figura 8 es una vista que muestra un estado
en donde en el tornillo del dedal se ha incorporado un pasador
preventivo de la rotación para un tornillo del dedal de un conjunto
de combustible.
La figura 9A es una vista que muestra un ejemplo
del pasador preventivo de la rotación para el tornillo del dedal del
conjunto de combustible.
La figura 9B es una vista que muestra otro
ejemplo del pasador preventivo de la rotación para el tornillo del
dedal del conjunto de combustible.
La figura 9C es una vista que muestra todavía
otro ejemplo del pasador preventivo de la rotación para el tornillo
del dedal del conjunto de combustible.
La figura 10 es una vista que muestra un ejemplo
de un tornillo del dedal de un conjunto de combustible.
La figura 11 es una vista que muestra otro
ejemplo de un tornillo del dedal de un conjunto de combustible.
Las modalidades de la presente invención serán
descritas a continuación con referencia a los dibujos
1-7 adjuntos.
Los ejemplos mostrados en las figuras
8-11 no caen dentro del alcance de la
reivindicación.
Con respecto a los números de referencia usados
para describir las siguientes modalidades, los mismos números de
referencia representan las mismas porciones que aquellas de las
figuras 1 a 5.
\vskip1.000000\baselineskip
Primera
modalidad
La primera modalidad de la presente invención
será descrita con referencia a las figuras 6 y 7.
En un conjunto de combustible de acuerdo con la
primera modalidad de la presente invención, la estructura de una
porción de conexión para conectar sus dedales de guía 2 y tobera
inferior 4 es como se ilustra en las figuras 2B y 4 o 5, y en donde
se emplea el así llamado dedal de guía mejorado. El diámetro
interior D de la porción inferior de diámetro grande del dedal de
guía 2 y el diámetro d de un agujero de evacuación 15 satisfacen la
siguiente ecuación (1):
(1)0,04D < d
<
0,08D
Se describirá la función del conjunto de
combustible de acuerdo con esta modalidad que presenta la
disposición anterior.
La figura 6 es un gráfico que muestra los
resultados obtenidos al medir una velocidad terminal V de una barra
de control insertada en el dedal de guía 2 por caída libre en un
conjunto de combustible 1 formado como se muestra en las figuras 4 y
5, empleando, como un parámetro, (d/D) que es la relación del
diámetro d del agujero de evacuación 15 de un tornillo 14 del dedal
al diámetro interior D del dedal de guía 2.
El eje de ordenadas representa V/V_{O}
obtenida dividiendo la velocidad terminal V de la barra de control
insertada en el dedal de guía 2 mediante caída libre por una
velocidad terminal limitada V_{O} determinada con el fin de
moderar el impacto por caída de la barra de control. Más
concretamente, la relación de (V/V_{O}) < 1 es una relación en
donde la velocidad terminal V de la barra de control insertada en el
dedal de guía 2 por caída libre se puede suprimir para que sea
inferior a la velocidad terminal limitada V_{O}. La relación de
(V/V_{O}) \geq 1 es una relación en donde la velocidad terminal
V de la barra de control insertada en el dedal de guía por caída
libre llega a ser igual a o mayor que la velocidad terminal limitada
V_{O}.
Como se muestra en la figura 6, en la relación
de (d/D) < 0,08, se establece (V/V_{O}) < 1, y la velocidad
terminal V de la barra de control insertada en el dedal de guía 2
por caída libre no excede de la velocidad terminal limitada V_{O},
pero satisface el diseño estándar. En la relación de (d/D) \geq
0,08, se establece (V/V_{O}) \geq 1, y la velocidad terminal V
de la barra de control insertada en el dedal de guía 2 por caída
libre excede de la velocidad terminal limitada V_{O} y no
satisface el diseño estándar.
Por tanto, desde el punto de vista de la
velocidad terminal V de la barra de control insertada en el dedal de
guía 2 por caída libre, el diámetro d del agujero de evacuación 15
del tornillo 14 del dedal y el diámetro interior D de la porción
inferior de diámetro grande del dedal de guía 2 deben satisfacer d
< 0,08D.
Como se ha descrito anteriormente, el agujero de
evacuación 15 del tornillo 14 del dedal sirve para guiar el
refrigerante al interior del dedal de guía 2 con el fin de enfriar
los componentes no portadores de combustible. Desde este punto de
vista de asegurar la función de enfriamiento, cuanto más grande sea
el diámetro d del agujero de evacuación 15 del tornillo 14 del
dedal, mejor será el efecto.
La figura 7 es un gráfico que muestra los
resultados obtenidos al medir la capacidad de enfriamiento de los
componentes no portadores de combustible de un conjunto de
combustible 1 formado como se muestra en las figuras 4 y 5,
empleando, como un parámetro, (d/D) que es la relación del diámetro
d del agujero de evacuación 15 de un tornillo 14 del dedal al
diámetro interior D de la porción inferior de diámetro grande del
dedal de guía 2.
El eje de ordenadas representa C/C_{O}
obtenida dividiendo una cantidad de entrada de refrigerante C desde
el tornillo 14 del dedal por una cantidad de entrada de refrigerante
C_{O} necesaria para enfriar los componentes no portadores de
combustible cuando se emplea (d/D) como parámetro. Más
concretamente, en la relación de (C/C_{O}) \leq 1, la cantidad
de entrada de refrigerante C no excede de la cantidad de entrada de
refrigerante necesaria C_{O}. En la relación de (C/C_{O}) >
1, la cantidad de entrada de refrigerante C excede de la cantidad de
entrada de refrigerante necesaria C_{O}.
Como se muestra en la figura 7, en la relación
de (d/D) > 0,04, se establece (C/C_{O}) > 1, y la cantidad
de entrada de refrigerante C llega a ser más grande que la cantidad
de entrada de refrigerante necesaria C_{O}. En la relación de
(d/D) \leq 0,04, se establece (C/C_{O}) \leq 1, y la cantidad
de entrada de refrigerante C no excede de la cantidad de entrada de
refrigerante necesaria C_{O}.
Por tanto, desde el punto de vista de la
capacidad de enfriamiento, el diámetro d del agujero de evacuación
15 del tornillo 14 del dedal y el diámetro interior D de la porción
inferior de diámetro grande del dedal de guía 2, deben satisfacer d
> 0,04D.
En el conjunto de combustible de acuerdo con
esta modalidad, se emplea un dedal de guía mejorado y el diámetro
interior D de la porción inferior de diámetro grande del dedal de
guía 2 y el diámetro d del agujero de evacuación 15 del tornillo 14
del dedal se ajustan para satisfacer 0,04D < d < 0,08D.
Por tanto, el refrigerante puede ser
suministrado de manera suficiente también desde el punto de vista
de asegurar la función de enfriamiento de los componentes no
portadores de combustible. También desde el punto de vista de
moderar el impacto por caída de la barra de control, la velocidad
terminal V de la barra de control puede ser suprimida para que sea
igual a o menor que la velocidad de caída con la cual se puede
moderar el impacto por caída de la barra de control. Por tanto, se
puede evitar la deformación por flexión del amortiguador 20.
\newpage
La figura 8 es una vista que muestra un estado
en donde se incorpora, en el tornillo 14 del dedal, un pasador
preventivo de la rotación 17 para un tornillo 14 del dedal del
conjunto de combustible.
Las figuras 9A, 9B y 9C son vistas cada una de
las cuales muestra un pasador preventivo de la rotación para un
tornillo de un dedal del conjunto de combustible.
Como se muestra en la figura 8, el árbol 23 del
tornillo 14 del dedal tiene un agujero de guía 24 como un agujero
que se extiende desde un agujero de orientación escalonada 18 de un
asiento 16 a un agujero de evacuación 15 en el lado extremo distal
en la dirección longitudinal del tornillo 14 del dedal. Con el
pasador preventivo de la rotación 17 dispuesto en el agujero de
orientación escalonada 18, durante el funcionamiento del reactor
nuclear, entra un refrigerante desde el agujero de orientación
escalonada 18 del asiento 16 como se muestra en la dirección
indicada por la flecha A, y sale por un extremo distal 25 del
agujero de evacuación. Si la barra de control se deja caer en el
modo de parada de emergencia, el refrigerante entra en el agujero de
evacuación 15 desde el extremo distal 25 del agujero de evacuación,
como se muestra en la dirección de la flecha F, y sale del agujero
de orientación escalonada 18 del asiento 16.
En el tornillo 14 del dedal del conjunto de
combustible, el pasador preventivo de la rotación 17 tiene, en su
lado superior, concretamente en el lado del agujero de guía 24, una
porción mecanizada receptora de agua 26 y formada por un rebajo con
una sección arqueada, de manera que recibe el flujo del refrigerante
que pasa a través del agujero de guía 24 en la dirección indicada
por la flecha F en la figura 8. La porción mecanizada receptora de
agua 26 aumenta la caída de presión del refrigerante que fluye en la
dirección de la flecha F.
Las figuras 8 y 9C muestran una porción
mecanizada arqueada 30 formada por un rebajo con una sección
arqueada como un ejemplo típico del pasador preventivo de la
rotación 17 con la porción mecanizada receptora de agua 26.
Alternativamente, la porción mecanizada receptora de agua 26 puede
ser una porción mecanizada 28 en forma de V con una sección en forma
de V, como se muestra en la figura 9A, o una porción mecanizada
plana 29 como se muestra en la figura 9B. La porción mecanizada
receptora de agua 26 puede tener cualquier forma en tanto en cuanto
pueda aumentar la caída de presión en la dirección de la flecha F
contra el flujo del refrigerante que pasa a través del agujero de
guía 24 en la dirección de la flecha F, cuando se compara con un
caso convencional en donde se utiliza un pasador preventivo de la
rotación sin una porción mecanizada receptora de agua 26.
Con la estructura del pasador preventivo de la
rotación convencional, la relación del coeficiente de caída de
presión para el flujo de refrigerante que entra desde el agujero de
orientación escalonada 18 del asiento 16 y que sale por el extremo
distal 25 del agujero de evacuación, como se muestra en la dirección
de la flecha A, al coeficiente de caída de presión del flujo de
refrigerante que entra desde el extremo distal 25 del agujero de
evacuación y sale del agujero de orientación escalonada del asiento
16 como se muestra en la dirección de la flecha F, de manera
opuesta, es de casi 1:1.
El tornillo 14 del dedal del conjunto de
combustible tiene el pasador preventivo de la rotación 17 según la
disposición anterior. De este modo, la relación del coeficiente de
caída de presión para el flujo de refrigerante que entra desde el
agujero de orientación escalonada 18 del asiento 16 y que sale por
el extremo distal 25 del agujero de evacuación, como se muestra en
la dirección de la flecha A, al coeficiente de caída de presión del
flujo de refrigerante que entra desde el extremo distal 25 del
agujero de evacuación y sale del agujero de orientación escalonada
del asiento 16 como se muestra en la dirección de la flecha F, de
manera opuesta, se puede ascender al intervalo de 1:2 a 1:3.
Con el tornillo 14 del dedal del conjunto de
combustible, cuando se utiliza el pasador preventivo de la rotación
17 con la forma descrita anteriormente, el tornillo 14 del dedal
puede servir también como un diodo. De este modo, si bien los
componentes no portadores de combustible tienen la misma capacidad
de enfriamiento que en el caso convencional, lo cual es causado por
el flujo del refrigerante en la dirección de la flecha A, el efecto
de desaceleración de la barra de control se puede mejorar por el
incremento de la resistencia del fluido contra el flujo en la
dirección de la flecha F.
Las figuras 10 y 11 con vistas que muestran cada
una de ellas un tornillo del dedal en un conjunto de
combustible.
En el tornillo 14 del dedal para el conjunto de
combustible, un agujero de guía 24 está formado en el tornillo 14
del dedal en un lado extremo distal 31, y un agujero de evacuación
15 está dispuesto en el tornillo 14 del dedal sobre un lado del
asiento 16.
Con referencia a la figura 10, el árbol 23 del
tornillo 14 del dedal tiene el agujero de evacuación 15
extendiéndose entre el agujero de guía 24 y el agujero de
orientación escalonada 18 del asiento 16. El área de la abertura del
agujero de evacuación 15 se establece de manera que sea más pequeña
que el área de la abertura del agujero de guía 24 o que el área de
la abertura del agujero de orientación escalonada 18. Con el pasador
preventivo de la rotación 17 dispuesto en el agujero de orientación
escalonada 18, durante el funcionamiento del reactor nuclear, entra
refrigerante desde el agujero de orientación escalonada 18 del
asiento 16 en la dirección de la flecha A en la figura 10 y sale por
el extremo distal 32 del agujero de guía.
Cuando una barra de control se hace caer en el
modo de parada de emergencia, el refrigerante fluye en la dirección
de la flecha F y entra desde el extremo distal 32 del agujero de
guía para fluir a través del agujero de orientación escalonada 18
del asiento 16. Después de pasar a través del agujero de evacuación
15, el refrigerante forma un chorro dado que el área de recorrido de
flujo se aumenta de forma brusca por el agujero de orientación
escalonada 18 del asiento 16, y el chorro sale hacia el pasador
preventivo de la rotación 17.
Con esta disposición, cuando la barra de control
se hace caer en el modo de parada de emergencia y el refrigerante
entra desde el lado extremo distal 31 en la dirección de la flecha
F, el pasador preventivo de la rotación 17 actúa de manera fuerte
como la resistencia del fluido contra el chorro. De este modo, se
puede aumentar la caída de presión contra el flujo del refrigerante
en la dirección de la flecha F, y se puede mejorar el efecto de
desaceleración de la barra de control.
En el tornillo 14 del dedal del conjunto de
combustible mostrado en la figura 11, el pasador preventivo de la
rotación 17 con la porción mecanizada receptora de agua 26 en el
tornillo 14 del dedal, como se muestra en la figura 8 y figuras 9A,
9B o 9C, se combina con el tornillo 14 del dedal con la disposición
mostrada en la figura 10. Este pasador preventivo de la rotación 17
tiene una porción mecanizada receptora de agua 26, de la misma
manera que el pasador preventivo de la rotación 17 de la segunda
modalidad.
Puesto que el tornillo del dedal del conjunto de
combustible tiene la disposición anterior, el refrigerante entra
desde el extremo distal 32 del agujero de guía en la dirección de la
flecha F, como se muestra en la figura 10, y se descarga en forma
de un chorro por el agujero de evacuación 15 hacia el pasador
preventivo de la rotación 17. Dado que el pasador preventivo de la
rotación 17 acciona de manera fuerte como una resistencia del fluido
contra el chorro, se puede aumentar la caída de presión para el
flujo del refrigerante en la dirección de la flecha F, y se puede
mejorar el efecto de desaceleración de la barra de control. Al mismo
tiempo, el pasador preventivo de la rotación 17 no tiene influencia
sobre la resistencia a la velocidad de flujo del refrigerante en la
dirección de la flecha A. De esta manera, se asegura la velocidad de
flujo del refrigerante y la capacidad de enfriamiento de los
componentes no portadores de combustible puede mantener el mismo
efecto que aquel del caso convencional.
Cuando el pasador preventivo de la rotación 17
con la porción mecanizada receptora de agua 26 se combina con un
tornillo del dedal en donde el área de la abertura del agujero de
evacuación 15 se diseña para que sea más pequeña que el área de la
abertura del agujero de guía 24 o que el área de la abertura del
agujero de orientación escalonada 18, como en el tornillo 14 del
dedal del conjunto de combustible mostrado en la figura 11, aumenta
adicionalmente la diferencia en la caída de presión del flujo en la
dirección de la flecha A o F. Por tanto, se puede proporcionar un
tornillo del dedal para un conjunto de combustible con un mejor
comportamiento como diodo.
Claims (1)
1. Un conjunto de combustible (1) que
comprende:
una tobera inferior (4) dispuesta sobre una
placa de núcleo inferior de un reactor nuclear;
una tobera superior (3) con un resorte de
presión (9) para solicitar dicha tobera inferior (4) contra la placa
de núcleo inferior;
una pluralidad de tubos de guía (2) de barras de
control que guían las barras de control, una vez que han pasado a
través de dicha tobera superior (3), hacia la placa de núcleo
inferior;
una pluralidad de rejillas (5, 6, 7) dispuestas
sobre dichos tubos de guía (2) de las barras de control;
una pluralidad de barras de combustible (8)
retenidas por dichas rejillas (5, 6, 7) para que estén
sustancialmente paralelas a dichos tubos de guía (2) de las barras
de control;
un amortiguador similar a un tubo delgado (20)
formado en cada uno de dichos tubos de guía (2) de las barras de
control, para reducir la velocidad de caída de una de las
correspondientes barras de control;
un tornillo (14) de un dedal que conecta cada
uno de dichos tubos de guía (2) de las barras de control con dicha
tobera inferior (4); y
un agujero de evacuación (15) formado de manera
que se extiende a través de dicho tornillo (14) del dedal, cuyo
conjunto de combustible
se caracteriza porque
dicho amortiguador (20) tiene una porción de
diámetro grande en una parte inferior del mismo, con prácticamente
el mismo diámetro que aquel de cada uno de dichos tubos de guía (2)
de las barras de control, y un diámetro d de dicho agujero de
evacuación (15) se encuentra dentro del intervalo de 0,04D < d
< 0,08D en donde D es el diámetro interior de la porción de
diámetro grande.
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