ES2558081T3 - Zona de refuerzo de la exposición para haces de reactor nuclear de agua en ebullición - Google Patents

Zona de refuerzo de la exposición para haces de reactor nuclear de agua en ebullición Download PDF

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Abstract

Una barra (400) de combustible que comprende: un primer uranio enriquecido en porcentaje en peso en una zona (410) de refuerzo de la barra (400) de combustible, estando dispuesta la zona (410) de refuerzo directamente en una parte inferior de la barra (400) de combustible; un segundo uranio enriquecido en porcentaje en peso en una segunda zona (420) de la barra (400) de combustible, estando dispuesta la segunda zona (420) sobre la zona (410) de refuerzo; y uranio natural en una tercera zona (430) de la barra (400) de combustible, estando dispuesta la tercera zona (430) sobre la segunda zona (410), en la que un porcentaje de enriquecimiento del primer uranio enriquecido en la zona (410) de refuerzo es de al menos un uno por ciento; caracterizada porque: la segunda zona (420) además incluye un veneno consumible; en la que la zona (410) de refuerzo no incluye un veneno consumible.

Description

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DESCRIPCION
Zona de refuerzo de la exposicion para haces de reactor nuclear de agua en ebullicion Antecedentes
1. Campo
La invencion se refiere a una barra de combustible nuclear que incluye una zona de refuerzo y un conjunto de haz de combustible que incluye la barra de combustible nuclear.
2. Descripcion de la tecnica relacionada
Con referencia a la FIG. 1, se ilustra en la vista en seccion un entorno operativo convencional para barras de combustible y conjuntos de combustible, de la vasija de presion de un reactor nuclear de agua en ebullicion (RPV) 10, con partes cortadas por claridad. La vasija de presion 10 del reactor tiene una forma cilmdrica en general y se cierra en un extremo mediante un cabezal inferior 12 y en el otro extremo por un cabezal superior 14 extrafole. Se extiende una pared lateral 16 desde el cabezal inferior 12 al cabezal superior 14. La pared lateral 16 incluye una brida superior 18 sobre la que se fija el cabezal superior 14. Una vaina 20 del nucleo conformada cilmdricamente rodea un nucleo 22 del reactor. La vaina 20 esta soportada en un extremo por un soporte 24 de vaina que incluye un cabezal 26 de vaina extrafble opuesto. Se genera calor dentro del nucleo 22, que incluye los haces 40 de combustible. Los haces 40 de combustible incluyen una pluralidad de barras de combustible que tienen material fisionable. Por ejemplo, un haz 40 de combustible convencional puede incluir una matriz de 10x10 de barras de combustible.
Una barra 100 de combustible convencional, tal como se ilustra en la FIG. 2, puede tener una longitud de aproximadamente 381 cm (150 pulgadas) pero puede tener longitudes de aproximadamente 304,8 cm (120 pulgadas), 337,8 cm (133 pulgadas), 350,5 cm (138 pulgadas), 353,1 cm (139 pulgadas), y 368,3 cm (145 pulgadas). La barra 100 de combustible convencional se rellena con bolas sinterizadas de combustible nuclear, por ejemplo, uranio natural y/o enriquecido. El combustible nuclear se puede disponer dentro de la barra de combustible convencional de modo que regiones (zonas) diferentes dentro de la barra 100 de combustible que incluye las bolas sinterizadas tengan diferentes enriquecimientos.
La barra de combustible nuclear convencional ilustrada en la FIG. 2 incluye tres zonas 110, 120 y 130 diferentes. La primera y tercera zonas 110 y 130 se extienden aproximadamente en los primeros y ultimos 15,2 cm (seis pulgadas) de la barra de combustible e incluyen uranio natural que tiene el 0,71 % de U235 en peso mientras que la segunda zona 120 incluye uranio enriquecido que tiene, por ejemplo, el 2,4 % de U235 en peso. Aunque la barra de combustible convencional ilustrada en la FIG. 2 incluye una segunda zona 120 que tiene un enriquecimiento del 2,4 %, los expertos en la materia comprenderan facilmente que la segunda zona 120 de la barra 100 de combustible convencional puede incluir uranio enriquecido hasta el 5 % de U235 en peso.
Es bien conocido que los nucleos del reactor se cargan con combustible en exceso y por ello reactividad en exceso para mantener la potencia a todo lo largo de los ciclos de potencia que se extienden durante varios meses. Para compensar esto, se incorporan venenos consumibles en los haces de combustible junto con las barras de combustible. Un veneno consumible es un absorbente de neutrones, que se convierte mediante la absorcion de los neutrones en un material de menor capacidad de absorcion de neutrones. Un buen veneno consumible conocido es el gadolinio, normalmente en la forma de gadolinia. Es tambien conocido que la distribucion de potencia dentro del nucleo del reactor esta desplazada hacia las regiones inferiores del nucleo. Para compensar esto, se incorporan en los haces de combustible venenos consumibles junto con las barras de combustible en las regiones inferiores del nucleo.
La FIG. 3 ilustra una barra 200 convencional que contiene gadolinia. Como la barra 100 de combustible convencional ilustrada en la FIG. 2, la barra 200 incluye tambien tres zonas 210, 220 y 230. Como la barra 100 convencional, la primera y segunda zonas 210 y 230 de la barra 200 incluyen uranio natural. Sin embargo, la segunda zona 220 puede estar o bien parcial o bien completamente rellena con uranio enriquecido que contiene gadolinia. En el caso de que la segunda zona 220 este parcialmente rellena con gadolinia el resto de la segunda zona 220 se rellena con uranio enriquecido.
La FIG. 4 es un ejemplo de un haz 40 de combustible convencional. Como se muestra en la FIG. 4, el haz 40 de combustible encierra una pluralidad de barras 100 de combustible. Las barras 100 de combustible dentro del haz 40 de combustible estan soportadas en un extremo inferior por una placa 42 de sujecion inferior, en la parte media por un separador 44 provisional, y en la parte superior por una placa 46 de sujecion superior. El haz 40 de combustible tambien incluye un canal 50 de combustible, que encierra la pluralidad de barras 100 de combustible, y un asa 52 de extraccion para el transporte del haz 40 de combustible. En la parte inferior del haz 40 de combustible hay una pieza 54 de embocadura que permite que un refrigerante fluya al interior y a traves del haz 40 de combustible. Ademas de las barras 100 de combustible, el haz 40 de combustible convencional incluye rtpicamente barras de agua proximas al centro del haz 40 de combustible que permiten que el refrigerante fluya a su traves para moderacion de los neutrones. El haz 40 de combustible convencional incluye tambien barras 200 que contienen gadolinia.
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La FIG. 5A ilustra una seccion transversal de un haz 40 de combustible que incluye una matriz de barras (F1, F2, F3, F4 y P1) de combustible convencional, una matriz de barras (G1, G2 y G3) de combustible que contienen gadolinia, y dos barras de agua. Los perfiles de cada una de las barras de combustible y las barras de agua en el haz 40 de combustible tal como se ilustra en la FIG. 5A se proporcionan en la FIG. 5B. Por ejemplo, la barra de combustible F1, tal como se ilustra en la FIG. 5A en el punto de rejilla A-1 (e ilustrado en la FIG. 5B), incluye una capa fertil de uranio natural que corresponde a la primera zona 110 de la barra 100 de combustible convencional ilustrada en la FIG. 2. En las FIGS. 5A y 5B, la capa fertil anteriormente mencionada ocupa los 15,2 cm (seis pulgadas) inferiores de la barra de combustible F1 (es decir los 15,2 cm (seis pulgadas) inferiores incluyen uranio natural que tiene el 0,71 % de U235 en peso). La parte media de la barra F1 de combustible (que corresponde a la segunda zona 120 de la barra 100 de combustible convencional ilustrada en la FIG. 2) es de aproximadamente 350,5 cm (138 pulgadas) de largo e incluye uranio enriquecido (es decir uranio que incluye el 2,4 % de U235 en peso). Los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra F1 de combustible (que corresponden a la tercera zona 130 de la barra 100 de combustible convencional ilustrada en la FIG. 2) incluye uranio natural que tiene el 0,71 % de U235 en peso. Como se ha explicado anteriormente, los 15,2 cm (seis pulgadas) inferiores de cada una de las barras de combustible en el haz convencional se rellenan con uranio natural que tiene el 0,71 % en peso de U235.
Las FIGS. 5A y 5B ilustran tambien un ejemplo de una barra de combustible convencional que incluye gadolinia. Por ejemplo, la G1 situada en el punto de rejilla D-4 (y que tiene un perfil ilustrado en la FIG. 5B) ilustra una barra de combustible que tiene una capa fertil inferior de uranio natural que contiene, en peso, el 0,71 % de U235. La capa fertil inferior corresponde a la primera zona 210 ilustrada en la FIG. 3. La parte media de G1 incluye combustible que contiene el 4,9 % de uranio enriquecido. La parte media corresponde a la segunda zona 220 ilustrada en la FIG. 3. Tal como se ha ilustrado, la parte media de G1 incluye una parte que incluye el 8 % de gadolinia en peso y una parte que no incluye nada de gadolinia. Los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de G1 se rellenan con uranio natural que tiene el 0,71 % de U235 en peso. Esta capa fertil superior de uranio natural corresponde a la tercera zona 230 ilustrada en la FIG. 3.
El documento US 6.005.905 se refiere a una disposicion de un nucleo de reactor nuclear, y desvela una barra de combustible que corresponde en general al preambulo de la reivindicacion 1 del presente documento.
Sumario
En un aspecto, se proporciona una barra de combustible de acuerdo con la reivindicacion 1 del presente documento. En otro aspecto, se proporciona un haz de combustible que usa la barra de combustible de acuerdo con la reivindicacion 6 del presente documento. Se le desvela en el presente documento una barra de combustible que puede incluir un primer uranio enriquecido en una zona de refuerzo de la barra de combustible, en la que la zona de refuerzo puede disponerse directamente en un fondo de la barra de combustible. La barra de combustible puede incluir tambien un segundo uranio enriquecido en una segunda zona de la barra de combustible, en la que la segunda zona se dispone sobre la zona de refuerzo. La barra de combustible puede incluir tambien uranio natural en una tercera zona de la barra de combustible, en la que la tercera zona se dispone sobre la segunda zona. De acuerdo con la invencion, un porcentaje de enriquecimiento del uranio enriquecido en la zona de refuerzo es de al menos el uno por ciento.
Se desvela en el presente documento un haz de combustible que puede incluir una primera barra de combustible. La primera barra de combustible puede incluir un primer uranio enriquecido en una zona de refuerzo de la primera barra de combustible, en el que la zona de refuerzo de la primera barra de combustible se dispone directamente en el fondo de la primera barra de combustible. La barra de combustible puede incluir tambien un segundo uranio enriquecido en una segunda zona de la primera barra de combustible, en el que la segunda zona de la primera barra de combustible se dispone sobre la zona de refuerzo de la primera barra de combustible. La barra de combustible puede incluir tambien uranio natural en una tercera zona de la primera barra de combustible, en el que la tercera zona de la primera barra de combustible se dispone sobre la segunda zona de la primera barra de combustible. De acuerdo con la invencion, un porcentaje de enriquecimiento del uranio enriquecido en la zona de refuerzo de la primera barra de combustible es de al menos el uno por ciento.
Breve descripcion de los dibujos
Las descripciones de ejemplo de la presente invencion se comprenderan mas claramente a partir de la siguiente descripcion detallada tomada en conjunto con los dibujos adjuntos.
La FIG. 1 es una vista de una vasija de presion de reactor convencional con secciones eliminadas por claridad;
La FIG. 2 es una vista de una barra de combustible convencional;
La FIG. 3 es una vista de una barra de combustible convencional conteniendo gadolinia;
La FIG. 4 es una vista de un haz de combustible convencional;
La FIG. 5A es una seccion transversal de un haz de combustible convencional;
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La FIG. 5B ilustra varios perfiles de las barras incluidas en el haz de combustible convencional ilustrada en la FIG. 5A;
La FIG. 6 es una vista de una barra de combustible de acuerdo con un ejemplo ilustrativo, que no es parte de la presente invencion;
La FIG. 7 es una vista de una segunda barra de combustible de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
La FIG. 8A es una seccion transversal de un haz de combustible que usa las barras de combustible de acuerdo con realizaciones de ejemplo;
La FIG. 8B ilustra varios perfiles de las barras incluidas en el haz de combustible ilustrado en la FIG. 8A;
La FIG. 9 ilustra el resultado de una simulacion por ordenador del nucleo usando un haz de combustible convencional; y
La FIG. 10 ilustra los resultados de una simulacion por ordenador del nucleo usando un haz de combustible que incorpora las barras de combustible de acuerdo con las realizaciones de ejemplo de la presente invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones de ejemplo.
Se describiran ahora mas completamente realizaciones de ejemplo de la invencion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran las realizaciones de ejemplo.
La invencion puede, sin embargo, realizarse de diferentes formas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, y no se debena interpretar como limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento.
En los dibujos, los tamanos de los componentes pueden estar exagerados por claridad.
Debe entenderse que cuando se refiere que un elemento o capa esta “sobre”, “conectado a”, o “acoplado a” otro elemento o capa, puede estar directamente sobre, conectado a, o acoplado a el otro elemento o capa o a elementos intermedios o capas que puedan estar presentes. Por el contrario, cuando se refiere que un elemento esta “directamente sobre”, “directamente conectado a”, o “directamente acoplado a” otro elemento o capa, no hay elementos intermedios o capas presentes. Tal como se usa en el presente documento, el termino “y/o” incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o mas de los elementos listados asociados.
Debe entenderse que, aunque los terminos primero, segundo, etc. se pueden usar en el presente documento para describir diversos elementos, componentes, regiones, capas, y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas, y/o secciones no debenan estar limitados por estos terminos. Estos terminos solo se usan para distinguir un elemento, componente, region, capa, y/o seccion de otro elemento, componente, region, capa, y/o seccion. De ese modo, un primer elemento, componente, region, capa, o seccion explicado a continuacion se podna denominar un segundo elemento, componente, region, capa, o seccion sin apartarse de las ensenanzas de las realizaciones de ejemplo.
Terminos espacialmente relativos, tales como “por debajo”, “debajo”, “inferior”, “por encima”, “superior”, y similares, se pueden usar en el presente documento por facilidad de descripcion para describir un elemento o caractenstica de relacion con otro(s) elemento(s) o caractenstica(s) tal como se ilustra en las figuras. Se debera entender que los terminos espacialmente relativos se pretende que engloben diferentes orientaciones del dispositivo en su uso u operacion ademas de la orientacion representada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo en las figuras se vuelca, elementos descritos como “debajo” o “por debajo” de otros elementos o caractensticas estanan entonces orientados “por encima” de los otros elementos o caractensticas. Asf, el termino ejemplar de “por debajo” puede englobar tanto la orientacion por encima como por debajo. El dispositivo puede orientarse en otra forma (rotado 90° o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relativos usados en el presente documento interpretarse en consecuencia.
Las realizaciones descritas en el presente documento se referiran a vistas en planta y/o vistas en seccion transversal por medio de vistas esquematicas ideales. En consecuencia, las vistas pueden modificarse dependiendo de las tecnologfas y/o tolerancias de fabricacion. Por lo tanto, las realizaciones de ejemplo no estan limitadas a aquellas mostradas en las vistas, sino que incluyen modificaciones en la configuracion formada en base a los procesos de fabricacion. Por lo tanto, las regiones ejemplificadas en las figuras tienen propiedades esquematicas y las formas de regiones mostradas en las figuras ejemplifican formas o regiones espedficas de elementos, y no limitan las realizaciones de ejemplo.
Como se ha explicado anteriormente, una barra 100 de combustible convencional incluye una primera region 110 y una tercera region 130, cada una de las cuales tiene aproximadamente 15,2 cm (seis pulgadas) de longitud, que incluyen uranio natural. Los presentes solicitantes, sin embargo, han descubierto que la sustitucion del uranio natural que ocupa la primera zona 110 de una barra de combustible convencional 100 con uranio enriquecido incrementa significativamente el numero de ciclos que puede ser operado un haz de combustible antes de que sea necesaria la
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sustitucion del haz de combustible.
La FIG. 6 ilustra una barra de combustible 300 de acuerdo con un ejemplo ilustrativo.
Como se muestra en la FIG. 6, la barra 300 de combustible de ejemplo incluye una zona 310 de refuerzo en la parte inferior de la barra de combustible, una segunda zona 320, y una tercera zona 330 en la parte superior de la barra. La segunda zona 320 puede incluir uranio enriquecido, por ejemplo, uranio que tenga mas del 0,71 % de U235 en peso. La tercera zona 330 puede ser de aproximadamente 15,2 cm (6 pulgadas) de largo y puede llenarse con uranio natural. La primera zona 310 puede tener tambien una longitud L de 15,2 cm (seis pulgadas), sin embargo, las realizaciones de ejemplo no estan limitadas a ello, por ejemplo la longitud L de la zona 310 de refuerzo puede ser mayor que, igual, o mas pequena que 15,2 cm (seis pulgadas).
La zona 310 de refuerzo puede incluir uranio enriquecido que esta enriquecido al menos tanto como un uno por ciento (1 % de U235 en peso). En la FIG. 6, X % representa el porcentaje en peso de U235 en la segunda zona 320 e Y % representa el porcentaje en peso de U235 en la zona 310 de refuerzo. En las realizaciones de ejemplo Y % es mayor que o igual al 1 %. Por ejemplo, si la segunda zona 320 incluye el 3 % de uranio enriquecido (3 % de U235 en peso) la zona 310 de refuerzo puede incluir uranio que tenga el 1 % o mas de uranio enriquecido (Y % > 1 %). En consecuencia, una diferencia principal entre la barra 100 de combustible convencional ilustrada en la FIG. 2 y la barra 300 de combustible de acuerdo con este ejemplo ilustrativo es que la barra 300 de combustible incluye una zona 310 de refuerzo que incluye uranio enriquecido en la parte inferior de la barra 300 de combustible en lugar de una capa fertil inferior de uranio natural en la parte inferior de la barra 300 de combustible.
La FIG. 7 ilustra una barra 400 de combustible de acuerdo con una realizacion de la invencion.
En esta realizacion de ejemplo, la barra 400 de combustible incluye gadolinia. Como en barra 300 de combustible ilustrada en la FIG. 6, la barra 400 incluye tambien tres zonas: una zona 410 de refuerzo, una segunda zona 420, y una tercera zona 430. La tercera zona 430 de la barra 400 incluye uranio natural y puede ser de aproximadamente 15,2 cm (seis pulgadas) de largo. Sin embargo, la zona 410 de refuerzo y la segunda zona 420 incluyen uranio enriquecido y la segunda zona 420 incluye adicionalmente gadolinia. En la FIG. 7, A % y B % representan el porcentaje de gadolinia presente en la zona 410 de refuerzo y en la segunda zona 420, respectivamente, en peso. En la FIG. 7, X % representa el porcentaje en peso de U235 en la segunda zona 420 e Y % representa el porcentaje en peso de U235 en la zona 410 de refuerzo. De acuerdo con la invencion, Y % es mayor que o igual al 1 % y A % es igual a 0 %.
La FIG. 8A ilustra una seccion transversal de un haz 40' de combustible que incluye una matriz de barras F1-F4 de combustible que tienen la configuracion de la barra 300 de combustible ilustrada en la FIG. 6 y barras G1-G3 de combustible que tienen la configuracion de la barra 400 de combustible ilustrada en la FIG. 7 (vease la FIG. 8A). El haz 40' de combustible incluye tambien barras WR de agua. Los perfiles de cada una de las barras de combustible se proporcionan en la FIG. 8b. Por ejemplo, la barra de combustible F1, tal como se ilustra en la FIG. 8B, incluye uranio enriquecido (2,4 % de U235 en peso) que se extiende en casi toda la longitud de la barra de combustible estando rellenados los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra con uranio natural que tiene el 0,71 % de U235 en peso. Con referencia a la FIG. 6 y a la FIG. 8B, la zona de uranio enriquecido de F1 representa tanto la zona 310 de refuerzo como la segunda zona 320 y representa adicionalmente un ejemplo en el que X % = Y % = 2,4%. Adicionalmente, los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra de combustible F1 corresponden a la tercera zona 330 ilustrada en la FIG. 6. Como otro ejemplo, la barra de combustible F2, tal como se ilustra en la FIG. 8B, incluye uranio enriquecido (3,2 % de U235 en peso) que se extiende en casi toda la longitud de la barra de combustible estando los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra F2 rellenos con uranio natural que tiene el 0,71 % de U235 en peso. Con referencia a la FIG. 6, la zona de uranio enriquecido de F2 corresponde a la zona 310 de refuerzo y a la segunda zona 320 de la barra 300 de combustible y representa adicionalmente un caso en el que X % = Y % = 3,2 %. Como en el ejemplo previo, los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra de combustible F2 corresponden a la tercera zona 330 ilustrada en la FIG. 6.
La FIG. 8B ilustra tambien un ejemplo de una barra de combustible que contiene gadolinia tal como se ilustra en la FIG. 7. Por ejemplo, G1 ilustra una barra de combustible que tiene tres zonas. La primera zona ocupa los 15,2 cm (seis pulgadas) inferiores de la barra de combustible e incluye uranio enriquecido que tiene el 4,9 % de U235 en peso. Esta zona corresponde a la zona 410 de refuerzo ilustrada en la FIG. 7. Sin embargo, los 15,2 cm inferiores de la barra G1 de combustible incluye tambien el 2 % de gadolinia en peso. Los siguientes 350,5 cm (ciento treinta y ocho pulgadas) de la barra G1 de combustible incluyen uranio enriquecido que tiene el 4,9 % de U235 en peso. Sin embargo, solo los 121,9 cm (cuarenta y ocho pulgadas) inferiores de esta zona incluyen el 8 % de gadolinia en peso mientras que los siguientes 228,6 cm (noventa pulgadas) incluyen solo uranio enriquecido que tiene el 4,9 % de U235 en peso. Los 15,2 cm superiores de la barra G1 de combustible incluyen uranio natural. Como reconocera un experto en la materia, la barra G1 de combustible representa un caso en el que X % = Y % = 4,9 %, A % = 2 %, y B % = 8 %.
Como otro ejemplo de una barra de combustible que incluye gadolinia, la barra G3 de combustible incluye una primera zona que contiene uranio enriquecido (4,9 % de U235 en peso) que se extiende aproximadamente los primeros 15,2 cm (seis pulgadas) inferiores de la barra de combustible. Esta zona incluye tambien aproximadamente
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el 2 % de gadolinia en peso. Los siguientes 350,5 cm (ciento treinta y ocho pulgadas) de la barra incluyen uranio enriquecido (4,9 % de U235 en peso) que tiene el 8 % en peso de gadolinia. Los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra G3 de combustible incluyen solo uranio natural. Como reconocera un experto en la materia, la barra G3 de combustible representa un caso en el que X % = Y % = 4,9 %, A % = 2 %, y B % = 8 %.
Como una realizacion de la presente invencion de una barra de combustible que incluye gadolinia, la barra G2 de combustible incluye una primera zona que contiene uranio enriquecido (4,9 % de U235 en peso) que se extiende aproximadamente los primeros 15,2 cm (seis pulgadas) inferiores de la barra de combustible. Esta zona incluye solo uranio enriquecido a diferencia de las zonas correspondientes de las barras G1 y G3. Los siguientes 350,5 cm (ciento treinta y ocho pulgadas) de la barra G2 incluyen uranio enriquecido (4,9 % de U235 en peso) que tiene el 8 % en peso de gadolinia. Los 15,2 cm (seis pulgadas) superiores de la barra G2 de combustible incluyen solo uranio natural. Como reconocera un experto en la materia, la barra G2 de combustible representa un caso en el que X % = Y % = 4,9 %, A % = 0 %, y B % = 8 %.
Las FIGS. 9 y 10 representan resultados de simulacion de un nucleo de reactor que incluye haces de combustible 800. Debido a la simetna, solo se modelizo un cuarto del nucleo. Mas espedficamente, las FIGS. 9 y 10 representan un ciclo de equilibrio del nucleo de reactor que usa los disenos de barra y haz de combustible convencional y nuevamente desarrollados. Por ejemplo, la FlG. 9 representa el ciclo de equilibrio de un nucleo que utiliza el haz 40 de combustible ilustrado en las FIGS. 5A y 5B y la FlG. 10 representa el ciclo de equilibrio de un nucleo que utiliza los disenos de barras 300 de combustible y 400 y el haz 40' de acuerdo con realizaciones de ejemplo.
Como puede verse en la FIG. 9, cuando se usan haces 40 convencionales en el nucleo del reactor, el numero de haces frescas (identificadas por el caracter “0” en la rejilla), haces quemadas una vez (representadas por el caracter “1” en la rejilla), y haces quemadas dos veces (representadas por el caracter “2” en la rejilla) en el ciclo de equilibrio son 384, 384, y 32, respectivamente. Sin embargo, cuando el nucleo se carga con los haces 40' de combustible (vease la FIG. 10), de acuerdo con realizaciones de ejemplo, el numero de haces frescos, haces quemados una vez, y haces quemados dos veces son 356, 356 y 88 respectivamente. En breve, el numero de haces quemados dos veces se incrementa en aproximadamente el 175 % y el numero de haces frescas y de haces quemadas una vez disminuye en el 7 % cuando se usa el diseno de haz 40' de combustible de acuerdo con las realizaciones de ejemplo en lugar del haz 40 de combustible convencional. Estos resultados indican que el diseno del haz 40' de combustible nuevamente desarrollado que usa las barras 300 y 400 de combustible nuevamente desarrolladas ofrece una mejora significativa sobre la tecnica convencional.
En breve, la eliminacion de las capas fertiles de uranio natural en la parte inferior del haz permite que el tamano del lote (el numero de haces de combustible frescos) se disminuya en un grado tal que se realiza una ganancia neta en eficiencia. No es obvio que esto debiera ser asf y es, de hecho, contra intuitivo. Un experto en la tecnica esperana que la colocacion de una gran cantidad de uranio de alto valor, alta reactividad directamente en el fondo del nucleo en donde la fuga de neutrones es mas alta dana como resultado una perdida de eficiencia. Sin embargo, despues de una investigacion completa, la perdida de eficiencia por la eliminacion de la capa fertil inferior es mas que desplazada por la ganancia en eficiencia por la disminucion resultante en el tamano del lote.
Aunque la invencion se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a realizaciones de ejemplo de la misma, se entendera por los expertos en la materia que se pueden realizar varios cambios en la forma y detalles de la misma sin apartarse del alcance de las reivindicaciones a continuacion.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una barra (400) de combustible que comprende:
    un primer uranio enriquecido en porcentaje en peso en una zona (410) de refuerzo de la barra (400) de combustible, estando dispuesta la zona (410) de refuerzo directamente en una parte inferior de la barra (400) de 5 combustible;
    un segundo uranio enriquecido en porcentaje en peso en una segunda zona (420) de la barra (400) de combustible, estando dispuesta la segunda zona (420) sobre la zona (410) de refuerzo; y
    uranio natural en una tercera zona (430) de la barra (400) de combustible, estando dispuesta la tercera zona (430) sobre la segunda zona (410), en la que un porcentaje de enriquecimiento del primer uranio enriquecido en 10 la zona (410) de refuerzo es de al menos un uno por ciento;
    caracterizada porque:
    la segunda zona (420) ademas incluye un veneno consumible; en la que la zona (410) de refuerzo no incluye un veneno consumible.
  2. 2. La barra de combustible segun la reivindicacion 1, en la que la tercera zona (430) tiene una longitud de 15 aproximadamente 15,2 cm..
  3. 3. La barra de combustible segun la reivindicacion 1 o 2, en la que la segunda zona (420) esta directamente sobre la zona (410) de refuerzo.
  4. 4. La barra de combustible segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una parte de la segunda zona (420) incluye el veneno consumible y otra parte de la segunda zona (420) no incluye el veneno consumible.
    20 5. La barra de combustible segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el veneno consumible es
    gadolinia.
  5. 6. Un haz (40') de combustible que comprende la barra de combustible segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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