ES2336213T3 - Procedimiento y dispositivo de acondicionamiento de barras de combustible nuclear no estancas con vistas a su transporte y a su almacenamiento o deposito de larga duracion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de acondicionamiento de barras de combustible no estancas (6) con vistas a su transporte y a su almacenamiento de larga duración o a su depósito de muy larga duración, presentando un defecto de estanqueidad cada una de las barras de combustible no estancas (o barras defectuosas) (6), que comprenden pastillas de material combustible en una vaina tubular (6a) cerrada por sus extremos, siendo depositadas las barras de combustible no estancas, en una primera etapa, bajo el agua en una piscina, en cuyo procedimiento: - se ponen a disposición una pluralidad de cápsulas (8) destinadas a recibir, cada una de ellas, una barra de combustible, y que comprenden una envoltura tubular (8a) y dos tapones (9, 14) en sus extremos, de los cuales uno al menos es retirable, - se sitúa una estructura de carga (20) en la piscina, en una disposición que le permite recibir al menos una cápsula de la pluralidad de cápsulas (8) con su eje vertical, - se fija, en un extremo superior abierto de la estructura de carga (20), un dispositivo de guía y de mantenimiento (32) de barra de combustible (6) en la cápsula (8), - se extraen una a una las barras no estancas dentro de un medio de recogida intermedio en el cual se sitúan barras no estancas que provienen de al menos una ensambladura de combustible y se introducen una por una las cápsulas vacías de barras en la estructura de carga (20) en posición vertical en un sitio de carga (27a) en la vertical de una abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32), y, para cada una de las cápsulas (8) destinadas a recibir una barra defectuosa (6): - se desenrosca un tapón (14) de la cápsula (8) situado en su parte superior, se introduce una barra defectuosa (6) en la cápsula a través de un dispositivo de guía (29) situado según la abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32), se vuelve a roscar el tapón superior (14) de la cápsula (8), - se dispone la cápsula (8) que encierra la barra defectuosa en un sitio de una estructura de soporte (20), comprendiendo la estructura de soporte (20) varios sitios de recepción de cápsulas (8), presentando la estructura de soporte (20) la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible nuclear o siendo un medio de depósito que contiene al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por medio de cubiertas estancas, y - se transporta y se almacenan las barras defectuosas (6) en el interior de las cápsulas (8) situadas en la estructura de soporte (20).
Description
Procedimiento y dispositivo de accionamiento de
barras de combustible nuclear no estancas con vistas a su transporte
y a su almacenamiento o depósito de larga duración.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo de acondicionamiento de barras de combustible no
estancas con vistas a su transporte y a su almacenamiento o depósito
de larga duración.
En los reactores nucleares refrigerados por
agua, y en particular en los reactores nucleares refrigerados por
agua a presión, se utilizan ensambladuras de combustible que
comprenden una armazón en el interior de la cual se sitúan barras
de combustible cada una de las cuales está constituida por una vaina
tubular rellena de pastillas de combustible, por ejemplo de
pastillas de óxido de uranio UO_{2}, y cerrada por sus extremos
mediante tapones estancos.
La vaina de las barras y los tapones son
generalmente de aleación de zirconio y se efectúa el rellenado de
la vaina por medio de helio a presión antes de sellar la barra de
manera totalmente estanca.
En el interior del reactor nuclear en
funcionamiento, la vaina de las barras sufre tensiones mecánicas y
puede estar sometida a la corrosión, de tal suerte que pueden
aparecer fisuras que atraviesen la vaina en algunas barras de las
ensambladuras de combustible. La barra ya no es entonces estanca, el
helio contenido en la vaina y los gases de fisión formados por el
combustible pueden atravesar la vaina, lo que produce una
diseminación de productos radiactivos en el entorno de la
ensambladura de combustible.
Durante las paradas del reactor nuclear, por
ejemplo para la recarga o manipulación y reparación, se descarga al
menos una parte de las ensambladuras de combustible del núcleo,
siendo estas ensambladuras de combustible colocadas en una piscina
de combustible en el interior de la cual se efectúan ciertas
operaciones de reparación y de nueva puesta en situación de las
ensambladuras de combustible usadas.
En particular, durante estas operaciones de
reparación y de nueva puesta en situación de las ensambladuras de
combustible, se separan previamente las barras de combustible no
estancas de las ensambladuras de combustible, siendo estas barras
no estancas, por ejemplo, almacenadas de manera temporal en una
estructura de almacenamiento en el interior de la piscina del
combustible.
La recuperación del combustible contenido en las
barras puede ser efectuada teóricamente en fábricas de nuevo
tratamiento de combustible, en las cuales se separa el material
combustible de las vainas usadas y con fisuras, que son tratadas
como desechos radiactivos. Sin embargo, desde hace algunos años, la
reglamentación en vigor tiene tendencia a prohibir el transporte de
barras de combustible que puedan producir una diseminación de
materias radiactivas entre las centrales y las fábricas de nuevo
tratamiento.
Es por tanto necesario prever procedimientos y
dispositivos que permitan realizar el almacenamiento de larga
duración de barras de combustible no estancas sin operaciones de
transporte entre los reactores nucleares y las fábricas de nuevo
tratamiento, o, en ciertos casos, el transporte de barras no
estancas en envolturas estancas.
El documento DE-196 40 393 ha
propuesto, en particular, utilizar cápsulas que comprendan una
envoltura tubular susceptible de contener una barra de combustible
y que se cierre por sus extremos por medio de tapones que pueden
ser fijados de manera estanca sobre las partes de los extremos de la
envoltura de la cápsula. Cada uno de los tapones fijados a los dos
extremos de la cápsula comprende igualmente una válvula en el
interior de un canal que atraviesa el tapón, la cual permite
realizar una purga de la barra no estanca, que es generalmente
rellenada con agua en el interior de la piscina, así como la puesta
bajo gas inerte del volumen interno de la cápsula. Después del
cierre estanco de los tapones en los extremos de la cápsula, se ha
realizado un confinamiento de la barra que presenta una fuga, de
manera que ya no es susceptible de causar una diseminación de los
productos radiactivos en el medio circundante. Las cápsulas están
previstas para poder ser introducidas en estructuras de soporte.
Estas estructuras de soporte, en las cuales han sido encapsuladas
las barras no estancas, pueden ser transportadas hacia un lugar de
almacenamiento, una fábrica de nuevo tratamiento o un laboratorio
caliente para examen o peritación.
Se conocen igualmente dispositivos de transporte
de materiales combustibles irradiados que comprenden, en el
interior de un recipiente o contenedor de transporte equipado con
medios de cierre de los extremos del contenedor, medios de
amortiguación de los choques y medios de prensión que permiten su
manipulación, cajas de forma tubular con sección cuadrada, que
pueden ser cerradas de manera estanca por medio de fondos o
cubiertas soldados a los extremos de la caja en la cual se sitúan
los materiales combustibles irradiados.
En el caso en que se desea realizar el
almacenamiento de larga duración y el depósito de muy larga duración
de las barras combustibles no estancas que son almacenadas en el
interior de una piscina, los dispositivos de encapsulamiento o de
transporte conocidos no permiten realizar de manera sencilla y
práctica el acondicionamiento de las barras de combustible no
estancas en gran cantidad.
Se deberá entender por "depósito" de
materias nucleares un almacenamiento que permita recuperar estas
materias en un momento cualquiera. Un tal depósito de muy larga
duración puede ser previsto, por ejemplo, durante en tiempo de unos
300 años o más. Un almacenamiento de larga duración puede ser
previsto, por ejemplo, para una duración de 50 a 100 años.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En el caso de la explotación continua de un
reactor nuclear, puede ser necesario, después de un cierto tiempo
de funcionamiento del reactor, realizar la eliminación de un gran
número de barras no estancas que han sido retiradas de la
ensambladura de combustible, en el curso de campañas sucesivas de
recarga y de mantenimiento del reactor nuclear.
Por lo tanto, el objeto de la invención es
proponer un procedimiento de acondicionamiento de las barras de
combustible no estancas con vistas a su almacenamiento o de su
depósito de larga o de muy larga duración, según la reivindicación
1. Una variante del procedimiento se describe en la reivindicación
2.
La invención se refiere igualmente a un
dispositivo de acondicionamiento para puesta en práctica del
procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 8.
De acuerdo con modalidades de realización que
serán tomadas solas o en combinación:
- la estructura de carga comprende una armazón
destinada a recibir las cápsulas, que comprende una contera
superior de manipulación y una contera inferior de dirección
transversal, ensambladas entre sí por medio de tirantes de
dirección longitudinal y de una pluralidad de placas de refuerzo de
disposición transversal y repartidas según la dirección
longitudinal de la estructura de carga, cada una de las cuales
comprende una red de aberturas destinadas, cada una de ellas, a
asegurar el paso y el mantenimiento de una cápsula, en algunas de
las cuales están aplicados los tirantes de ensambladura de la
armazón de la estructura de carga, comprendiendo la estructura un
primer sitio de carga de las cápsulas en la proximidad de un ángulo
de las secciones transversales de la estructura de carga, de forma
cuadrada;
- la estructura de carga comprende además un
segundo sitio según el cual la contera inferior de la estructura de
carga comprende una abertura de recepción de un tapón de cierre de
la extremidad inferior de una cápsula en la cual se sitúa un tetón
sobresaliente hacia el interior de la estructura de carga y los
tapones inferiores y superiores de las cápsulas están atravesados
axialmente por un canal en el que está dispuesta una válvula de
cierre del canal, solicitada hacia la posición de cierre por un
resorte helicoidal, comprendiendo la extremidad de desembocadura
del canal del tapón superior un medio de conexión de un conducto de
entrada de gas inerte y, después de haber introducido una barra
defectuosa en una cápsula y haber sido nuevamente roscado en tapón
superior de la cápsula en el primer sitio de carga, se transporta la
cápsula al segundo sitio de relleno con gas inerte, se introduce el
tapón inferior de la cápsula en el alojamiento correspondiente a la
contera inferior, de tal manera que el tetón sobresaliente eleva la
válvula del tapón inferior a la posición de abertura y se introduce
un gas inerte a presión, tal como el argón, en la parte de la
extremidad de entrada del canal del tapón superior, para realizar
la apertura de la válvula del tapón superior después del rellenado
con gas inerte del espacio interior de la cápsula, siendo
expulsados el agua o el gas contenido en la cápsula por el canal
del tapón inferior, se interrumpe la alimentación del gas inerte
después del rellenado del espacio interno de la cápsula, de tal
manera que se cierra la válvula de cierre del tapón superior,
quedando entonces la barra defectuosa almacenada en el interior de
la cápsula en atmósfera de gas inerte a presión;
- la estructura de soporte de las cápsulas en la
cual se realizan el transporte y el almacenamiento de larga
duración de las cápsulas que contienen las barras defectuosas, está
constituida por la propia estructura de carga;
- la estructura de soporte de las cápsulas que
contienen las barras de combustible defectuosas está constituida
por un contenedor de transporte y/o de almacenamiento que comprende
al menos un sitio de recepción de al menos una de una estructura de
carga y de una cápsula;
-la estructura de soporte es un medio de
depósito que encierra al menos un estuche o caja que tiene
sensiblemente la forma y las dimensiones de una ensambladura de
combustible, destinada a recibir una pluralidad de cápsulas y
obturable por medio de cubiertas estancas;
- una barrera estanca está constituida alrededor
de cada una de las barras defectuosas por al menos una de entre la
cápsula que contiene la barra y una caja que contiene la cápsula;
y
- el medio de depósito está realizado para
recibir al menos una estructura de carga en lugar de una caja.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención se refiere igualmente a un
dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento con
rellenado de gas inerte de las cápsulas, caracterizado por el hecho
de que:
- la estructura de carga presenta la forma y las
dimensiones de una ensambladura de combustible y comprende una
contera superior y una contera inferior ensambladas entre sí por
medio de tirantes de dirección longitudinal con respecto a las
conteras de dirección transversal, una pluralidad de placas de
refuerzo en disposiciones transversales, repartidas según la
dirección longitudinal de la estructura de carga, y un tetón de
accionamiento de una válvula dispuesta en un canal que atraviesa el
tapón inferior de cada cápsula (8), al nivel del sitio de
rellenado,
- el dispositivo de carga comprende una placa de
centrado provista de medios de posicionamiento en la estructura de
carga, una primera y una segunda aberturas que atraviesan la placa
de centrado y un medio de apriete de una cápsula introducida en la
estructura de carga en el sitio de carga, así como una tulipa de
guía que puede estar situada en la placa de centrado al nivel de la
primera abertura, y
el útil de manipulación y de rellenado de las
cápsulas comprende un tubo exterior perfilado para su acoplamiento
en un tapón superior perfilado de una cápsula y su solidarización en
rotación con el tapón superior, que se puede atornillar y
destornillar con respecto a un cuerpo de la cápsula, y un tubo
interior de entrada de gas, conectable a un canal que atraviesa el
tapón superior de cada cápsula.
\vskip1.000000\baselineskip
En particular:
- la estructura de carga puede comprender una
pluralidad de sitios de almacenaje de cápsulas y constituir
la estructura de soporte de cápsulas.
\vskip1.000000\baselineskip
Con el fin de hacer comprender bien la
invención, se va a describir ahora, a modo de ejemplo, con
referencia a las figuras adjuntas, un modo de realización del
procedimiento de acondicionamiento de acuerdo con la invención y el
dispositivo para su puesta en práctica, en el caso de almacenamiento
de barras combustibles no estancas de ensambladuras de combustible
de un reactor nuclear de agua a presión.
La figura 1 es una vista esquemática en alzado
de una ensambladura de combustible de un reactor nuclear de agua a
presión.
La figura 2 es una vista parcial en alzado de
una cápsula destinada a recibir una barra no estanca de la
ensambladura de combustible.
La figura 3 es una vista en sección axial de la
cápsula representada en la figura 2.
La figura 4 es una vista en alzado de una
estructura de soporte de cápsulas en la forma de un carcaj.
La figura 5 es una vista en sección transversal
según la línea 5-5 de la figura 4.
La figura 6 es una vista desde abajo de un
dispositivo de guía y de mantenimiento de las cápsulas.
En la figura 1 se ha representado el esqueleto o
armazón de una ensambladura de combustible para reactor nuclear de
agua a presión, designado de manera general por la referencia 1.
El esqueleto de la ensambladura 1 comprende en
particular tubos de guía 2 de dirección longitudinal y parrillas de
refuerzo 3 cada una de las cuales delimita una red de celdas
destinadas a recibir barras de combustible, estando algunas celdas
previstas para el paso de los tubos de guía 2 en el interior de las
parrilla de refuerzo 3 distribuidas según la longitud de los tubos
2.
El esqueleto comprende además, en uno de sus
extremos, una contera superior 4 y, en su segundo extremo, una
contera inferior 5, estando al menos una de las conteras de extremo
4 y 5 que asegura el cierre de la ensambladura de combustible fija
de manera separable en los extremos de los tubos 2.
Se ha representado para mayor claridad, en el
interior del esqueleto de la ensambladura de combustible 1, una
sola barra de combustible 6 que presenta una longitud inferior a la
longitud de los tubos de guía 2 y que está alojada en las celdas
alineadas de las parrillas de refuerzo sucesivas 3.
La barra de combustible 6 comprende una vaina
tubular, generalmente de aleación de zirconio, que encierra una
columna de pastillas de combustible apiladas en la dirección axial
de la barra, y que está cerrada por sus extremos por medio de
tapones de cierre estanco 7. Los tapones 7 de la barra de
combustible 6 presentan una forma perfilada, de manera que se
permite el enganche de la pinza de un útil de manipulación de la
barra de combustible o la puesta en posición de los tapones en los
extremos axiales de la vaina 6a.
Después del rellenado con las pastillas de
combustible de la vaina cerrada por uno de los extremos mediante un
tapón, se coloca en posición el segundo tapón y se realiza un
vaciado del aire contenido en la vaina y un rellenado de la vaina
con el helio a presión.
Después de un cierto tiempo de utilización en el
núcleo de un reactor nuclear, algunas de las ensambladuras de
combustible del núcleo pueden presentar barras cuya vaina esté
fisurada, de manera que esta vaina ya no es estanca. En ese caso,
el helio de relleno es susceptible de escaparse de la vaina
arrastrando productos de fisión en el circuito primario del reactor
nuclear.
Durante un periodo de recarga del reactor
nuclear, se efectúa, generalmente en la piscina del combustible de
la central nuclear, un control de las ensambladuras de combustible
para determinar la presencia eventual de barras no estancas, así
mismo denominadas "barras defectuosas", en estas ensambladuras
de combustible.
Las barras no estancas pueden ser retiradas de
las ensambladuras de combustible después del desmontaje de su
contera superior o inferior, según el procedimiento utilizado, y
almacenadas eventualmente en un medio de recepción tal como un
carcaj, en la piscina del combustible. Es posible igualmente colocar
las ensambladuras de combustible que tengan una o varias barras no
estancas en alvéolos de estanterías de almacenamiento de
ensambladuras de combustible, en el interior de la piscina del
combustible.
Para la puesta en práctica del procedimiento de
acuerdo con la invención, las barras no estancas son introducidas
en cápsulas que son a continuación cerradas de manera estanca por
medio de tapones en sus extremos.
En las figuras 2 y 3 se ha representado una
cápsula 8 destinada a contener una barra de combustible no
estanca.
La cápsula 8 comprende un cuerpo tubular 8a, en
general de sección circular, cuyo diámetro interior es superior al
diámetro de la vaina 6a y tapones 7 de una barra de combustible. El
cuerpo tubular 8a de la cápsula presenta una longitud superior a la
longitud de una barra de combustible, siendo esta longitud por
ejemplo de cerca de 5 metros.
La vaina tubular 8a de la cápsula 8 se cierra en
su extremo inferior por medio de un tapón inferior 9 que puede ser
insertado y fijado por medio de soldadura al extremo inferior de la
vaina 8.
El tapón inferior 9 está atravesado a lo largo
de su eje por un canal que comprende una parte de extremo inferior
9a que desemboca en el extremo inferior de la cápsula 8 y una parte
superior 9b que tiene un diámetro superior al de la parte de
extremo 9a y que define un asiento 9c para una válvula de cierre 10
del canal que atraviesa axialmente el tapón inferior de la cápsula.
El obturador de la válvula 10 es solicitado hacia la posición de
cierre sobre el asiento 9c por un resorte helicoidal 11 intercalado
entre una pieza de apoyo 12 atornillada en el interior de una parte
del canal 9' que desemboca en el cuerpo tubular de la cápsula y una
parte de apoyo del obturador de la válvula 10. La pieza de apoyo
12, que comprende aberturas axiales de paso de fluido, asegura la
fijación y el soporte de un elemento de filtración 13 de un fluido
llevado a fluir a través del canal 9' en la parte del extremo
inferior de la cápsula 8, cuando se produce la apertura de la
válvula 10.
Un segundo tapón o tapón superior 14 está
destinado a cerrar de manera separable el extremo superior de la
vaina 8a de la cápsula 8.
En la figura 2 se ha representado el tapón 14 de
cierre superior de la cápsula, que se introduce en el interior de
un útil 15 de atornillamiento y de llegada de gas a presión a la
cápsula.
En la figura 3 se ha representado el tapón 14 en
posición de cierre en el extremo superior de la cápsula, después de
que se haya introducido una barra de combustible 6, que comprende
tapones de extremo 7, en el interior de la cápsula.
El tapón 14 comprende una parte roscada 14a
destinada a ser introducida y atornillada en una abertura roscada,
en el extremo superior de la vaina 8a de la cápsula 8. El tapón
roscado está en apoyo estanco sobre una superficie de apoyo en el
extremo axial del cuerpo 8a de la cápsula 8. El tapón 14 comprende
una parte de extremo 14b opuesta a la parte roscada 14a que
presenta una forma perfilada, por ejemplo de sección hexagonal, que
permite solidarizar en rotación el tapón 14 y un forro exterior 15a
del útil 15 para asegurar el roscado o el desenroscado del
tapón.
El tapón 14 está atravesado en toda su longitud
en la dirección axial por un canal 16 que comprende una parte de
extremo 16a que desemboca en un extremo superior de la cápsula y una
parte 16b de mayor diámetro que la parte 16a, que desemboca en el
extremo del tapón 14 destinado a ser introducido en la vaina 8a de
la cápsula. Entre la primera parte 16a del canal 16 y la segunda
parte 16b de mayor diámetro está dispuesto un asiento 16c para
asegurar el apoyo de un obturador de una válvula 17 de cierre del
canal 16, solicitada hacia la posición de cierre por un resorte
helicoidal 18 intercalado entre un elemento de apoyo 19 atornillado
en la parte de extremo que desemboca en la parte 16b del canal 16 y
un escalón de apoyo del obturador de la válvula 17.
El elemento de apoyo roscado 19 comprende
canales axiales de paso de fluido.
La primera parte 16a del canal 16 que desemboca
en el extremo superior de la cápsula comprende una rosca de
fijación de un tubo 15b de entrada de gas fijado en posición coaxial
en el interior del tubo exterior perfilado del útil 15 utilizado
para enroscado y el desenroscado de los tapones superiores de las
cápsulas.
En la figura 4 se ha representado una estructura
20 que constituye a la vez una estructura de carga y una estructura
de soporte de cápsulas 8, que puede ser utilizada, por una parte,
para el rellenado de las cápsulas en barras no estancas y, por otra
parte, para el almacenamiento de las cápsulas que contienen las
barras no estancas.
La estructura de soporte 20 o carcaj presenta la
forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible para
reactor nuclear de agua a presión, tal como la representada en la
figura 1.
En particular, la estructura de soporte 20
comprende una contera superior 21a y una contera inferior 21b, que
tienen una sección de forma cuadrada, cuyo lado es sensiblemente
igual al lado de una contera cuadrada de ensambladura de
combustible.
La contera superior 21a comprende medios para
asegurar la manipulación de la estructura de soporte 20, por medio
de dispositivos de manipulación análogos a los utilizados para la
manipulación de ensambladuras de combustible en la piscina del
combustible del reactor nuclear. La contera superior 21a comprende
además manguitos de fijación 22 que prolongan la contera en la
dirección axial hacia abajo y en una cierta altura. Los manguitos 22
aseguran el ensamblaje de la contera superior, realizado de forma
desmontable, y de tirantes 23 de dirección axial dispuestos según
dos ángulos o esquinas de la estructura de soporte, de sección
cuadrada. El ensamblaje de los tirantes 23 y del manguito 22 de la
contera superior 21a está asegurado por un pasador 24 introducido
en el manguito 22, al nivel de dos ángulos de la estructura
dispuestos según una diagonal de la sección cuadrada de la
estructura 20. Los pasadores 24 pueden ser roscados o desenroscados
desde la parte superior de la contera de manipulación 21a para
asegurar la fijación o el desmontaje de la contera 21a. Los tirantes
23 están fijados por su parte inferior a la contera inferior 21b y
aseguran la unión entre las dos conteras y la transmisión de los
esfuerzos, cuando la estructura de soporte es cargada con cápsulas
que contienen barras no estancas. La estructura de soporte 20
comprende igualmente placas de refuerzo 25 que están distribuidas en
la longitud de la estructura, en la dirección axial, y que
comprenden aberturas de paso de los tirantes que aseguran el
ensamblaje y la rigidez de la estructura. Cada una de las placas de
refuerzo 25 está atravesada por una red de aberturas que permiten
cada una el paso de una cápsula 8, permitiendo las parrillas de
refuerzo mantener las cápsulas 8 según una disposición en red en
los planos transversales de la estructura, como se representa en la
figura 5.
La estructura de soporte 20 puede comprender
igualmente esquineras o piezas angulares de refuerzo y de ensamblaje
26, en la dirección longitudinal axial y según sus cuatro aristas
verticales. Sin embargo, para poder efectuar un desmantelamiento y
un nuevo tratamiento de la estructura, es preferible no utilizar
esquineras en ángulo, y reforzar la estructura con ayuda de tubos o
tirantes dispuestos en ciertos lugares de las cápsulas en el
interior de la estructura.
La red de sitios de almacenamiento, en cada uno
de los cuales se sitúa una cápsula 8, como se representa en la
figura 5, comprende dos sitios en las posiciones particulares 27a y
27b que sirven, en uno (27a), para el rellenado de las cápsulas 8
de barras no estancas y, en el otro (27b), para la puesta a presión
de gas inerte del interior de la cápsula.
La contera inferior 21b comprende alojamientos
29 destinados a recibir cada uno el tapón inferior 9 de una cápsula
8, estando las aberturas 29 dispuestas según una red correspondiente
a la red de las aberturas de paso de las placas de refuerzo
25.
Para facilitar el nuevo tratamiento de la
estructura, es preferible no encastrar las cápsulas 8 en la contera
inferior 21b, de manera que se pueda conservar un juego axial
apropiado.
Como se puede ver en la figura 5, en el sitio
27b, la contera inferior 21b comprende, en la abertura de recepción
29 de un extremo inferior de la cápsula, un tetón 31 que sobresale
hacia arriba, el cual permite accionar la válvula 10 del tapón
inferior 9 de una cápsula introducida en el sitio 27b de la
estructura de soporte para abrir la válvula y permitir el escape
del agua contenida en la cápsula para realizar el rellenado con gas
inerte del interior de la cápsula 8.
En la figura 6 se ha representado un dispositivo
de guía y de mantenimiento de cápsulas designado de manera general
por la referencia 32, que está destinado a ser situado encima de la
parte superior de la estructura de soporte 20 después del
desmontaje de la contera superior 21a.
El dispositivo de guía y de mantenimiento 32
comprende una placa de centrado 32a de forma cuadrada, que tiene la
dimensión de la sección de la estructura de soporte 20 y que
comprende, según dos ángulos o esquinas situadas en una diagonal de
la placa 32a, dos aberturas de posicionamiento 33 abiertas hacia el
exterior y en el borde las cuales están montadas piezas de guía
fijadas a la placa de centrado 32a.
La placa de centrado 32a está además atravesada,
en dos partes situadas en esquinas de la placa 32a, en la segunda
diagonal de la sección, por aberturas 34a y 34b que permiten
asegurar el paso de las cápsulas respectivamente hacia los sitios
27a y 27b, cuando el dispositivo de guía y de mantenimiento 32 es
acoplado por sus aberturas 33 en medios de centrado de la
estructura de soporte 20.
En la placa 32a del dispositivo de guía y de
mantenimiento 32 está dispuesto un gato o tornillo de apriete 35
cuyo vástago, dirigido según la segunda diagonal de la placa 32a, es
solidario de un patín de apriete 38 dirigido hacia la abertura 34a
en la cual se puede realizar la introducción de una cápsula 8.
Mediante el accionamiento del gato 35 se puede desplazar el patín
de apriete para que se ponga en agarre con la superficie exterior
de una cápsula para realizar su mantenimiento, en particular en
contra de un par de desenroscado o de enroscado del tapón superior
de la cápsula.
La placa 32a comprende igualmente una abertura
de manipulación 37 en la proximidad de su parte central, para
permitir el agarre del dispositivo 32 para su puesta en posición en
la estructura de soporte en el interior de la piscina del
combustible.
La placa 32a comprende igualmente un vaciado 38
que permite la introducción de las cápsulas en sitios diferentes de
los sitios 27a y 27b.
Se va a describir ahora una operación de
acondicionamiento de una barra de combustible no estanca según la
invención.
Las barras defectuosas no estancas se encuentran
en el interior de la piscina del combustible, ya sea en
ensambladuras de combustible en curso de reparación, de las cuales
se ha separado una contera para dar acceso a las barras de
combustible, ya sea en una estructura de recogida intermedia de
barras defectuosas, tal como un carcaj que tiene la forma de una
ensambladura de combustible.
El carcaj para barras defectuosas y la o las
ensambladuras que presenten barras defectuosas se disponen en una
estantería de almacenamiento de ensambladuras de combustible en el
fondo de la piscina. Una primera operación consiste en transferir
las barras defectuosas a una estación de reparación de ensambladuras
no estancas en la proximidad de la cabina del ascensor de
ensambladuras de combustible de la piscina.
Después se pone en posición, en el ascensor que
presta servicio a la piscina del combustible, el carcaj 20 para
cápsulas 8 que constituye la estructura de soporte de cápsulas y se
separa la contera superior de manipulación 21a del carcaj 20 para
cápsulas 8.
Se pone en posición el dispositivo de guía y de
mantenimiento 32 en la estructura de soporte 20 de las cápsulas. Se
toma una cápsula vacía con el útil de manipulación de cápsulas 15,
cuyo tubo exterior perfilado 15a es aplicado a la parte perfilada
del tapón superior de la cápsula y el tubo interior roscado en el
interior de la abertura roscada del tapón superior de la
cápsula.
Las cápsulas 8 para barras no estancas son
almacenadas ya sea en el borde de la piscina, ya sea en el carcaj
para cápsulas 20 que constituye la estructura de soporte.
Se introduce la cápsula cogida por el útil de
manipulación a través de la abertura 34a del dispositivo de guía y
de mantenimiento 32, en el sitio de carga 27a de la estructura de
soporte 20. Se realiza el embridado de la cápsula mediante el
accionamiento del gato 35 del dispositivo de guía y de mantenimiento
32, asegurando el patín de apriete 36 el apriete del cuerpo de la
cápsula contra una pieza de apoyo solidaria de la placa 32a del
dispositivo 32.
Se desenrosca el tapón superior 14 de la cápsula
8 con el útil de manipulación 15 de la cápsula, permaneciendo el
tapón 14 solidario del útil de manipulación 15 después del
desenroscado.
Se pone en posición una tulipa de guía 39 por
encima de la placa de centrado 32a del dispositivo 32, comprendiendo
la tulipa 39 una parte troncocónica con el ensanchamiento dirigido
hacia arriba.
Se extrae una barra no estanca de la estación de
reparación de ensambladuras de combustible con ayuda de un útil de
manipulación de barras de la piscina del combustible.
Se introduce la barra defectuosa en la cápsula
8, dispuesta en el sitio 27a, gracias a la tulipa 39, que sirve de
guía de la barra no estanca.
La placa de centrado 32a está rodeada por un
borde realzado que constituye un marco de protección 40 que permite
mantener, sobre la placa, las pastillas de combustible que hayan
caído eventualmente durante la puesta en posición de la barra de
combustible en la cápsula.
El dispositivo permite realizar el
encapsulamiento de cualquier barra defectuosa, incluso en el caso de
barras fuertemente deterioradas o rotas.
Se realiza el apriete del tapón con un par de
apriete predeterminado y después se afloja el patín de embridado 36
para liberar la cápsula.
Se transfiere la cápsula con el útil de
manipulación 15, en primer lugar por encima del sitio 27b de la
estructura de soporte, después se introduce la cápsula en el sitio
27b a través de la abertura 34b de la placa 32a.
Cuando el tapón inferior 9 de la cápsula 8 se
introduce en la abertura 29 de la contera inferior 21b, el tetón 31
acciona la válvula 10 en el sentido de la apertura, para abrir el
espacio interior de la cápsula hacia la piscina.
Se introduce gas inerte a presión, por ejemplo
argón o helio, en el espacio interior de la cápsula, alimentando el
tubo interior 15b del útil de manipulación 15 con gas inerte a
presión, que vuelve a empujar la válvula 17 del tapón superior 14
de la cápsula en el sentido de la apertura. El gas inerte a presión
expulsa el agua que se encuentra en la cápsula para llevarla de
nuevo a la piscina del combustible después del paso a través del
filtro 13.
Cuando termina el llenado con gas inerte de la
cápsula, se levanta la cápsula con la ayuda del útil de manipulación
15, lo que permite volver a cerrar la válvula 10 del tapón inferior
9.
Se pone entonces en posición la cápsula 8 que
contiene una barra no estanca, en un sitio de almacenamiento de la
estructura de soporte 20.
Cuando se ha realizado el rellenado de la
estructura de soporte 20 en cada uno de los sitios que contiene una
cápsula que encierra una barra no estanca, se vuelve a poner en su
posición la contera superior del carcaj y se deposita el carcaj
lleno de cápsulas en la estantería de almacenamiento de las
ensambladuras de combustible en el fondo de la piscina.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Se puede proceder a continuación a operaciones
de transporte, de almacenamiento o de depósito.
Un almacenamiento de larga duración o un
depósito de muy larga duración de las barras no estancas pueden ser
realizados posteriormente en una instalación apropiada.
La estructura de soporte que encierra cápsulas
que contienen las barras no estancas puede ser transportada hacia
un lugar de almacenamiento de larga duración o de depósito de muy
larga duración en el cual pueden ser depositadas estructuras de
almacenamiento en sitios reservados.
Durante el transporte y el almacenamiento o el
depósito, la cápsula 8 constituye una barrera para el combustible
además de la primera barrera constituida por la vaina de la barra
que está defectuosa.
La pared de la cápsula, que es generalmente de
acero inoxidable, permite evitar cualquier expulsión del producto
radiactivo al exterior de la cápsula, ya sea durante el transporte,
ya sea durante el almacenamiento de larga duración o el depósito de
muy larga duración.
El transporte y la manipulación de la estructura
de almacenamiento 20 se realizan sin dificultad en la medida en que
la estructura de almacenamiento que contiene barras defectuosas
presenta las mismas características geométricas y mecánicas que una
ensambladura de combustible y una masa aproximada.
Es posible un almacenamiento de larga duración o
un depósito de muy larga duración en el interior de las cápsulas.
Teniendo en cuenta el hecho de que el gas de fisión contenido
originalmente en la barra se escapan a través de las fisuras de las
vainas de las barras no estancas, se ha evaluado el aumento de
presión en el interior de la vaina, por generación de helio, en el
curso de un periodo del orden de tres centenas de años. El aumento
de presión previsible se muestra limitado y no afecta la resistencia
de la cápsula. La potencia residual de las barras depende del
tiempo de almacenamiento en piscina antes del encapsulamiento de la
barra; en la práctica se pueden obtener niveles de potencia
residual aceptables antes del encapsulamiento de las barras no
estancas.
La temperatura de las barras no estancas, en el
interior de las cápsulas, será inferior a 400ºC en todos los casos,
siendo esta temperatura del orden de 200ºC durante los primeros años
de almacenamiento cuando el combustible es óxido de uranio
UO_{2}.
El procedimiento de almacenamiento según la
invención puede por tanto ser utilizado para almacenamientos de una
duración de cincuenta a cien años o depósitos de una duración que
llega hasta trescientos años, por ejemplo.
La estructura de soporte puede estar constituida
por un contenedor de transporte y/o de almacenamiento que comprenda
al menos un sitio (y generalmente varios sitios) de recepción de una
estructura de carga o de una cápsula.
Un medio de depósito puede ser utilizado, en el
marco de la invención, como estructura de soporte de cápsulas 8 que
encierran barras defectuosas con vistas a su depósito de muy larga
duración. Para ello, el medio de depósito que encierra al menos una
caja cuya parte superior está abierta puede ser depositado en la
piscina del combustible, para recibir cápsulas. Se puede igualmente
realizar el relleno de las cajas en el exterior de la piscina, en
una instalación apropiada.
Después de que se haya efectuado el rellenado de
una cápsula 8 introduciendo una barra defectuosa en la cápsula,
después una puesta a presión de gas inerte del interior de la
cápsula y un cierre estanco del tapón en una estructura de carga
tal como la estructura 20, como se ha descrito más arriba, se toma
la cápsula y se deposita en la caja o en una de las cajas del medio
de depósito.
Cuando la caja está llena de cápsulas, se cierra
la caja.
Se puede realizar el transporte del medio de
depósito, volviendo a cerrar las cajas llenas de cápsulas, hacia
una zona de depósito de muy larga duración de las barras de
combustible no estancas, en el interior de las propias cápsulas
contenidas en las cajas del medio de depósito.
En todos los casos, se evita cualquier
diseminación de los productos radiactivos en el entorno exterior y
se realiza un acondicionamiento de la barra defectuosa de tal manera
que puede ser depositada durante un periodo muy largo.
La estructura de depósito puede estar prevista
para recibir al menos una estructura de carga tal como la descrita
anteriormente, en lugar de una (o varias) cajas.
La invención no se limita estrictamente a los
modos de realización que se han descrito.
Es así que la cápsula puede presentar una forma
diferente de la que ha sido descrita de manera detallada en lo que
antecede y que la estructura de soporte para el transporte y el
almacenamiento de las cápsulas puede presentar una forma diferente
a la de un carcaj, de un contenedor o de un medio de depósito tales
como los descritos.
La invención se aplica al acondicionamiento de
barras no estancas de ensambladuras de combustible para cualquier
tipo de reactores refrigerados por agua.
Claims (10)
1. Procedimiento de acondicionamiento de barras
de combustible no estancas (6) con vistas a su transporte y a su
almacenamiento de larga duración o a su depósito de muy larga
duración, presentando un defecto de estanqueidad cada una de las
barras de combustible no estancas (o barras defectuosas) (6), que
comprenden pastillas de material combustible en una vaina tubular
(6a) cerrada por sus extremos, siendo depositadas las barras de
combustible no estancas, en una primera etapa, bajo el agua en una
piscina, en cuyo procedimiento:
- se ponen a disposición una pluralidad de
cápsulas (8) destinadas a recibir, cada una de ellas, una barra de
combustible, y que comprenden una envoltura tubular (8a) y dos
tapones (9, 14) en sus extremos, de los cuales uno al menos es
retirable,
- se sitúa una estructura de carga (20) en la
piscina, en una disposición que le permite recibir al menos una
cápsula de la pluralidad de cápsulas (8) con su eje vertical,
- se fija, en un extremo superior abierto de la
estructura de carga (20), un dispositivo de guía y de mantenimiento
(32) de barra de combustible (6) en la cápsula (8),
- se extraen una a una las barras no estancas
dentro de un medio de recogida intermedio en el cual se sitúan
barras no estancas que provienen de al menos una ensambladura de
combustible y se introducen una por una las cápsulas vacías de
barras en la estructura de carga (20) en posición vertical en un
sitio de carga (27a) en la vertical de una abertura (34a) del
dispositivo de guía y de mantenimiento (32), y, para cada una de las
cápsulas (8) destinadas a recibir una barra defectuosa (6):
- se desenrosca un tapón (14) de la cápsula (8)
situado en su parte superior, se introduce una barra defectuosa (6)
en la cápsula a través de un dispositivo de guía (29) situado según
la abertura (34a) del dispositivo de guía y de mantenimiento (32),
se vuelve a roscar el tapón superior (14) de la cápsula (8),
- se dispone la cápsula (8) que encierra la
barra defectuosa en un sitio de una estructura de soporte (20),
comprendiendo la estructura de soporte (20) varios sitios de
recepción de cápsulas (8), presentando la estructura de soporte
(20) la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible
nuclear o siendo un medio de depósito que contiene al menos una
caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una
ensambladura de combustible y destinada a recibir una pluralidad de
cápsulas (8) y obturable por medio de cubiertas estancas, y
- se transporta y se almacenan las barras
defectuosas (6) en el interior de las cápsulas (8) situadas en la
estructura de soporte (20).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual la estructura de carga presenta la forma y las dimensiones
de una ensambladura de combustible (1) y comprende una armazón
destinada a recibir las cápsulas (8), que tiene una contera
superior de manipulación (21a) y una contera inferior (21b) de
dirección transversal, ensambladas entre sí por tirantes (23) de
dirección longitudinal, y una pluralidad de placas de refuerzo (25)
de disposición transversal y repartidas según la dirección
longitudinal de la estructura de carga (20), cada una de las cuales
comprende una red de aberturas destinadas a asegurar, cada una de
ellas, el paso y el mantenimiento de una cápsula (8), en algunas de
las cuales son aplicados los tirantes (23) de ensamblaje de la
armazón de la estructura de carga (20), comprendiendo la estructura
(20) un primer sitio (27a) de carga de las cápsulas en la
proximidad de un ángulo o esquina de las secciones transversales de
la estructura de carga de forma cuadrada.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el cual la estructura de carga comprende además un segundo sitio
(27b) según el cual la contera inferior (21b) de la estructura de
carga comprende una abertura de recepción (29) de un tapón de
cierre del extremo inferior de una cápsula, en la cual se coloca un
tetón (31) que sobresale hacia el interior de la estructura de
carga, y los tapones inferiores (9) y superiores (14) de las
cápsulas (8) están atravesados axialmente por un canal en el cual
está dispuesta una válvula (10, 17) de cierre del canal solicitada
hacia la posición de cierre por un resorte helicoidal (11, 18),
comprendiendo el extremo de desembocadura del canal (16) del tapón
superior (14) un medio de conexión de un conducto (15b) de llegada
de gas inerte, y después de haber sido introducida una barra
defectuosa en una cápsula (8) y roscado de nuevo el tapón superior
(14) de la cápsula (8) en el primer sitio de carga (27a), se
transporta la cápsula (8) al segundo sitio (27b) de rellenado con
gas inerte, se introduce el tapón inferior (9) de la cápsula en el
alojamiento (29) correspondiente a la contera inferior (21b), de
tal manera que el tetón (31) sobresaliente levanta la válvula (10)
del tapón inferior (9) hacia la posición de apertura y se envía un
gas inerte a presión, tal como argón, a la parte del extremo de
entrada (16a) del canal (16) del tapón superior (14), para realizar
la apertura de la válvula (17) del tapón superior (14) y después el
rellenado con gas inerte del espacio interior de la cápsula (8),
siendo expulsados el agua o el gas contenidos en la cápsula (8) por
el canal (9a) del tapón inferior (9), se interrumpe la alimentación
de gas inerte tras el rellenado del espacio interno de la cápsula
(8), de tal manera que se vuelve a cerrar la válvula de cierre (17)
del tapón superior (14), siendo entonces almacenada la barra
defectuosa en el interior de la cápsula (8) en atmósfera de gas
inerte a presión.
\newpage
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 2 y 3, en el cual la estructura de soporte (20) de
las cápsulas (8), en la cual se realiza el transporte y el
almacenamiento de larga duración de las cápsulas (8) que encierran
las barras defectuosas, está constituida por la propia la estructura
de carga (20).
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual la estructura de soporte (20) de las cápsulas (8) que
encierran las barras de combustible defectuosas está constituida por
un contenedor de transporte y/o almacenamiento que comprende al
menos un sitio de recepción de al menos una de entre una estructura
de carga (20) y una cápsula (8).
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual la estructura de soporte (20) es un medio de depósito que
encierra al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las
dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a
recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por cubiertas
estancas y en la cual está constituida una barrera estanca
alrededor de cada una de las barras defectuosas por una al menos de
la cápsula (8) que encierra la barra y de una caja que encierra la
cápsula (8).
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual la estructura de soporte (20) es un medio de depósito que
encierra al menos una caja que tiene sensiblemente la forma y las
dimensiones de una ensambladura de combustible y destinada a
recibir una pluralidad de cápsulas (8) y obturable por cubiertas
estancas, y en la cual el medio de depósito se realiza para recibir
al menos una estructura de carga (20) en el lugar de una caja.
8. Dispositivo de acondicionamiento para la
puesta en práctica de un procedimiento según la reivindicación 1,
comprendiendo el dispositivo:
- una estructura de carga (20) de barras
defectuosas (6) en las cápsulas (8), que comprende un sitio (27a) de
carga de cada cápsula (8) con una barra defectuosa y un sitio (27b)
de rellenado de cada cápsula (8) con gas inerte,
- un dispositivo de guía y de mantenimiento (32)
que comprende medios (33) de posicionamiento en la estructura de
carga (20),
- una estructura de soporte (20) de cápsulas (8)
para un almacenamiento de gran duración o un depósito de muy larga
duración, comprendiendo la estructura de soporte (20) varios sitios
de recepción de cápsulas (8), presentando la estructura de soporte
(20) la forma y las dimensiones de una ensambladura de combustible
nuclear o siendo un medio de depósito que encierra al menos una
caja que tiene sensiblemente la forma y las dimensiones de una
ensambladura de combustible, destinada a recibir una pluralidad de
cápsulas (8) y obturable por cubiertas estancas,
- un útil (15) de manipulación y de rellenado de
las cápsulas (8).
\vskip1.000000\baselineskip
9. Dispositivo según la reivindicación 8 para la
puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 3, en
el cual:
- la estructura de carga (20) presenta la forma
y las dimensiones de una ensambladura de combustible (1) y comprende
una contera superior (21a) y una contera inferior (21b) ensambladas
entre sí por medio de tirantes (23) de dirección longitudinal con
respecto a las conteras (21a, 21b) de dirección transversal, una
pluralidad de placas de refuerzo (25) en disposiciones
transversales, distribuidas según la dirección longitudinal de la
estructura de carga (20), y un tetón de accionamiento (31) de una
válvula (10) dispuesta en un canal (9a, 9b) que atraviesa un tapón
inferior (9) de cada cápsula (8), al nivel del sitio de rellenado
(27b),
- comprendiendo el dispositivo de guía y de
mantenimiento (32) una placa de centrado (32a) provista de medios
(33) de posicionamiento en la estructura de carga (20), una primera
y una segunda aberturas (34a, 34b) que atraviesan la placa de
centrado (32a) y un medio (35, 36) de apriete de una cápsula (8)
introducida en la estructura de carga (20) en el sitio de carga
(27a), así como una tulipa de guía (39) que puede ser situada en la
placa de centrado (32a) al nivel de la primera abertura (34a), y
- un útil (15) de manipulación y de rellenado de
las cápsulas (8), que comprende un tubo exterior (15a) perfilado
para su acoplamiento sobre un tapón superior (14) perfilado de una
cápsula (8) y su solidarización en rotación con el tapón superior
(14) roscable y desenroscable en un cuerpo (8a) de la cápsula (8) y
un tubo interior (15b) de llegada de gas, conectable a un canal
(14b, 14c) que atraviesa el tapón superior (14) de cada cápsula
(8).
\vskip1.000000\baselineskip
10. Dispositivo según la reivindicación 8, en el
cual la estructura de carga (20) comprende una pluralidad de sitios
de almacenamiento de cápsulas (8) y constituye la estructura de
soporte de cápsulas (8).
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Publications (1)
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| ES2336213T3 true ES2336213T3 (es) | 2010-04-09 |
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