ES2622860T3 - Sistemas de reducción de la deposición superficial y la contaminación - Google Patents
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Abstract
Un sistema de reducción de la deposición de contaminantes sobre una superficie (21) sumergida en un fluido, comprendiendo el sistema: un fluido ambiente en el que se sumerge un aparato (300) del sistema; un suministro (354) de fluido que proporciona fluido relativamente más limpio y a temperatura más baja que el fluido ambiente; y estando configurado el aparato (300) para descargar un flujo (352) de fluido contra una superficie (21) mientras se está inmerso en el fluido ambiente, caracterizado porque el flujo de fluido comprende el fluido proporcionado desde el suministro (354) de fluido y el fluido ambiente.
Description
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DESCRIPCION
Sistemas de reduccion de la deposicion superficial y la contaminacion Antecedentes
Como se muestra en la figura 1, una estacion de energia nuclear incluye convencionalmente un recipiente 10 de presion del reactor sellado dentro de una estructura de contencion 50 que alberga varios sistemas y de equipo para la produccion de energia. El reactor 10 puede incluir varias configuraciones de partes internas de combustible y de reactor para la produccion de energia nuclear. Por ejemplo, el recipiente 10 puede incluir varios conjuntos de combustible situados dentro de un nucleo cilindrico general. Un refrigerante y/o moderador fluido puede fluir a traves del reactor 10; por ejemplo, en reactores de agua ligera de US, el fluido puede ser agua purificada, en reactores de uranio natural, el fluido puede ser agua pesada purificada, y en los reactores refrigerados por gas, el fluido refrigerante puede ser un gas, tal como helio, con moderacion proporcionada por otras estructuras.
El recipiente 10 se puede sellar y abrir a traves de la cabeza 95 superior en la brida 90. Como se muestra en la figura 1, durante la fabricacion de plantas y en servicio regular y/o paradas de recarga, la cabeza 95 superior puede ser retirada y los operadores y/o equipos pueden acceder a partes internas de recipiente 10 en el interior de la estructura 50 de contencion para diversos fines. Por ejemplo, con el acceso a las partes internas de reactor, algunos de los conjuntos de haces de combustible pueden ser reemplazados y/o moverse dentro del nucleo y una preparacion de combustible o area(s) de piscina del combustible gastado, y el mantenimiento/instalacion en otras estructuras del reactor en la contencion 50 pueden ser realizados.
Durante tal mantenimiento, una cavidad 20 de recarga por encima de la brida 90 y el reactor 10 circundante puede ser llenado, o inundado, con fluido refrigerante. El refrigerante liquido puede tanto eliminar el calor como bloquear que la radiacion se escape a operadores alrededor de la cavidad 20, tales como los trabajadores que realizan el mantenimiento en el piso 25 de operaciones por encima de la cavidad 20. Con tal blindaje, la cavidad 20 de recarga puede ser utilizada para el almacenamiento de las estructuras radiactivas y un area de preparacion para la manipulacion de combustible, asi como una interfaz general para el acceso dentro del reactor 10.
Un puente 1 de repostaje con el mastil 3 y el garfio 4 son utilizables durante los cortes con el acceso al recipiente del reactor 10 para realizar la descarga, la recarga, la recomposicion de combustible, y/o mantenimiento. El puente 1 de repostaje puede estar colocado en el piso 25 de operaciones por encima o sobre la brida 90 cuando se abre el recipiente 10 del reactor. El puente 1 puede incluir un carro 2 capaz de girar y/o de moverse lateralmente a cualquier posicion horizontal o vertical. El carro 2 puede incluir un mastil 3 de repostaje de combustible con la caja de elevacion y el garfio 4 que descienden al reactor 10 y realizar movimientos de combustible y de otras estructuras a lo largo de la cavidad 20 durante los cortes.
En otros periodos de interrupcion y durante las operaciones, la cavidad 20 puede ser drenada completamente o parcialmente (por ejemplo, hacia abajo hasta la brida 90). Debido a que la cavidad 20 puede haber sido previamente inundada con refrigerante liquido antes de dicho drenaje, residuos y particulas en el fluido refrigerante pueden adherirse a superficies de la cavidad, incluyendo las paredes 21 de la cavidad. Estos restos del fluido pueden ser indeseables - tales como radiactivo o quimicamente corrosivos - para condiciones de funcionamiento dentro de la cavidad 20, en el piso 25 de operaciones, y/o en cualquier lugar a lo largo de edificio 50 de contencion. Como tal, los operadores veces toman medidas para reducir las particulas y las impurezas en cualquier liquido que llena la cavidad 20. Por ejemplo, los operadores de la planta pueden anadir disolventes o cambiar el producto quimico de refrigerante de otra manera para reducir la deposicion en las superficies drenadas de refrigerante y/o pueden utilizar filtros sumergibles, estacionarios en un piso de la cavidad 20. Por ejemplo, los filtros bajo el agua de Tri Nuclear Corporation pueden asentarse en un fondo de la cavidad 20 y el filtro o fluido desmineralizante en la cavidad 20.
El documento JP 2007 198839 A1 se refiere a un procedimiento para mantener una camara de supresion. El documento US 5.553.106 se refiere a un procedimiento de mejorar de tension residual para los elementos de un recipiente de presion del reactor.
Sumario
La presente invencion proporciona un sistema de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.
Las realizaciones y procedimientos del ejemplo reducen la sedimentacion de los materiales no deseados fuera de un fluido sobre las estructuras, causando un flujo alrededor de las estructuras. Las realizaciones de ejemplo usan una fuente de fluido y descargan el fluido desde la fuente contra la estructura en el fluido. El flujo de fluido descargado y el fluido ambiente que rodea la estructura puede ser el mismo o diferente. Por ejemplo, ambos fluidos pueden ser agua, pero el fluido ambiente puede tener particulas no deseadas o contaminantes disueltas en ella, mientras que el fluido pulverizado puede ser filtrado y/o tratado quimicamente para ayudar a eliminar los materiales no deseados de las estructuras. Las realizaciones y procedimientos de ejemplo pueden utilizar una velocidad de flujo de aproximadamente 2 metros por segundo o mas, que es eficaz en varios tipos de agua para evitar la deposicion fuera del agua sobre las superficies. La velocidad de flujo puede ser creada por una fuente de fluido a presion y/o una bomba local, y el fluido de hidromasaje puede venir del mismo volumen que rodea la estructura, pero con filtrado
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opcional, ajuste de temperatura, y/o tratamiento quimico, para la totalidad o una porcion del chorro de fluido.
Las realizaciones de ejemplo pueden ser totalmente sumergidas en el fluido y todavia funcionar, utilizando la descarga de flujo para moverse en el fluido para pulverizar diferentes superficies deseadas, asi como otros procedimientos de movimiento como cambiar la flotabilidad. Sistemas de la realizacion de ejemplo tambien pueden trabajar con porciones en el fluido y otras porciones fuera del fluido. Por ejemplo, un filtro de multiples etapas puede estar equipado dentro de un conjunto movil y sumergido en el agua refrigerante en una cavidad inundada, en el que se hace pasar el agua a traves del filtro y se dispersa para crear la velocidad de 2 m/s mediante una bomba de induccion. Alternativa o adicionalmente, otro filtro y bomba pueden aspirar el agua de refrigeracion de la cavidad y alimentarla a traves de una base fuera de la cavidad, en el que el agua es tratada quimica y termicamente y entregada de nuevo en la cavidad para ser rociada en las superficies de deposicion. Con la flotabilidad, el tamano, y la descarga de pulverizacion adecuadas, cualquier conjunto movil sumergido puede moverse entre o hacia las superficies que se desea limpiar.
Filtros multi-etapa utilizables con realizaciones de ejemplo pueden eliminar una variedad de contaminantes, incluyendo conjugados metalicos liberados especificamente por la quimica del agua del flujo. Los filtros de la realizacion de ejemplo pueden incluir depositos gruesos, filtros fibrosos, particulas cargadas, metalicos sinterizados, resinas, etc., en varias etapas diferentes que son independientemente extraibles y desechables.
Breves descripciones de los dibujos
Ejemplo de realizaciones se haran mas evidentes describiendo en detalle los dibujos adjuntos, en los que elementos similares estan representados por numeros de referencia similares, que se dan a modo de ilustracion solamente y por lo tanto no limitan los terminos que ellos representan.
La figura 1 es una ilustracion de una tecnica relacionada del interior de la estructura del contenedor del reactor nuclear con la cavidad de repostaje.
La figura 2 es una ilustracion de un sistema inductor de flujo de la realizacion de ejemplo.
La figura 3 es una ilustracion de un conjunto movil de la realizacion de ejemplo.
La figura 4 es una ilustracion de una base de la realizacion de ejemplo.
La figura 5 es una ilustracion de un filtro de la realizacion de ejemplo.
Descripcion detallada
Este es un documento de patente, y amplias reglas generales de construccion deben aplicarse durante la lectura y la comprension de la misma. Todo lo descrito y mostrado en este documento es un ejemplo de la materia que cae dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Cualesquiera detalles estructurales y funcionales especificos descritos en este documento son meramente para fines de descripcion de como hacer y usar realizaciones de ejemplo o procedimientos. Varias realizaciones diferentes no descritas especificamente en el presente documento caen dentro del alcance de la reivindicacion; como tal, las reivindicaciones se pueden realizar de muchas formas alternativas y no se deben interpretar como limitadas a solamente las realizaciones de ejemplo aqui establecidos.
Se entendera que, aunque los terminos primero, segundo, etc. pueden utilizarse en el presente documento para describir diversos elementos, estos elementos no deberian estar limitados por estos terminos. Estos terminos solo se utilizan para distinguir un elemento de otro. Por ejemplo, un primer elemento podria denominarse un segundo elemento, y, de manera similar, un segundo elemento podria ser denominado un primer elemento, sin apartarse del alcance de las realizaciones de ejemplo. Tal como se utiliza aqui, el termino "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o mas de los elementos enumerados asociados.
Se entendera que cuando un elemento se denomina como siendo "conectado", "acoplado", "emparejado", "unido" o "fijado" a otro elemento, puede ser conectado o acoplado al otro elemento directamente o pueden estar presentes elementos intermedios. Por el contrario, cuando un elemento se denomina como estando "conectado directamente" o "directamente acoplado" a otro elemento, no hay elementos intermedios presentes. Otros terminos utilizados para describir la relacion entre los elementos deben ser interpretados de una manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.). De manera similar, un termino tal como "una conexion de comunicacion" incluye todas las variaciones de rutas de intercambio de informacion entre dos dispositivos, incluyendo dispositivos intermediarios, redes, etc., conectados de forma inalambrica o no.
Como se usa en el presente documento, las formas singulares "un", "una" y "el/la" estan destinados a incluir tanto las formas singulares y plurales, a menos que el lenguaje indique explicitamente de otra manera con palabras como "solo", "unico", y/o "uno". Se entendera ademas que los terminos "comprende", "que comprende", "incluye" y/o "que incluye", cuando se usan aqui, especifican la presencia de caracteristicas, etapas, operaciones, elementos, ideas, y/o componentes, pero por si mismos no excluyen la presencia o adicion de uno o mas de otras caracteristicas, etapas, operaciones, elementos, componentes, ideas, y/o grupos de los mismos.
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Debe observarse tambien que las estructuras y operaciones que se indican a continuacion pueden producirse fuera del orden descrito y/o que se indica en las figuras. Por ejemplo, dos operaciones y/o figuras que se muestran en sucesion pueden de hecho ser ejecutados simultaneamente o, a veces pueden ser ejecutadas en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad/actos involucrados. Del mismo modo, las operaciones individuales dentro de los procedimientos de ejemplo que se describen a continuacion pueden ser ejecutadas de forma repetitiva, individualmente o secuencialmente, a fin de proporcionar un bucle u otra serie de operaciones aparte de las operaciones individuales que se describen a continuacion. Se debe suponer que cualquier realizacion que tenga caracteristicas y funcionalidades que se describen a continuacion, en cualquier combinacion viable, cae dentro del alcance de las realizaciones de ejemplo.
Los inventores han reconocido que la limpieza de liquido refrigerante en instalaciones de energia nuclear existentes, centrandose en la eliminacion de iones de refrigerante del reactor con depuradores estacionarios en una cavidad inundada y/o a traves de filtros de limpieza del refrigerante, resinas y desionizadores existentes en combinacion con el ajuste de las propiedades quimicas del refrigerante para disminuir la deposicion de particulas, no elimina completamente los iones metalicos complejados presentes como particulas en el refrigerante del reactor. Esto es especialmente problematico con radioisotopos metalicos como cobalto, cesio (particularmente en el caso de una fuga de la barra de combustible), y zinc, que facilmente se complejan con hierro para formar particulas que se depositan sobre las superficies inundadas y no se pueden quitar con eficacia con medidas de remediacion mecanica y quimica convencionales. Estos radioisotopos depositados sobre superficies inundadas generalmente permanecen en el tiempo y pueden convertirse en aereos al secarse, presentando una contribucion de dosis de radiacion significativa para el personal y el equipo en las areas durante y despues de la inundacion, ademas de servir como deposito para la contaminacion del refrigerante futuro cuando se les perturba de las superficies mediante reinundaciones.
Los inventores han reconocido que las particulas metalicas radioactivas, complejadas que se han depositado sobre superficies de la planta durante el contacto con el refrigerante pueden ser eliminadas mediante la accion fluido- mecanica. En las superficies de deposicion, las particulas generalmente no estan expuestas a flujos mayores de fluido debido a la naturaleza de la capa limite adyacente a una superficie estacionaria formada en un refrigerante del reactor como el agua. Sin embargo, al hacer que el fluido fluya a velocidad suficiente, las particulas metalicas se pueden eliminar de la superficie y se les impide volver a depositarse en la superficie. Por lo tanto, moviendo refrigerante a una velocidad de transporte suficiente en las superficies de deposicion, las particulas metalicas pueden ser mantenidas en el refrigerante, en el que pueden ser retiradas a traves de fregado convencional y/o filtrado adicional, evitando que se depositen y aumentando la exposicion a la radiacion.
Con el fin de descubrir la velocidad de transporte necesaria para evitar la disolucion de fluido-dinamico recientemente reconocida a la deposicion de radioisotopos, los inventores buscaron a Poirier, "Minimum Velocity Required to Transport Solid Particles from the 2H-Evaporator to the Tank Farm" US DoE Technical Report WSRC- TR-2000-00263, Sep. 27, 2000, incorporado por referencia en el presente documento en su totalidad, como referencia para las velocidades de transporte de particulas en sistemas cerrados. La reutilizacion de los calculos de transporte y la velocidad de deposicion a partir del informe Poirier para sistemas abiertos con las caracteristicas de densidad de particulas de cobalto y el uso de diametros tipicos de tales particulas para derivar numeros de Reynolds en las soluciones, los inventores descubrieron que una velocidad de flujo de aproximadamente 2 metros por segundo inhibia la deposicion de particulas de hasta 5 milimetros de diametro. Esta tasa es muy inferior a la velocidad necesaria esperada para la velocidad de transporte de particulas, especialmente a la luz de su uso en un sistema abierto y en comparacion con las velocidades en el informe Poirier.
Los inventores, ademas, reconocen que el movimiento del fluido a velocidades muy por debajo de 2 m/s en las superficies de deposicion da como resultado altos niveles de sedimentacion de particulas radiactivas. La siguiente descripcion supera unicamente estos y otros problemas, por la influencia de sistemas y procedimientos que mueven fluidos portadores de particulas a velocidades calculadas cerca o por encima de 2 m/s, suficiente para evitar la sedimentacion de contaminantes radiactivos en estas superficies.
La presente invencion se define en la reivindicacion 1 y proporciona un sistema para reducir la deposicion de contaminantes sobre una superficie sumergida en un fluido.
La figura 2 es una ilustracion de un ejemplo del sistema 100 inductor de flujo de la realizacion utilizable para evitar la sedimentacion de particulas en las superficies de refrigerante fluido, incluyendo la deposicion preventiva de particulas radiactivas sobre estructuras sumergidas en fluidos que llevan el mismo. Como se muestra en la figura 2, el sistema 100 puede incluir una base 120 posicionada sobre o por encima de un reactor 10. Por ejemplo, el sistema 100 inductor puede estar posicionado sobre la brida 90 del reactor 10 durante un corte de mantenimiento en el que se elimina un cabezal superior del reactor 10 para el acceso a las partes internas del nucleo de combustible y del reactor. El sistema 100 de la realizacion de ejemplo incluye un conjunto 150 movil que se puede extender hacia abajo en el reactor 10 y en el refrigerante en el mismo, a traves de una conexion 101. De esta manera, el sistema 100 inductor de flujo de la realizacion de ejemplo puede incluir componentes y/o interfaces de operaciones en base 120, tales como las conexiones electricas de potencia, interfaces de usuario, fuentes de refrigerante purificado, estructuras de movimiento externo, etc., que funcionan mejor fuera de refrigerante, mientras que conjunto 150 movil induce el flujo en el refrigerante en el que esta inmerso y a distancia desde la base 120. Alternativamente, se
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entiende que la base 120 se puede combinar en conjunto 150 movil para proporcionar una estructura unitaria para la induccion de flujo y la prevencion de la deposicion de partfculas sobre las superficies expuestas al refrigerante u otros fluidos portadores de contaminantes en partfculas.
El conjunto 150 movil hace que el flujo de refrigerante de aproximadamente 2 metros por segundo o mas sea dirigido a las superficies deseadas. El conjunto 150 movil es movil dentro del refrigerante a lo largo de superficies y en los espacios que contienen el mismo para evitar la deposicion en varias posiciones. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, el conjunto 150 movil puede moverse verticalmente a lo largo de la conexion 101 para llegar a varias posiciones axiales diferentes de una pared del reactor 10. Del mismo modo, el conjunto 150 movil puede moverse radialmente o angularmente con las fuerzas propias de cualquier otra superficie en la que puede ser deseable un flujo inducido para reducir la deposicion. Una pista 190 u otra trayectoria de movimiento, tal como una proporcionada a traves de grua u otras estructuras de locomotora, puede ser proporcionada sobre la brida 90 para permitir tambien el movimiento angular de la base 120. Del mismo modo, la pista 190 se podrfa colocar en un piso 25 de operaciones o en otra area para proporcionar un movimiento y/o posicionamiento del sistema 100 inductor de flujo de la realizacion de ejemplo deseado.
Aunque el sistema 100 inductor de flujo de la realizacion de ejemplo se muestra en la figura 2 sobre un reactor 10 en la brida 90, se entiende que el inductor 100 se puede instalar en otros lugares. Por ejemplo, una base 120 se podrfa colocar sobre un piso 25 de operaciones de contencion (figura 1), con el conjunto 150 movil que se extiende dentro y en movimiento dentro de una cavidad 20 (figura 1). O, por ejemplo, el sistema 100 puede ser utilizado en una piscina de combustible gastado o una nueva zona de concentracion de combustible en una planta de energfa nuclear. Aun mas, el sistema 100 inductor de flujo de la realizacion de ejemplo puede ser utilizado en cualquier sistema con contaminacion del fluido extrafble a traves de flujo de fluido.
Las figuras 3 y 4 son ilustraciones de porciones de los sistemas de inductor de flujo de la realizacion de ejemplo, con la figura 3, que ilustra en detalle una realizacion de ejemplo del conjunto movil y la figura 4, que ilustra en detalle un ejemplo de base de la realizacion. Como tales, los componentes de la figura 3 podrfan ser utilizables como o con el conjunto 150 movil de la figura 2, y los componentes de la figura 4 podrfan ser utilizables como o con base 120 de la figura 2. O las realizaciones de ejemplo de las figuras 3 y 4 se pueden utilizar por separado o con diferentes sistemas o combinados en un unico sistema movil, por ejemplo.
Como se muestra en la figura 3, un conjunto 300 movil de la realizacion de ejemplo puede incluir una variedad de componentes para crear un flujo de refrigerante reductor de la deposicion contra varias superficies diferentes en un volumen de fluido refrigerante. El conjunto 300 puede estar conectado a un brazo de gufa o de movimiento para el posicionamiento. Por ejemplo, una varilla 301 desmontable fija, alambre o poste puede abarcar una profundidad axial de una cavidad 20 de repostaje o en otro espacio, y el conjunto 300 de la realizacion de ejemplo puede conectarse a la barra 301 a traves de un conector 302 movil como un ojo de cerradura, lazo, o arandela que solo permite el movimiento axial del conjunto 300 a lo largo de varilla 301 fija. La varilla 301 puede conectarse a otros componentes fuera de la cavidad 20, tal como una base 120 que incluye un suministro 354 de refrigerante, un suministro 358 electrico, etc., o la varilla 301 puede ser utilizado en el aislamiento.
El suministro 354 de refrigerante puede estar acoplado con el poste 301 o suministrado de otro modo al conjunto 300 movil. El suministro 354 de refrigerante puede proporcionar volumen adicional de refrigerante u otro fluido compatible para la creacion de un flujo inducido para la eliminacion de partfculas. Por ejemplo, si el refrigerante es agua desionizada o borada ligera, el suministro 354 de refrigerante puede suministrar agua a juego. El suministro 354 de refrigerante puede tambien proporcionar fluido relativamente mas limpio, asf como fluido qmmicamente tratado y a temperatura moderada para una optima limpieza de contaminantes. Por ejemplo, el suministro 354 de refrigerante puede proporcionar agua relativamente mas frfa tratada con un acido debil y/u oxidante para mejorar la solubilidad de partfculas y la capacidad de eliminacion por los filtros. El suministro 354 de refrigerante puede tambien proporcionar refrigerante para inducir el flujo de fluido a una presion superior o de funcionamiento, por ejemplo, la realizacion de conjunto 300 movil. El suministro 354 de refrigerante puede alimentarse directamente en el conjunto 300 o conectarse a traves de una conexion de suministro de refrigerante 355, que puede ser una tuberfa o un inyector, por ejemplo.
El conjunto 300 movil de la realizacion de ejemplo puede incluir tambien una bomba 344 u otra estructura inductora de flujo hidrodinamico. Por ejemplo, la bomba 344 puede ser una bomba de chorro inductiva, una bomba centrffuga, una bomba hidraulica, etc. La bomba 344 puede ser alimentada localmente a traves de baterfas o puede estar conectada a una fuente de alimentacion externa, a distancia, tales como el suministro 358 electrico a traves de la varilla 301. Aunque la bomba 344 se puede omitir con suficiente presion y la conformacion del flujo del suministro 354 de refrigerante para crear flujos de refrigerante deseados, la bomba 344 puede ser usada con un suministro 354 de refrigerante a presion o sin suministro 354 de refrigerante.
Segun la invencion, el conjunto 300 movil utiliza fluido proporcionado a partir del suministro 354 de refrigerante y el refrigerante de la cavidad 20 para crear un flujo dirigido a las superficies deseadas, tales como pared 21 de la cavidad. En el ejemplo de la figura 3, el conjunto 300 utiliza tanto fluido refrigerante proporcionado y ambiente en la creacion de un flujo 352. Por ejemplo, el refrigerante de baja temperatura a partir del suministro 354 de refrigerante puede entrar en un colector 356 superior y fluir hacia abajo a traves de una serie de tubos y/o deflectores en un
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intercambiador 357 de calor. El refrigerante puede fluir en un colector 358 de recogida inferior a partir de los tubos y en una seccion final de la conexion de suministro 355 de refrigerante, que puede ser un tubo flexible o un dispositivo de inyeccion. La bomba 344 a continuacion presuriza y acelera el refrigerante, potencialmente a traves de una boquilla y/o difusor, en un flujo 352 inducido contra las superficies 21.
Ademas, el refrigerante ambiente de la cavidad 20 se puede tomar a traves de una entrada 353 superior y pasa a traves de un filtro 350 interno alrededor del intercambiador 357 de calor. El filtro 350 interno puede filtrar las impurezas y desalojar/disolver deposiciones de radionucleidos de refrigerante ambiente tomado de la cavidad 20, lo que permite flujos de fluido inducidos relativamente mas limpios. Un ejemplo de filtro de la realizacion utilizable como filtro 350 se discute en relacion con la figura 5. Si el refrigerante del suministro 354 de refrigerante es mas frio que el refrigerante en la cavidad 20, la conveccion natural del refrigerante de baja temperatura en el intercambiador 357 de calor puede ayudar en la conduccion del refrigerante ambiente desde la cavidad 20 en la entrada 353 y el filtro 350 interno. El refrigerante ambiente, despues de ser filtrado a traves del filtro 350 interno, se puede conectar a la bomba 344 a traves de un conector 345 de refrigerante ambiente.
La bomba 344 puede arrastrar refrigerante ambiente del conector 345 de refrigerante ambiente con cualquier refrigerante acelerado previsto desde el suministro 354 de refrigerante a traves de la conexion 355 de suministro de refrigerante. Con el uso de una trayectoria de flujo adecuada, incluyendo potencialmente un difusor, el refrigerante acelerado a partir de la bomba 344 puede proporcionar una succion al conector 345 de refrigerante ambiente, llevando refrigerante ambiente adicional a la entrada 353 y a traves del filtro 350. Por ejemplo, con la energia de la bomba y la trayectoria de flujo apropiadas, el refrigerante puede extraerse desde el refrigerante ambiente en una proporcion de 2 a 1 de refrigerante a partir del suministro 354 de refrigerante.
Segun la invencion, el conjunto 300 movil utiliza tanto refrigerante proporcionado y refrigerante ambiente para crear un flujo de refrigerante.
El flujo 352 de refrigerante inducido se expulsa o se descarga bajo la fuerza de la bomba 344 y, potencialmente, una boquilla o difusor a cualquier velocidad deseada. Por ejemplo, con una energia de la bomba y/o un estrechamiento de la trayectoria de flujo apropiadas, el flujo 352 de refrigerante puede ser de 2 m/s o mayor, lo que resulta en la deseada prevencion de la deposicion y la eliminacion discutida anteriormente. El flujo 352 de refrigerante puede estar dirigido a varias superficies que se desea mantener libre de deposicion de radionucleidos mientras que estan inmersas en el refrigerante, como la pared 21 de la cavidad.
El conjunto 300 movil realizacion de ejemplo puede tambien ser movil, axialmente o de otra manera, debido al flujo 352 de refrigerante. Por ejemplo, si el refrigerante es agua ligera en un flujo 352 en una cavidad 20 inundada de la misma, suficiente fuerza puede ser generada por el flujo 352 en el conjunto 300 para mover el conjunto 300 hacia arriba a lo largo del poste 301, incluso con flujo 352 en solo un ligero angulo hacia abajo. El flujo 352 se puede redirigir y/o cambiar en intensidad para crear el movimiento hacia arriba o hacia abajo deseado del conjunto 300 movil a lo largo del poste 301, potencialmente alcanzando toda la longitud axial de una superficie de posicionada cerca unicamente bajo las fuerzas generadas por el flujo 352 de refrigerante. Del mismo modo, la gravedad y la flotabilidad se pueden usar para mover selectivamente el conjunto 300 movil de la realizacion de ejemplo en un refrigerante suficientemente denso como el agua, solos o en combinacion con las fuerzas del flujo 352, asi como otras estructuras de movimiento y fuerzas. Un movimiento axialmente suficiente hacia arriba tambien puede mejorar el flujo de refrigerante ambiente en la entrada 353 para el filtrado, si se utiliza.
Como se muestra en la figura 4, una base 400 de ejemplo de la realizacion puede incluir una variedad de componentes para tratar y proporcionar refrigerante fluido a, y potencialmente mover y controlar, un conjunto movil para la creacion de flujo. La base 400 de la realizacion de ejemplo puede estar colocada cerca o por encima de un espacio lleno de refrigerante para ser de eyectado o expuesto a los flujos de eliminacion de deposicion por conjunto 150 movil, como el repostaje de combustible de la cavidad 20 por ejemplo. O la base 400 puede estar situada mas distante, potencialmente extendida entre varias instalaciones diferentes, o un componente dentro del conjunto 150 movil.
El refrigerante puede proporcionarse a la base 400 desde cualquier fuente, incluyendo una cavidad 20 inundada, de reserva de refrigerante, agua de alimentacion de la planta, grifos locales, etc. Por ejemplo, un filtro 410 de succion puede ser sumergido en refrigerante en la cavidad 20, y el refrigerante puede ser arrastrado a la tuberia 411 de la base a traves del filtro 410 mediante una bomba 413. El filtro 410 puede eliminar eficazmente los radionucleidos en solucion o como particulas en refrigerante. Por ejemplo, el filtro 410 puede ser similar al filtro 500 de la realizacion de ejemplo que se discutio en relacion con la figura 5 utilizable en un conjunto 300 movil de la realizacion de ejemplo. La tuberia 411 puede ser cualquier trayectoria de transporte capaz de transportar fluido refrigerante, incluyendo tubos de plastico y tubos de metal. La bomba 413 puede ser cualquier tipo de dispositivo de fluido-motriz, incluyendo aquellos disenos utilizables como bomba 344 (figura 3) en una realizacion de ejemplo del dispositivo movil, asi como bombas mas grandes o no sumergibles que trabajan fuera de un refrigerante.
La base 400 de la realizacion de ejemplo puede incluir varios componentes para la creacion de refrigerante optimo para suministrar a conjunto 150 movil, incluyendo la limpieza optima, temperatura optima, y/o el producto quimico optimo. Por ejemplo, un intercambiador 412 de calor puede colocarse a lo largo de la tuberia 411 en cualquier punto
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para reducir sustancialmente una temperatura del refrigerante, de tal manera que la del refrigerante proporcionado al conjunto 150 movil es mas baja que la temperatura del refrigerante ambiente y se puede utilizar para el movimiento convectivo natural y/o reducir la deposicion potencial con una temperatura mas baja. Y, por ejemplo, un sistema 420 de inyeccion de productos quimicos puede ser instalado a lo largo de las tuberias 411 para proporcionar un pH deseado, tamponado, oxidacion, oxigenacion, boracion, agente tensioactivo, claridad, salinidad, cationes de reemplazo, y/o concentracion de resina, etc., al refrigerante.
Como se muestra en la figura 4, un ejemplo de un sistema 420 de inyeccion de productos quimicos puede incluir un Venturi 421 instalado a lo largo de las tuberias 411. El punto de compresion de baja presion del Venturi 421 puede proporcionar una succion para que los productos quimicos se inyecten en el liquido refrigerante en ese punto cuando se abre una valvula 422 de cierre. Del mismo modo, un inyector o mezclador el flujo se puede usar para el Venturi 421 para proporcionar adiciones deseadas al refrigerante. Mas alla de la valvula 422 de cierre puede haber varios tanques de aditivos diferentes con sus propias valvulas de cierre para controlar determinados tipos de aditivos. Por ejemplo, un pre-oxidante, tal como peroxido de hidrogeno, puede ser mantenido en el deposito 424 por la valvula 423, y un acido diluido, tal como acido nitrico relativamente mas debil, puede ser mantenido en el tanque 426 mediante la valvula 425.
Mediante la mezcla de los componentes de los tanques 424 y 426 en las proporciones deseadas y las cantidades totales a traves de las valvulas 423, 425, y 422, el agua utilizada como refrigerante puede incluir un acido diluido que cataliza o acelera las reacciones de oxidacion dentro de las superficies expuestas a los flujos inducidos incluyendo el acido. El pH de refrigeracion del agua local en el intervalo de 5-6 se puede mantener cerca de tales superficies para de esta manera, facilitar la eliminacion y la disolucion de la deposicion metalica. Los oxidos de metal enriquecido en las superficies pueden ser oxidados adicionalmente por el peroxido de hidrogeno en el agua refrigerante a un ion soluble, tal como la oxidacion de oxidos a base de cromo a cromato soluble, bajo estas condiciones. De este modo se pueden eliminar radionucleidos en los oxidos mas facilmente a traves de filtros en los sistemas de la realizacion de ejemplo, asi como en sistemas de limpieza de refrigerante existentes. Por supuesto, otros productos quimicos deseados se pueden inyectar a traves de cualquier numero de diferentes tanques para conseguir la quimica de flujo de refrigerante deseado.
La base 400 de la realizacion de ejemplo puede conectarse a un conjunto 150 movil a traves de la conexion 101, proporcionando refrigerante tratado a una presion deseada para su uso en la creacion de un flujo para evitar la sedimentacion de particulas. Del mismo modo, la energia electrica, las instrucciones del operador, y/o reubicacion/locomocion pueden proporcionarse a traves de la conexion 101 de la base 400.
La figura 5 es una ilustracion de un filtro 500 realizacion de ejemplo que se puede usar como filtro 350 en el conjunto 300 movil de la realizacion de ejemplo (figura 3) y/o filtro 410 de base (figura 4). Como se muestra en la figura 5, el filtro 500 puede incluir varias capas diferentes configuradas para filtrar impurezas del refrigerante no deseadas, incluyendo radionucleidos en complejos metalicos disueltos en el refrigerante, potencialmente despues de haber sido retirado de un deposito de superficie en el refrigerante por los sistemas de la realizacion de ejemplo. Las capas pueden estar discretamente escalonadas o ser progresivas para filtrar contaminantes mas y mas finos.
Por ejemplo, justo debajo de la entrada 353 (figura 3), puede ser un deposito 534 grueso con filtros de paso ancho para detener macro objetos como limaduras, virutas de la pintura, sujetadores, trapos, etc., que a menudo caen en los espacios de refrigerante durante el mantenimiento. Un filtro 533 fibroso puede estar a continuacion con una malla mas densa o capas fibrosas que atrapan las particulas grandes en el refrigerante. A continuacion, puede haber un lecho 532 cargado de un material con un potencial electrostatico, tal como una arena o grava fina con distintos iones de superficie o cadenas polimericas cargadas, que atrae y retiene particulas de corrosion mas pequenas fuera del refrigerante que pasa a su traves. Un lecho 531 filtrante metalico se puede colocar junto con laminas metalicas onduladas sinterizadas o finamente porosas.
Por ultimo, un lecho 530 de resina puede ser capturado entre dos pantallas 529 y 528. El lecho 530 de resina puede ser una resina ionizada no soluble, como las utilizadas en sistemas de pulido y de limpieza de refrigerante de energia nuclear convencionales. Estas resinas pueden incluir productos conocidos como Amberlyte, poliestirenos reticulados, y Amberjet. El lecho 530 de resina puede ser emparejado especificamente para capturar complejos metalicos conocidos liberados en el refrigerante despues de la exposicion de una superficie contaminada a una velocidad de flujo de una velocidad de transporte.
Las pantallas 529 y 528 pueden ser suficientemente finas para evitar que la resina migre fuera de filtro 500 mientras que permite que el refrigerante limpio pase libremente. Una pantalla 527 de respaldo puede estar por debajo de la pantalla 528 para impedir la fuga de resina 530 en el caso de fallo de la pantalla 528.
El refrigerante puede fluir a traves de cada etapa de filtro 534, 533, 532, 531, y 530 progresivamente, en el colector 526, que puede drenar en una salida, como la linea 345 de suministro de refrigerante (figura 3) o la tuberia 411 (figura 4), por ejemplo. En el ejemplo de la linea 345 de suministro de refrigerante en un filtro 300 de la realizacion de ejemplo de la figura 3, la succion de una bomba de induccion puede ser suficientemente grande para superar la caida de presion a traves de cada capa, conduciendo y filtrando el refrigerante a traves del filtro 500 en un volumen suficiente para crear un flujo inducido mas grande, combinado y limpio de al menos 2 m/s. De esta manera un flujo
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inducido no solo puede reducir las deposiciones de particulas de radionucleidos en superficies sumergidas en liquido refrigerante, sino que tambien puede propulsar un conjunto movil que limpia el mismo y el filtro de refrigerante a traves del conjunto movil cerca de una zona propensa a tener mucho contaminante de refrigerante para ser interceptado a traves de los filtros de la realizacion de ejemplo.
El filtro 500 de la realizacion de ejemplo puede estar construido de una manera que permite un facil montaje/desmontaje y minimiza la manipulacion adicional de componentes potencialmente radiactivos posterior al uso. Por ejemplo, cada etapa 534, 533, 532, 531, y 530 pueden estar contenida en un segmento de filtro resistente con bridas 501 exteriores alrededor de un perimetro de cada extremo del segmento. Cada brida 501 puede sellarse contra una brida adyacente entre segmentos adyacentes con una liberacion 502 rapida como una hebilla o sujetador que permite a los segmentos individuales ser retirados facilmente para la limpieza y/o eliminacion en las bridas 501. Las bridas 501 y liberaciones 502 pueden ser compatibles con sistemas de eliminacion de alta integridad en forma y estructura de union para permitir la evacuacion directa de elementos de filtro usados, sucios de un segmento de filtro. Ademas, las bridas 501 pueden alojar un blindaje adicional y/o anillos de flotacion que se anaden al filtro 500. Por ejemplo, un anillo de blindaje denso, tal como uno hecho de tungsteno, se puede anadir para rodear el filtro 500 y asentarse contra las bridas 501 para minimizar la exposicion durante la manipulacion. Del mismo modo, un anillo flotante de flotacion puede pasar alrededor de un segmento de filtro 500 en virtud de una brida 501 y cambiar la flotabilidad del filtro 500 y del conjunto 300 movil de ejemplo realizacion (figura 3) para permitir la flotabilidad deseada y el movimiento en el refrigerante.
El sistema 100 del ejemplo de realizacion, que incluye una base 120 y/o un conjunto 150 movil y sus componentes 300, 400, 500 de la realizacion de ejemplo, puede estar configurado para operar en un entorno de reactor nuclear. Por ejemplo, todos los componentes estructurales en la base 400 de la realizacion de ejemplo y el conjunto 300 movil de la realizacion de ejemplo pueden estar fabricados de materiales disenados para mantener sustancialmente sus caracteristicas fisicas cuando se exponen a la radiacion, temperaturas variables, y ambientes causticos encontrados en los reactores nucleares. Del mismo modo, los materiales utilizados en las realizaciones de ejemplo pueden ser de una calidad fiable para evitar el fracaso en determinaciones de evaluacion de riesgos probabilisticos y pueden estar disenados para minimizar particulas de radionucleidos o arrastre o adsorcion de soluto para minimizar los requisitos de contaminacion y limpieza radiactivos posteriores al uso.
Las realizaciones de ejemplo se pueden utilizar en una variedad de maneras para prevenir la deposicion de particulas en superficies sumergidas en un fluido. Por ejemplo, en una planta de energia nuclear, como areas BWR, ESBWR, PWR, CANDU, o ABWR, como una cavidad de recarga o la chimenea, pueden ser inundadas con agua de refrigeracion durante las operaciones y/o el mantenimiento, y los sistemas de la realizacion de ejemplo pueden estar instalados en tales areas para inducir el flujo de agua de refrigeracion de aproximadamente 2 metros por segundo contra las superficies en el refrigerante. Esto se puede conseguir con un conjunto movil de la realizacion de ejemplo creando el flujo mientras esta inmerso en el refrigerante. Los operadores pueden configurar y dirigir realizaciones de ejemplo a los flujos de posicion especifica sobre superficies para la eliminacion de la deposicion en el refrigerante. Realizaciones de ejemplo pueden tambien proporcionar el filtrado activo de agua refrigerante en la proximidad directa del flujo que desaloja la deposicion de particulas de las superficies. Realizaciones de ejemplo pueden proporcionar ademas la quimica del agua con el pH de n de eliminacion y de disolucion de la deposicion, oxidacion, cationes de recambio, etc. Al mantener las deposiciones de refrigerante de las superficies, los radionucleidos no pueden permanecer facilmente en superficies sumergidas o posteriormente convertirse en aereas cuando se secan las superficies durante otras operaciones.
Realizaciones y procedimientos de ejemplo que de este modo se describen, se apreciara por un experto en la materia que las realizaciones de ejemplo se pueden variar a traves de la experimentacion de rutina mientras que todavia caen dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, un fluido como el refrigerante del reactor agua ligera se puede utilizar para crear un flujo contra superficies en algunas realizaciones, pero otros fluidos, como agua pesada, son igualmente utilizables en las realizaciones de ejemplo. Aunque las realizaciones de ejemplo se muestran en partes de una base, conjunto movil, y el filtro, se entiende que estas partes se pueden combinar en una unidad sumergible y/o mas dividida dependiendo de la funcionalidad deseada. Una variedad de diferentes reactores y disenos del reactor y estructuras de gestion de residuos radiactivos son compatibles con las realizaciones y procedimientos de ejemplo simplemente a traves de un dimensionamiento apropiado. Todos estos cambios estan dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones, y tales variaciones no deben ser consideradas como un alejamiento del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (12)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un sistema de reduccion de la deposicion de contaminantes sobre una superficie (21) sumergida en un fluido, comprendiendo el sistema:un fluido ambiente en el que se sumerge un aparato (300) del sistema;un suministro (354) de fluido que proporciona fluido relativamente mas limpio y a temperatura mas baja que el fluido ambiente; yestando configurado el aparato (300) para descargar un flujo (352) de fluido contra una superficie (21) mientras se esta inmerso en el fluido ambiente,caracterizado porque el flujo de fluido comprende el fluido proporcionado desde el suministro (354) de fluido y el fluido ambiente.
- 2. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el suministro de fluido incluye,una bomba (413) configurada para extraer el fluido ambiente de una cavidad (20) en la que se sumerge el aparato (300).
- 3. El sistema de la reivindicacion 2, en el que el aparato (300) incluye la bomba (413), de tal manera que la bomba esta sumergida en el fluido ambiente.
- 4. El sistema de cualquier reivindicacion anterior, en el que el fluido (352) es el agua refrigerante, y en el que el aparato (300) esta configurado ademas para descargar el agua refrigerante para crear una velocidad de flujo del agua de refrigeracion inmediatamente sobre la superficie (21) de por lo menos de 2 metros por segundo.
- 5. El sistema de cualquier reivindicacion anterior, que comprende, ademas:un filtro (350) dentro de al menos uno de entre el suministro (354) de fluido y el aparato (300), en el que el filtro esta configurado para eliminar los contaminantes del flujo (352) de fluido descargado por el aparato, en el que el filtro incluye al menos una etapa de resinas para eliminar los contaminantes disueltos en el fluido.
- 6. El sistema de la reivindicacion 5, en el que el suministro (354) de fluido incluye,un intercambiador (412) de calor para enfriar el flujo (352) de fluido descargado por debajo de una temperatura del fluido en el que se sumerge la superficie (21); yun inyector (420) de productos quimicos configurado para modificar una quimica del flujo (352) de fluido descargado.
- 7. El sistema de cualquier reivindicacion anterior, en el que,el suministro (354) de fluido incluye una base (400) que tiene una bomba (413), un primer filtro (410), y la tuberia (411) configurados juntos para extraer el fluido ambiente de una zona (20) en la que el aparato (300 ) se sumerge en el fluido ambiente, el aparato siendo un conjunto (300) movil que incluye una bomba (344) conectada al suministro (354) de fluido, y el conjunto movil pudiendose mover dentro del fluido ambiente para descargar el flujo (352) de fluido en varias posiciones diferentes sobre la superficie (21).
- 8. El sistema de la reivindicacion 7, en el queel suministro (354) de fluido incluye ademas un intercambiador (412) de calor y un inyector (420) de productos quimicos, el conjunto (300) movil incluyendo una entrada (353) y un segundo filtro (350) configurados juntos para extraer el fluido del ambiente del area en la que el conjunto movil se sumerge en el fluido ambiente, y el conjunto (300) movil siendo movil por la fuerza de la bomba (344) descargar el flujo (352) de fluido dentro del area (20).
- 9. El sistema de la reivindicacion 8, en el que la entrada (353) y el segundo filtro (350) estan conectados a la bomba (344) para que el fluido ambiente se extraiga activamente a traves de la entrada y el segundo filtro es arrastrado con el fluido del suministro (354) de fluido para crear el flujo (352) de fluido descargado.
- 10. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el aparato es un aparato (300) movil para reducir las deposiciones de contaminantes mediante la induccion de corrientes en los espacios (20) inundado con el fluido ambiente, el aparato movil comprendiendo:una entrada (353) de flujo que recibe el fluido ambiente desde el espacio (20); yun filtro (350) multi-etapa configurado para filtrar particulas y contaminantes disueltos del fluido ambiente; y una salida para dirigir el fluido ambiente hacia una superficie (21) a fin de crear una velocidad de flujo de al menos 2 metros por segundo del fluido en contacto con la superficie.
- 11. El aparato (300) movil de la reivindicacion 10, que comprende, ademas:una bomba conectada a la entrada de flujo, en el que la bomba esta configurada para crear el flujo mientras que el aparato movil esta completamente sumergido en el fluido ambiente en el espacio (20).
- 12. El aparato (300) movil de la reivindicacion 11, que comprende, ademas:una conexion de lfquido configurada para recibir el fluido desde el suministro de fluido, en el que la bomba es una bomba que impulsa el fluido desde el suministro de fluido y el fluido ambiente de la entrada juntos para crear el flujo (352).5 13. El aparato (300) movil de la reivindicacion 12, en el que el fluido del suministro (354) de fluido tiene unatemperatura diferente, un pH diferente, y un contenido de oxidante diferente del fluido ambiente de la entrada.
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