ES2341027T3 - Cuba de reactor nuclear de agua a presion. - Google Patents
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Abstract
Cuba (1) de reactor nuclear de agua a presión, que comprende: - una envolvente exterior (2) que comprende por lo menos una virola cilíndrica (4) de sección circular de eje central vertical (X), y un fondo abombado (6) que cierra un extremo inferior de la virola (4), - por lo menos una entrada y una salida de un fluido de enfriado primario, practicadas en la envolvente a modo de caldera (2), - un núcleo (8) que comprende una pluralidad de ensamblajes de combustible nuclear (10), dispuesto en el interior de la envolvente a modo de caldera (2), - una placa de soporte de núcleo (12) sustancialmente perpendicular al eje central (X) y dispuesta en el interior de la envolvente a modo de caldera (2) bajo el núcleo (8), estando un espacio de fondo de cuba (14) delimitado así entre la placa de soporte (12) y el fondo abombado (6), estando la placa de soporte (12) perforada por orificios (24) de circulación del fluido primario que ponen en comunicación el espacio de fondo de cuba (14) con el núcleo (8), - unos medios (16, 18) para canalizar el fluido primario desde la o las entradas hasta el espacio de fondo de cuba (14), - un dispositivo de tranquilización (26) dispuesto bajo la placa de soporte (12) en el espacio de fondo de cuba (14), apropiado para tranquilizar por lo menos una parte del fluido primario llevado por los medios de canalización (16, 18) antes de que este fluido atraviese la placa de soporte (12), presentando el dispositivo de tranquilización (30) según unas direcciones perpendiculares al eje central (X) unas dimensiones comprendidas entre 30% y 60% del diámetro interno de la virola (4), comprendiendo el dispositivo de tranquilización (26) por lo menos una placa de tranquilización (30) sustancialmente perpendicular al eje central (X) y una pluralidad de orificios de tranquilización (32), estando los orificios de tranquilización (32) practicados en la placa de tranquilización (30) y siendo apropiados para tranquilizar el fluido primario mediante el paso de éste a través de los orificios (32), caracterizada porque la placa de tranquilización (30) presenta según el eje central (X) una altura comprendida entre 15% y 40% de la altura máxima del espacio de fondo de cuba (14) tomada según este eje.
Description
Cuba de reactor nuclear de agua a presión.
La presente invención se refiere en general a
los reactores nucleares de agua a presión.
Más precisamente, la invención se refiere a una
cuba de reactor nuclear de agua a presión, del tipo que
comprende:
- -
- una envolvente exterior que comprende por lo menos una virola cilíndrica de sección circular, de eje central vertical, y un fondo abombado que cierra un extremo inferior de la virola,
- -
- por lo menos una entrada y una salida de un fluido de enfriado primario, practicadas en la envolvente a modo de caldera,
- -
- un núcleo que comprende una pluralidad de ensamblajes de combustible nuclear, dispuestos en el interior de la envolvente a modo de caldera,
- -
- una placa de soporte de núcleo sustancialmente perpendicular al eje central y dispuesta en el interior de la envolvente a modo de caldera bajo el núcleo, quedando un espacio de fondo de cuba así delimitado entre la placa de soporte y el fondo abombado, estando la placa de soporte perforada por orificios de circulación del fluido primario que ponen en comunicación el espacio de fondo de cuba con el núcleo,
- -
- unos medios para canalizar el fluido primario desde la o las entradas hasta el espacio de fondo de cuba,
- -
- un dispositivo de tranquilización dispuesto bajo la placa de soporte en el espacio de fondo de cuba, apropiado para tranquilizar por lo menos una parte del fluido primario traído por los medios de canalización antes de que este fluido atraviese la placa de soporte, presentando el dispositivo de tranquilización según unas direcciones perpendiculares al eje central unas dimensiones comprendidas entre 30% y 60% del diámetro interno de la virola.
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Una cuba de este tipo es conocida a partir del
documento EP-A-1 006 533, que
describe unos medios de tranquilización que comprenden
esencialmente una virola cilíndrica coaxial con el eje central de la
cuba.
Por otra parte, el documento US nº 5.267.285
describe una cuba de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
Estos medios de tranquilización dan muy buenos
resultados.
Sin embargo, en el caso en que el fluido
primario forma pequeños vórtices, éstos pueden pasar a través del
espacio interno de la virola sin romperse.
En este contexto, la invención prevé proponer
una cuba de reactor nuclear provista de un dispositivo de
tranquilización de eficacia mejorada, en particular en el caso de
que se formen pequeños vórtices en el fluido primario.
Con este fin, la invención se refiere a una cuba
de reactor nuclear del tipo citado, caracterizada porque:
- -
- la placa de tranquilización presenta según el eje central una altura comprendida entre 15% y 40% de la altura máxima del espacio de fondo de cuba tomada según este eje.
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La cuba puede presentar asimismo una o varias de
las características siguientes, consideradas individualmente o
según todas las combinaciones técnicamente posibles:
- -
- la placa de tranquilización es monobloque;
- -
- la placa de tranquilización es una pieza forjada mecanizada;
- -
- los orificios de tranquilización se extienden a través de la placa de tranquilización paralelamente al eje central y están repartidos según una red de malla cuadrada;
- -
- los orificios de tranquilización presentan una sección cuadrada perpendicularmente al eje central;
- -
- los orificios de tranquilización están delimitados por lo menos por un primer conjunto de láminas paralelas entre sí y que pertenecen a la placa de tranquilización y por un segundo conjunto de láminas paralelas entre sí y que pertenecen a la placa de tranquilización, siendo las láminas del primer conjunto perpendiculares a las láminas del segundo conjunto;
- -
- las láminas son rectas y se extienden cada una a través de toda la placa de tranquilización según una dirección perpendicular al eje central;
- -
- los ensamblajes de combustible están dispuestos en el núcleo según una red de malla cuadrada de lado determinado, estando las láminas del primer conjunto dispuestas según un paso constante múltiplo entero de la mitad de dicho lado, estando las láminas del segundo conjunto dispuestas asimismo según un paso constante múltiplo entero de la mitad de dicho lado;
- -
- las láminas presentan un espesor comprendido entre 5 y 50 milímetros;
- -
- el dispositivo de tranquilización comprende unas columnas de fijación de la placa de tranquilización sobre la placa de soporte de núcleo, estando estas columnas fijadas rígidamente sobre unos nudos de la placa de tranquilización realizados en la intersección de láminas de los primer y segundo conjuntos;
- -
- la placa de tranquilización presenta según el eje central una altura comprendida entre 0,3 y 3,5 veces la mayor dimensión de la sección de los orificios de tranquilización tomada perpendicularmente al eje central;
- -
- el dispositivo de tranquilización comprende una parte cilíndrica que rodea la placa de tranquilización y solidaria del borde exterior de dicha placa de tranquilización; y
- -
- la parte cilíndrica se extiende según el eje central más allá de la placa de tranquilización hacia la placa de soporte de núcleo, en una altura comprendida entre 25 y 100% de la altura de la placa de tranquilización.
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Otras características y ventajas de la invención
se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción
siguiente, a título indicativo y en modo alguno limitativo, haciendo
referencia a las figuras adjuntas, en las que:
- la figura 1 es una vista en sección axial de
una parte inferior de una cuba de reactor nuclear de acuerdo con la
invención;
- la figura 2 es una vista en sección
perpendicularmente al eje central de la placa de tranquilización de
la figura 1, considerada según la incidencia de las flechas II de
la figura 1, estando representado solamente un cuarto de la
placa;
- la figura 3 es una vista en sección axial del
dispositivo de tranquilización de la figura 2, considerada según la
incidencia de las flechas III de la figura 2, estando representado
sólo la mitad de este dispositivo; y
- la figura 4 es una vista ampliada de un
detalle IV de la figura 2 en la que se han superpuesto las
posiciones de los orificios de circulación del fluido primario a
través de la placa de soporte de núcleo y las posiciones de los
ejes centrales de los ensamblajes de combustible nuclear.
La cuba 1 representada en la figura 1 es una
cuba de reactor nuclear de agua a presión. La misma comprende una
envolvente exterior a modo de caldera 2 que comprende una virola
cilíndrica de sección circular 4 de eje central vertical X,
cerrando un fondo abombado 6 un extremo inferior abierto de la
virola 4, y una tapa (no representada) fijada de forma amovible en
un extremo superior abierto de la virola 4. La virola 4 comprende
generalmente varios elementos de virola cilíndricos soldados extremo
con extremo.
La cuba 1 comprende asimismo varias entradas de
un fluido de enfriado primario (no representadas), practicadas en
la envolvente a modo de caldera 2, y varias salidas (no
representadas) de este mismo fluido, practicadas asimismo en la
envolvente a modo de caldera 2.
La cuba 1 comprende un núcleo 8 que comprende
una pluralidad de ensamblajes 10 de combustible nuclear, dispuestos
verticalmente en el interior de la envolvente a modo de caldera 2.
La misma comprende asimismo una placa de soporte de núcleo 12
sustancialmente perpendicular al eje central X dispuesta en el
interior de la envolvente a modo de caldera 2, bajo el núcleo 8. La
placa 12 se extiende en la parte baja de la virola cilíndrica 4,
estando así un espacio de fondo de cuba 14 delimitado entre la placa
de soporte 12 y el fondo abombado 6.
La cuba 1 comprende asimismo una envolvente de
núcleo 16 cilíndrica de sección circular de eje X, dispuesta
alrededor del núcleo 8. La envolvente 16 está así interpuesta entre
el núcleo 8 y la virola cilíndrica 4, y presenta un diámetro
reducido con respecto a esta virola. La envolvente 16 define así con
la virola 4 un espacio anular 18 apropiado para canalizar la casi
totalidad del fluido primario desde las entradas hasta el espacio
de fondo de cuba 14.
La placa de soporte 12 presenta un diámetro
sustancialmente igual al de la envolvente 16, y está soldada en
toda su periferia a un extremo inferior abierto de la envolvente
16.
La envolvente 16 está, a su vez, suspendida en
el borde superior de la virola 4, por unos medios adecuados que no
serán descritos en la presente memoria.
\newpage
Como muestra la figura 1, la placa de soporte 12
soporta en su periferia una pluralidad de chavetas radiales de
indexado 20, estando estas chavetas introducidas en unas ranuras de
guiado 22 fijadas en el interior de la virola 4. Las chavetas 20
cooperan con las ranuras 22 para indexar en rotación la placa de
soporte 12 y la envolvente 16 alrededor del eje central X.
Los ensamblajes de combustible nuclear 10 del
núcleo 8 descansan sobre la placa de soporte 12 por medio de sus
terminales inferiores (no representados). Los mismos están
dispuestos verticalmente, paralelamente unos a los otros, según una
red de mallas cuadradas. El tamaño de la malla cuadrada es constante
en toda la red. Cada cuadrado presenta por ejemplo unos lados de
215 mm aproximadamente.
La placa de soporte 12 está perforada por
orificios 24 de circulación del fluido primario que ponen en
comunicación el espacio de fondo de cuba 14 con el núcleo 8. Estos
orificios se extienden según el eje central X y atraviesan la placa
de soporte 12 en todo su espesor. Los orificios 24 están dispuestos
asimismo en la placa 12 según una red de mallas cuadradas,
dispuesta de manera que cuatro orificios 24 estén situados bajo cada
ensamblaje 10. Dichos cuatro orificios ocupan los vértices de una
malla de la red.
Este resultado se alcanza disponiendo los
orificios 24 en una red de la que todas las mallas cuadradas son
sustancialmente del mismo tamaño, siendo el lado de cada malla
aproximadamente la mitad del lado de la malla de la red de
ensamblajes combustibles.
La malla de la red de orificios 24 presenta por
tanto una superficie igual al cuarto de la malla de la red de
ensamblajes combustibles.
La cuba 1 comprende por otra parte un
dispositivo de tranquilización 26, dispuesto bajo la placa de
soporte 12 en el espacio de fondo de cuba 14, y fijado a dicha
placa de soporte. Este dispositivo es apropiado para tranquilizar
por lo menos una parte del fluido primario canalizado por el espacio
anular 18 hacia abajo hasta el espacio de fondo de cuba 14, antes
de que este fluido atraviese la placa de soporte 12 hacia arriba
para penetrar en el núcleo 8.
En un primer modo de realización, representado
en las figuras 1 a 3, el dispositivo de tranquilización es un
conjunto monobloque forjado mecanizado, que comprende una parte
cilíndrica exterior 28 de sección circular, de eje X, y una placa
de tranquilización 30 sustancialmente perpendicular al eje X, que
ocupa toda la sección interior de la placa cilíndrica 28. La parte
28 rodea por tanto completamente la placa 30, y es solidaria del
borde exterior de dicha placa de tranquilización 30.
Como muestra la figura 2, el dispositivo de
tranquilización 26 comprende una pluralidad de orificios de
tranquilización 32 practicados en la placa 30, y dispuestos según
una red de mallas cuadradas. Estos orificios 32 están delimitados
por un primer conjunto de láminas 34 paralelas entre sí y que
pertenecen a la placa de tranquilización 30, y por un segundo
conjunto de láminas 36 paralelas entre sí y que pertenecen a la
placa de tranquilización 30. Las láminas 34 del primer conjunto son
perpendiculares a las láminas 36 del segundo conjunto. Las láminas
34 y 36 se extienden en toda la altura de la placa 30, siendo la
altura tomada en este caso paralelamente al eje central X.
Las láminas 34 y 36 son rectas, y se extienden
cada una a través de toda la placa de tranquilización 30, según una
dirección perpendicular al eje central X. Las láminas 34 se
extienden según la dirección anotada Y en la figura 2, y las
láminas 36 según la dirección anotada Z en la figura 2. Las láminas
34 y 36 son solidarias de la parte cilíndrica 28 por sus dos
extremos opuestos. Las láminas 34 cruzan las láminas 36 en unos
puntos de intersección que se denominarán a continuación nudos,
siendo las láminas 34 así solidarias de las láminas 36 en cada
nudo, y esto en toda la altura de la placa de tranquilización
30.
Las láminas 34 del primer conjunto están
dispuestas de manera que estén separadas unas de las otras en un
paso constante igual al lado de las mallas de la red de ensamblaje
combustible 10. Asimismo, las láminas 36 del segundo conjunto están
dispuestas también según un paso constante igual al lado de las
mallas de la red de ensamblajes combustibles.
Las posiciones de las láminas 34 y 36 están
caladas de tal manera que, consideradas según el eje central X,
estas láminas estén dispuestas entre los orificios de circulación 24
de la placa de soporte de núcleo 12.
Las posiciones respectivas de las láminas 34 y
36, de los orificios de circulación 24 y del eje central C de los
ensam-
blajes de combustible nuclear, consideradas según el eje X, están representadas en la figura 4. Se observa que los ejes C ocupan el centro de los orificios cuadrados 32 delimitados por las nervaduras 34 y 36. Cuatro orificios 24 están dis-
puestos sobre las diagonales de cada orificio cuadrado 32, a media distancia entre las esquinas del orificio y el eje C.
blajes de combustible nuclear, consideradas según el eje X, están representadas en la figura 4. Se observa que los ejes C ocupan el centro de los orificios cuadrados 32 delimitados por las nervaduras 34 y 36. Cuatro orificios 24 están dis-
puestos sobre las diagonales de cada orificio cuadrado 32, a media distancia entre las esquinas del orificio y el eje C.
Como se aprecia en la figura 2, todos los
orificios de tranquilización 32 practicados en la parte central de
la placa de tranquilización 30 presentan una sección cuadrada. Estos
orificios 32 atraviesan la placa de tranquilización en toda su
altura, paralelamente al eje central X. Son todos de tamaño
idéntico.
En contrapartida, los orificios 32 situados en
la periferia de la placa 30 presentan unas formas diversas. Estos
orificios están delimitados hacia el interior de la placa 30 por las
láminas 34 y 36, y de un lado radialmente exterior de la placa 30
por la parte cilíndrica 28.
La placa de tranquilización 30 es circular y
presenta, en un plano perpendicular al eje central X, un diámetro
comprendido entre 30% y 60% del diámetro interno de la virola 4.
Por otra parte, la placa de tranquilización 30
presenta, según el eje central X, una altura h comprendida entre
15% y 40% de la altura máxima H del espacio de fondo de cuba 14
(véase la figura 1). Esta altura máxima H corresponde a la
distancia que separa una cara inferior de la placa de soporte de
núcleo 12 de la superficie interna del fondo abombado 6 según el
eje central X de la cuba.
La altura h de la placa 30 está comprendida
entre 0,3 y 3,5 veces la mayor dimensión de la sección de los
orificios 32 tomada perpendicularmente al eje X. Preferentemente, la
altura h está comprendida entre 0,5 y 2 veces dicha mayor
dimensión, y vale típicamente 1 vez dicha mayor dimensión.
La distancia entre la cara inferior de la placa
de soporte de núcleo 12 y la cara superior de la placa de
tranquilización 30 está comprendida entre 10% y 35% de la altura
máxima H del espacio de fondo de cuba 14.
Como se observa en la figura 3, la parte
cilíndrica 28 del dispositivo de tranquilización se prolonga hacia
la placa de soporte de núcleo 12 más allá de la cara superior 37 de
la placa de tranquilización 30. Con respecto a la cara superior 37,
la parte cilíndrica 28 forma resalte en una altura comprendida entre
25% y 100% de la altura de la placa de tranquilización 30.
El diámetro de la placa de tranquilización 30 es
por ejemplo de 2.610 mm aproximadamente. El diámetro exterior de la
parte cilíndrica 28 es por ejemplo de 2690 mm. La altura de la placa
de tranquilización 30 es por ejemplo de 280 mm. La altura total de
la parte cilíndrica 28 es por ejemplo de 430 mm.
El paso que separa dos láminas 34 o dos láminas
36 es de 215 mm aproximadamente, por ejemplo. Las láminas presentan
un espesor comprendido entre 5 mm y 50 mm, y preferentemente
sustancialmente igual a 15 mm. La longitud del lado de los
orificios 32 es en este caso de aproximadamente 200 mm, siendo la
mayor dimensión de la sección de los orificios 32 de 280 mm
aproximadamente (diagonal de la sección cuadrada).
El dispositivo de tranquilización 26 está fijado
a la placa de soporte de núcleo 12 por medio de veinticuatro
columnas 38 que se extienden paralelamente al eje central X. Estas
columnas 38, como muestra la figura 1, están fijadas rígidamente,
por un extremo inferior, sobre la placa 30, y, por un extremo
superior, sobre la placa 12.
Con este fin, unos nudos ensanchados 40 están
realizados en la intersección de algunas láminas 34 y 36. Estos
nudos ensanchados 40 están perforados por unos mandrilados 42 que se
extienden paralelamente al eje central X. Las partes inferiores de
las columnas 38 están conformadas como vástagos fileteados (no
representados). Estos vástagos están introducidos en los
mandrilados 42, que atraviesan axialmente de parte a parte. Unas
tuercas 43 (figura 1) están roscadas sobre los extremos libres de
los vástagos fileteados en resalte bajo la placa 30. La unión entre
las columnas 38 y la placa de tranquilización 30 está también
reforzada por unos puntos o unos cordones de soldadura realizados
entre las tuercas y los bordes de los mandrilados 42.
Como se aprecia en la figura 2, los mandrilados
42 están dispuestos en la periferia de la placa de tranquilización
30, inmediatamente en el interior de la parte cilíndrica 28. Las
columnas 38 están regularmente repartidas alrededor del eje central
X.
Un extremo superior de cada columna 38 está
conformado como una placa en cruz 44 (figura 1), que se extiende
perpendicularmente al eje X. La cara superior de esta placa en cruz
soporta, en su centro, un pivote de centrado, estando cuatro
orificios de fijación practicados en las cuatro ramas de la placa en
cruz. Estas placas en cruz 44 están aplicadas por sus caras
superiores contra la placa de soporte de núcleo 12, pasando los
pivotes de centraje a introducirse en unos alojamientos practicados
en la cara inferior de la placa 12 a este fin. Unos tornillos 45
(figura 1) atraviesan los orificios de la placa en cruz y se
introducen en unos orificios fileteados correspondientes
practicados en la cara inferior de la placa 12. Las posiciones de
los orificios fileteados se eligen de manera que la columna 38 esté
posicionada en el centro de una malla cuadrada de la red de
orificios de circulación 24. Al igual que anteriormente, unos puntos
o unos cordones de soldadura permiten reforzar la unión entre la
placa en cruz 44 y la cara inferior de la placa de soporte de núcleo
12.
Se describirá ahora la circulación del fluido
primario en el interior de la cuba de la invención.
El fluido primario es generalmente agua. Es
impulsado por las bombas primarias del reactor, y penetra en el
interior de la cuba 1 por las entradas practicadas en la envolvente
a modo de caldera 2. El agua primaria circula a continuación hacia
abajo en el espacio anular 18, hasta el espacio de fondo de cuba 14.
Una pequeña parte del agua, que sale del espacio anular 18, pasa
directamente entre el dispositivo de tranquilización 26 y la placa
de fondo de núcleo 12, sin pasar a través del dispositivo de
tranquilización. Esta pequeña parte del agua penetra a continuación
en el núcleo 8 del reactor pasando a través de los orificios 24 de
la placa 12.
La mayor parte del agua primaria, al salir del
espacio anular 18, circula a lo largo del fondo abombado 6, y
después sube paralelamente al eje X, a través del dispositivo de
tranquilización 26. El agua atraviesa los orificios de
tranquilización 32, y después continúa su movimiento ascendente
pasando a través de los orificios de circulación 24 de la placa
12.
El agua primaria sube a continuación a lo largo
de los ensamblajes de combustible nuclear 10, en contacto con los
cuales se calienta. Sale de la cuba 1 por las salidas practicadas en
la envolvente a modo de caldera 2.
La cuba descrita anteriormente presenta
múltiples ventajas.
La estructura del dispositivo de tranquilización
(placa perforada por una pluralidad de orificios) le permite romper
muy eficazmente los pequeños vórtices que llegaran a formarse en el
fluido primario que entra en el espacio de fondo de cuba, o que se
desarrollan en el espacio de fondo de cuba en el punto de encuentro
de las corrientes que vienen de las diferentes entradas de la
cuba.
Por otra parte, la elección de las dimensiones
del dispositivo de tranquilización perpendicularmente al eje
central de la cuba contribuye a hacer que ésta resulte
particularmente eficaz.
El hecho de que los orificios de tranquilización
estén delimitados por unas láminas perpendiculares unas a las otras
dispuestas en la placa de tranquilización conduce a un compromiso
muy bueno entre la eficacia de la tranquilización del fluido y la
pérdida de carga sufrida por este fluido al atravesar la placa. Esto
permite como último recurso limitar la carga de las bombas
primarias.
La disposición de las láminas con respecto a los
orificios de paso del fluido primario a través de la placa de
soporte de núcleo permite facilitar la circulación del fluido en la
cuba.
Por otra parte, la altura de la placa de
tranquilización y el espesor de las láminas se eligen en unas gamas
que contribuyen a mejorar el compromiso entre la transparencia de la
placa de tranquilización, la eficacia de la tranquilización, y el
comportamiento mecánico del dispositivo de tranquilización.
La relación entre la altura de la placa y la
mayor dimensión de la sección de los orificios de esta placa está
también optimizada con el fin de mejorar la eficacia de la
tranquilización.
El dispositivo de tranquilización está
suspendido bajo la placa de soporte de núcleo, y puede por tanto ser
extraído de la cuba del reactor con el subconjunto constituido por
la pantalla 16 y la placa 12.
La parte cilíndrica exterior que rodea la placa
de tranquilización y que se prolonga más allá de ésta hacia la
placa de soporte de núcleo permite canalizar el fluido primario que
sale de los orificios de tranquilización y que se dirige hacia la
placa de soporte de núcleo y limitar las turbulencias en este
fluido.
Cuando se utiliza la cuba en un reactor que
comprende varios bucles primarios (típicamente 4), cada uno asociado
a una entrada y una salida de la cuba, se ha constatado que el
dispositivo de tranquilización era particularmente eficaz en el
caso en que la circulación en uno de los bucles está interrumpida.
En efecto, las entradas están repartidas generalmente sobre la cuba
de manera que la circulación en el espacio anular 18 que conduce al
espacio de fondo de cuba sea uniforme en toda la periferia de este
espacio 18. La pérdida de uno de los bucles primarios provoca una
asimetría en la circulación del fluido en el espacio anular, de tal
manera que se crean numerosos vórtices en el fluido primario que
entra en el espacio de fondo de cuba. El dispositivo de
tranquilización descrito anteriormente permite romper estos
vórtices de forma extremadamente eficaz.
El hecho de disponer el dispositivo de
tranquilización a distancia bajo la placa de fondo de núcleo es
particularmente ventajoso. En efecto, se sabe que es deseable
repartir el flujo de agua de enfriado de la manera más homogénea
posible en el conjunto de las aberturas que atraviesan la placa de
soporte de núcleo 12, de manera que se asegure una alimentación
óptima de cada uno de los ensamblajes del núcleo del reactor
nuclear. Sin embargo, en el interior del espacio de fondo de cuba
14, el flujo de agua de enfriado a presión del reactor está muy
perturbado y en particular son susceptibles de formarse unas
turbulencias en la circulación del fluido antes de que penetre en
el núcleo 8 a través de la placa de soporte de núcleo 12.
La repartición de caudal y de presión en la
entrada del núcleo está por tanto muy perturbada y el campo de las
presiones y de los caudales es generalmente poco uniforme si el
flujo no ha sido tranquilizado en el interior del espacio de fondo
de cuba 14, es decir netamente antes de que el agua llegue a nivel
de la placa de soporte de núcleo 12.
La cuba descrita anteriormente puede presentar
múltiples variantes.
El dispositivo de tranquilización puede no
comprender ninguna parte cilíndrica exterior que rodea la placa de
tranquilización. El dispositivo de tranquilización puede comprender
asimismo una parte cilíndrica exterior de altura sustancialmente
igual a la de la placa, no extendiéndose por lo tanto esta parte
cilíndrica exterior más allá de la placa de tranquilización hacia
la placa de soporte de núcleo.
La placa de tranquilización 30 puede no
presentar una forma circular perpendicularmente al eje central X.
La misma puede presentar una forma cuadrada, rectangular, oval, o
cualquier otra forma que permita obtener una buena eficacia para la
tranquilización del fluido primario. En todos los casos, las
dimensiones de la placa según unas direcciones perpendiculares al
eje central quedan comprendidas entre 30% y 60% del diámetro
interno de la virola de la envolvente a modo de caldera.
El dispositivo de tranquilización puede
comprender varias placas, planas, fijadas unas a las otras. Cada
placa presenta la estructura descrita anteriormente, y está
provista de láminas perpendiculares unas a las otras que delimitan
unos orificios de tranquilización del fluido primario. Estas
diferentes placas están dispuestas perpendicularmente al eje
central de la cuba, en un mismo plano. Cada placa puede estar
rodeada por una parte cilíndrica que se prolonga más allá de esta
placa hacia la placa de soporte de núcleo.
La placa de tranquilización puede no ser una
pieza forjada mecanizada, sino más bien ser una estructura
mecanosoldada.
La placa de tranquilización puede estar fijada
sobre la placa de soporte de núcleo por unos medios diferentes de
las columnas de fijación descritas anteriormente, por ejemplo por
unas riostras soldadas, con la condición de que estos medios
permitan una unión suficientemente resistente entre las dos
placas.
Las láminas 34 y 36 pueden estar dispuestas
según un paso diferente por el lado de las mallas cuadradas de la
red de ensamblajes combustibles. En este caso, se elige un paso
constante múltiplo entero de la mitad de dicho lado.
Preferentemente, se elige un paso comprendido entre una vez y seis
veces la mitad de dicho lado. Así es posible hacer pasar las
láminas 34 y 36 entre las filas de orificios de circulación 24 de la
placa de soporte, sin obturarlos, incluso parcialmente.
Las láminas 34 del primer conjunto no son
necesariamente perpendiculares a las láminas 36 del segundo
conjunto, sino que pueden extenderse según unas direcciones
inclinadas con respecto a las láminas 36, estando las láminas 34
entrecruzadas con las láminas 36. Así, los orificios 32 practicados
en la placa 30 no son necesariamente cuadrados. Pueden adoptar
cualquier clase de formas: rectangular, redonda, oval u otra. De
manera que garanticen un buen funcionamiento del dispositivo de
tranquilización, es importante que estos orificios estén repartidos
en toda la superficie de la placa 30, preferentemente de manera
uniforme. Con este fin, es particularmente favorable disponerlos en
una red de malla constante. Esta malla puede ser cuadrada,
triangular, en rombo o presentar otra forma, con la condición de
que ésta esté adaptada a la forma de los orificios. Los orificios
deben ser de pequeñas secciones para romper eficazmente los pequeños
vórtices, y estar en número suficiente para que la transparencia de
la placa sea elevada, y para que el fluido primario no sufra una
gran pérdida de carga al atravesar la placa.
Claims (13)
1. Cuba (1) de reactor nuclear de agua a
presión, que comprende:
- -
- una envolvente exterior (2) que comprende por lo menos una virola cilíndrica (4) de sección circular de eje central vertical (X), y un fondo abombado (6) que cierra un extremo inferior de la virola (4),
- -
- por lo menos una entrada y una salida de un fluido de enfriado primario, practicadas en la envolvente a modo de caldera (2),
- -
- un núcleo (8) que comprende una pluralidad de ensamblajes de combustible nuclear (10), dispuesto en el interior de la envolvente a modo de caldera (2),
- -
- una placa de soporte de núcleo (12) sustancialmente perpendicular al eje central (X) y dispuesta en el interior de la envolvente a modo de caldera (2) bajo el núcleo (8), estando un espacio de fondo de cuba (14) delimitado así entre la placa de soporte (12) y el fondo abombado (6), estando la placa de soporte (12) perforada por orificios (24) de circulación del fluido primario que ponen en comunicación el espacio de fondo de cuba (14) con el núcleo (8),
- -
- unos medios (16, 18) para canalizar el fluido primario desde la o las entradas hasta el espacio de fondo de cuba (14),
- -
- un dispositivo de tranquilización (26) dispuesto bajo la placa de soporte (12) en el espacio de fondo de cuba (14), apropiado para tranquilizar por lo menos una parte del fluido primario llevado por los medios de canalización (16, 18) antes de que este fluido atraviese la placa de soporte (12), presentando el dispositivo de tranquilización (30) según unas direcciones perpendiculares al eje central (X) unas dimensiones comprendidas entre 30% y 60% del diámetro interno de la virola (4),
comprendiendo el dispositivo de tranquilización
(26) por lo menos una placa de tranquilización (30) sustancialmente
perpendicular al eje central (X) y una pluralidad de orificios de
tranquilización (32), estando los orificios de tranquilización (32)
practicados en la placa de tranquilización (30) y siendo apropiados
para tranquilizar el fluido primario mediante el paso de éste a
través de los orificios (32), caracterizada porque la placa
de tranquilización (30) presenta según el eje central (X) una altura
comprendida entre 15% y 40% de la altura máxima del espacio de
fondo de cuba (14) tomada según este eje.
2. Cuba según la reivindicación 1,
caracterizada porque la placa de tranquilización (30) es
monobloque.
3. Cuba según la reivindicación 2,
caracterizada porque la placa de tranquilización (30) es una
pieza forjada mecanizada.
4. Cuba según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizada porque los orificios de tranquilización
(32) se extienden a través de la placa de tranquilización (30)
paralelamente al eje central (X) y están repartidos según una red
de malla cuadrada.
5. Cuba según la reivindicación 4,
caracterizada porque los orificios de tranquilización (32)
presentan una sección cuadrada perpendicularmente al eje central
(X).
6. Cuba según la reivindicación 5,
caracterizada porque los orificios de tranquilización (32)
están delimitados por lo menos por un primer conjunto de láminas
(34) paralelas entre sí y que pertenecen a la placa de
tranquilización (30) y por un segundo conjunto de láminas (36)
paralelas entre sí y que pertenecen a la placa de tranquilización
(30), siendo las láminas (34) del primer conjunto perpendiculares a
las láminas (36) del segundo conjunto.
7. Cuba según la reivindicación 6,
caracterizada porque las láminas (34, 36) son rectas y se
extienden cada una a través de toda la placa de tranquilización
(30) según una dirección perpendicular al eje central (X).
8. Cuba según la reivindicación 7,
caracterizada porque los ensamblajes de combustible (10)
están dispuestos en el núcleo (8) según una red de malla cuadrada
de lado determinado, estando las láminas (34) del primer conjunto
dispuestas según un paso constante múltiplo entero de la mitad de
dicho lado, y estando las láminas (36) del segundo conjunto
dispuestas asimismo según un paso constante múltiplo entero de la
mitad de dicho lado.
9. Cuba según cualquiera de las reivindicaciones
6 a 8, caracterizada porque las láminas (34, 36) presentan
un espesor comprendido entre 5 y 50 milímetros.
10. Cuba según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque el dispositivo
de tranquilización (26) comprende unas columnas (38) de fijación de
la placa de tranquilización (30) sobre la placa de soporte de
núcleo (12), estando estas columnas (38) fijadas rígidamente sobre
unos nudos (40) de la placa de tranquilización (30) realizados en
la intersección de láminas (34, 36) de los primer y segundo
conjuntos.
11. Cuba según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 10, caracterizada porque la placa de
tranquilización (30) presenta según el eje central (X) una altura
comprendida entre 0,3 y 3,5 veces la mayor dimensión de la sección
de los orificios de tranquilización (32) tomada perpendicularmente
al eje central (X).
12. Cuba según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
dispositivo de tranquilización (26) comprende una parte cilíndrica
(28) que rodea la placa de tranquilización (30) y solidaria del
borde exterior de dicha placa de tranquilización (30).
13. Cuba según la reivindicación 12,
caracterizada porque la parte cilíndrica (28) se extiende
según el eje central (X) más allá de la placa de tranquilización
(30) hacia la placa de soporte de núcleo (12), en una altura
comprendida entre 25 y 100% de la altura de la placa de
tranquilización (30).
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