ES3039259T3 - Nuclear reactor provided with a protection system characterized by multiple actuation phenomena - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un reactor nuclear rápido (1), preferiblemente refrigerado por un metal líquido pesado, provisto de un sistema de protección (13A) para la parada del reactor en condiciones accidentales y que comprende dispositivos de parada (13B) que rodean el núcleo (4) del reactor (1) y tienen un volumen superior (V1) y un volumen inferior (V2) separados por un septo (15). El volumen superior (V1) contiene un fluido de operación (F) orientado parcialmente hacia la parte activa (5) del núcleo, en particular el mismo refrigerante primario (10), con función de reflexión de neutrones para facilitar el alcance de la masa crítica del reactor. El volumen inferior (V2) contiene un medio transparente a los neutrones (por ejemplo, gas) o un medio absorbente de neutrones (por ejemplo, bolas de carburo de boro sumergidas en el refrigerante primario). La sustitución del medio reflectante de neutrones por un medio transparente o absorbente de neutrones en el volumen (V1) reduce la reactividad del reactor y provoca su parada. Esto puede tener lugar tanto por transferencia de fluido de operación (F) desde el volumen superior (V1) al volumen inferior (V2) mediante al menos un sifón que pasa a través del septo (15) para drenar la porción orientada hacia el núcleo del volumen (V1) de fluido de operación (F) y reemplazarlo por el medio transparente o absorbente a los neutrones que previamente flotaba sobre el fluido de operación (F), como por fusión o rotura del septo (15) para permitir que el material transparente o absorbente a los neutrones fluya hacia arriba por flotación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Reactor nuclear provisto de un sistema de protección caracterizado por múltiples fenómenos de accionamiento

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un reactor nuclear, en particular a un reactor nuclear refrigerado por metal líquido, provisto de un sistema de protección para la parada del reactor en condiciones accidentales, que comprende uno o varios dispositivos de parada caracterizados porque su accionamiento está determinada por una serie de fenómenos accidentales.

Antecedentes de la invención

Un reactor nuclear suele estar provisto de al menos dos sistemas de parada independientes. El sistema de parada más común consiste en barras diseñadas para insertar material absorbente en el interior del núcleo. En el caso de un reactor rápido también es posible controlar la potencia acercando o alejando el material absorbente de la periferia del núcleo. También es posible apagar el reactor aumentando la fuga de neutrones. La patente JP2017187361A describe un sistema de parada basado en el uso de módulos de expansión de gas (GEM) consistentes en una estructura tubular hueca cerrada por arriba y abierta por abajo, que contiene refrigerante primario en la zona que da al núcleo y con una cubierta de gas en la parte superior. Cuando se apagan las bombas de circulación, la reducción de la presión del refrigerante primario contenido en el GEM permite la expansión del gas contenido en la parte superior con el consiguiente descenso del nivel del fluido primario contenido en el GEM, el aumento de la fuga de neutrones y la parada del reactor.

Esta solución no está exenta de inconvenientes, ya que sólo se lleva a cabo parando las bombas de circulación y no es adecuada para todas las disposiciones del reactor, ya que no todas las disposiciones conocidas del reactor obtienen una reducción apreciable de la presión en la entrada del núcleo cuando se paran las bombas. Además, la solución conocida provoca un aumento peligroso de la reactividad del reactor en caso de una puesta en marcha intempestiva posterior de las bombas y no protege contra secuencias accidentales fundamentales como las que provocan un aumento de la temperatura del núcleo y del refrigerante primario. En cambio, es importante garantizar la parada del reactor en el caso mismo de aumento de dicha temperatura y, para algunos tipos de centrales, también es necesario proteger el sistema primario de sobrepresiones violentas como las generadas por la rotura de un tubo del generador de vapor.

Breve descripción de la invención

Un objetivo de la siguiente invención es proporcionar Soluciones que produzcan la parada del reactor para una serie de fenómenos accidentales, incluidos los que provocan un aumento de la temperatura del reactor. Para los reactores con generador de vapor dentro del tanque del reactor y que funcionan a una presión del lado secundario superior a la del lado primario, es especialmente importante dotar al reactor de una protección pasiva en caso de accidentes de presurización del reactor. Para mejor conocimiento del inventor, hasta la fecha no se ha publicado ninguna protección pasiva para este tipo de accidentes.

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un reactor nuclear, tal como se define en la reivindicación 1 anexa y, para sus características auxiliares y configuraciones de planta, en las reivindicaciones dependientes.

En resumen, la presente invención se refiere a un reactor nuclear, en particular un reactor nuclear rápido, preferentemente refrigerado con metal líquido pesado o sales fundidas, en el que el núcleo está rodeado de dispositivos de parada. Los dispositivos de parada tienen una altura sustancialmente vertical y disponen de un volumen superior y un volumen inferior separados por un tabique. El volumen superior contiene un fluido operativo en la parte del mismo orientada hacia la parte activa del núcleo, en particular el mismo fluido primario del reactor, con función reflectora de neutrones para facilitar el alcance de la masa crítica del reactor. El volumen inferior contiene un medio transparente a los neutrones (por ejemplo, gas) o incluso un medio absorbente de neutrones (por ejemplo, bolas de carburo de boro sumergidas en el fluido primario). La sustitución en el volumen superior del fluido operativo reflector de neutrones por un medio transparente o absorbente de neutrones reduce la reactividad del reactor y provoca su parada. Esto puede tener lugar tanto por transferencia de fluido operativo desde el volumen superior al volumen inferior mediante al menos un sifón que atraviese el tabique, de modo que se drene la porción orientada hacia el núcleo del volumen superior de fluido operativo y se sustituya por el medio transparente o absorbente de neutrones que flotaba previamente sobre el fluido operativo; como por fusión o rotura del tabique cuando se supera un umbral de temperatura o presión preestablecido, para permitir que el material transparente o absorbente de neutrones fluya hacia arriba y flote en el volumen superior.

La transferencia del fluido operativo del volumen superior al volumen inferior puede tener lugar por fusión de una porción fusible del tabique o a través de al menos un sifón para la presurización del volumen superior por inyección activa de gas a mayor presión, pero también de forma pasiva, a través de un aumento de la temperatura del mismo gas tras un aumento de temperatura del fluido primario del reactor, o a través de la reducción de un volumen interior del volumen superior definido dentro de un cuerpo elástico deformable, que se colapsa tras un aumento de presión de un volumen exterior del volumen superior en comunicación con el fluido primario.

En una configuración de construcción particular del volumen exterior del volumen superior que rodea el cuerpo elástico plegable, este volumen exterior contiene en cambio gas en funcionamiento normal del reactor, pero puede inundarse por desbordamiento del fluido primario tras las ondas sísmicas, lo que conduce al colapso del volumen interior (dentro del cuerpo elástico deformable) por efecto de la flotabilidad sobre el fluido primario y a la consiguiente parada del reactor.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe además en los siguientes ejemplos no limitativos de la realización, con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, en los que:

- La Fig. 1 es una vista esquemática general en sección longitudinal de un reactor nuclear provisto de un sistema de protección de acuerdo con la invención;

- La Fig. 2 es una vista general esquemática en sección longitudinal y ampliada únicamente del sistema de protección de acuerdo con una primera realización de la invención;

- La Fig. 3 es una vista esquemática ampliada de una porción de la sección de la fig. 2;

- La Fig. 4 es una vista general esquemática en sección longitudinal que muestra otro ejemplo del sistema de protección de la invención;

La Figs. 4A y 4B son vistas en sección a lo largo de los planos A-A y B-B de la Fig. 4 respectivamente;

- La Fig. 5 es una vista general esquemática en sección longitudinal que muestra otro ejemplo del sistema de protección de la invención;

- La Fig. 6 es una vista general esquemática en sección longitudinal que muestra otro ejemplo del sistema de protección de la invención;

- La Fig. 7 es una vista general esquemática en sección longitudinal que muestra otro ejemplo del sistema de protección de la invención.

Descripción de las realizaciones

Con referencia a la Fig. 1, representativa de un reactor nuclear 1 en particular enfriado con metal líquido o sales fundidas, el reactor nuclear 1 comprende un tanque 2 sustancialmente en forma de cuba o de piscina y una estructura de cierre 3. Se entiende que la invención puede aplicarse a reactores de otro tipo y/o que funcionen con otro fluido primario.

El tanque 2 contiene un núcleo 4 con una parte activa 5 del mismo, al menos una bomba de circulación 6, al menos un intercambiador de calor 7, en particular un generador de vapor, un colector caliente 8 y un colector frío 9 por el que circula un fluido primario 10 para enfriar el núcleo 4 y que lo filtra hasta el nivel Hl, dejando un espacio libre 11 que contiene un gas de cobertura 12 en la parte superior.

El reactor está provisto de un sistema de protección 13A para la parada del reactor en condiciones accidentales. En particular, el sistema de protección comprende uno o varios dispositivos de parada 13B dispuestos lateral y radialmente en el exterior con respecto al núcleo 4; preferentemente, el sistema de protección 13A comprende una pluralidad de dispositivos de parada 13B (de los cuales sólo uno se muestra en la Fig. 1 y en las figuras siguientes) dispuestos alrededor del núcleo 4 y radialmente en el exterior con respecto al núcleo 4.

Cada dispositivo de parada 13B del sistema de protección 13A tiene una carcasa 14 dispuesta lateral y radialmente en el exterior con respecto al núcleo 4 y orientada hacia el núcleo 4 y que está fijada a la estructura de cierre 3.

Con referencia a las Figs. 1, 2 y 3, el dispositivo de parada 13B comprende una carcasa 14, por ejemplo (pero no necesariamente) sustancialmente cilíndrica, que está provista de un tabique 15 que delimita en el interior de la carcasa 14 un volumen superior VI y un volumen inferior V2. El volumen VI también está conectado al volumen de alta presión V3 por un conducto 16 y una válvula de entrada de gas 17, y el volumen V2 está conectado por un conducto 18 y una válvula 19 al volumen de servicio V4. Los conductos 16 y 18 también están provistos de válvulas de servicio 20, 21 respectivas y de una válvula de conexión 22 dispuesta entre los conductos 16, 18. Los volúmenes V3 y V4 contienen gas, el volumen V2 contiene normalmente gas, el volumen VI contiene normalmente gas en su parte superior 23 y contiene en su parte inferior 24, hasta un nivel H2, un fluido operativo F, preferentemente un metal líquido pesado, por ejemplo del mismo tipo que el fluido primario 10.

El tabique 15 está dispuesto en el límite inferior de la parte activa 5 del núcleo 4, es decir, al nivel de un extremo inferior de la parte activa 5 del núcleo 4. El fluido operativo F se sitúa así cerca de la parte activa 5 del núcleo 4, mientras que el volumen V2 se sitúa por debajo de la parte activa 5 del núcleo 4. La parte inferior 24 del volumen VI se comunica con el volumen V2 a través de al menos un sifón 25 de mayor diámetro y un sifón 26 de menor diámetro. El fluido operativo F determina un segundo nivel H3 en el interior de los sifones. El nivel H4 en el que se ceba el sifón 26 de menor diámetro es inferior al nivel H5 en el que se ceba el sifón 25 de mayor diámetro. El tabique 15 contiene una porción plegable 27, en particular que puede fusionarse, al estar fabricada con un material que se fusiona a una temperatura preestablecida.

En la realización de las Figs. 4 y 5, se dispone un primer material absorbente de neutrones 28 que tiene una densidad inferior a la del fluido operativo F, por ejemplo en forma de bolas de carburo de boro, y que flota en su mayor parte en la superficie del fluido operativo F en el nivel H2. Además, un segundo material absorbente de neutrones 29, que de nuevo puede estar formado de carburo de boro o de otro material que tenga una función similar, se coloca dentro de la carcasa 14 al mismo nivel del fluido operativo F en la zona radialmente más exterior desde la periferia del núcleo 4. La parte superior 23 del volumen VI está dividida en una porción superior 30 y una porción inferior 31 separadas por un segundo tabique 32. La porción superior 30 se divide a su vez en un volumen interior 33 y un volumen exterior 34. El volumen interior 33 está cerrado salvo para las comunicaciones con el conducto 16 y, a través de un conducto de conexión 35, con la porción inferior 31 del volumen VI. El volumen interior 33 está cerrado por debajo por el fondo 36, apoyado sobre los soportes 37 y está definido en el interior de un cuerpo elástico deformable 38 en la mayor parte de su altura vertical, diseñado para variar su volumen interior, por ejemplo sustancialmente en forma de fuelle. Con referencia a la Fig. 4, que también se aplica a los reactores sin gas de cobertura, el volumen exterior 34 está en comunicación a lo largo de toda su altura vertical con el fluido primario 10 del reactor a través de los orificios 39 formados en la carcasa 14.

En la variante de la Fig. 5, el volumen exterior 34 contiene gas y se comunica en su parte superior con el gas de cobertura 12 del reactor a través de amplias aberturas 40 formadas en la carcasa 14 y situadas por encima del nivel H1 del fluido primario 10.

En la realización de la Fig. 6, el volumen VI está separado del volumen V2 por el tabique 15, que comprende una porción plegable 27, en particular que puede fusionarse, al estar hecha de un material que se fusiona a una temperatura preestablecida. El volumen VI y el volumen V2 están ambos en comunicación con el fluido primario 10 a través de los orificios 39 de la carcasa 14. El volumen VI está dividido en una parte superior 23 y una parte inferior 24 del mismo por un segundo tabique 32. El volumen V2 contiene material absorbente de neutrones 28 preferentemente en forma de bolas.

En la realización de la Fig. 7, el volumen VI está separado del volumen V2 por el tabique 15 que contiene una porción plegable 27 del mismo, que puede fusionarse a una temperatura preestablecida y romperse a una presión preestablecida.

El volumen V2 se comunica con el fluido primario 10 a través de los orificios 39 de la carcasa 14. El volumen V2 contiene material absorbente de neutrones 28 de mayor tamaño que los orificios 39, preferentemente en forma de bolas. El volumen VI está cerrado, contiene gas, opcionalmente a una presión inferior con respecto al gas de cobertura 12 y en su parte inferior 24, orientada hacia la parte activa 5 del núcleo 4, contiene preferentemente un fluido reflector de neutrones, típicamente el fluido primario 10. El volumen VI también contiene un segundo tabique 32, con orificios 42 más pequeños que el tamaño del material absorbente de neutrones 28, situado en un nivel H6 correspondiente al extremo superior de la parte activa 5 del núcleo 4.

Con referencia a las Figs. 1-5, durante el funcionamiento normal del reactor, los volúmenes VI y V2 están sustancialmente a la misma presión para mantener los niveles H2 y H3 del fluido operativo F dentro y fuera de los sifones 25 y 26 sustancialmente a la misma altura. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante la abertura temporal de la válvula 22. Las válvulas 17, 20 y 21 están normalmente cerradas mientras que la válvula 19 está normalmente abierta y pone el volumen V2 en comunicación con el volumen V4. Los volúmenes V3 y V4 están fuera del reactor y contienen gas frío; el volumen V3 está a una presión considerablemente superior a la del volumen VI.

Una característica de la invención es que una pluralidad de parámetros de la planta que superen los límites preestablecidos puede activar cada uno de ellos de forma independiente el sistema de la invención para provocar una reducción de la reactividad del reactor.

Un primer modo de parada del reactor es posible por el operador o por los sistemas de protección mediante la abertura de la válvula de entrada de gas 17, que en particular puede ser una válvula explosiva, con el fin de poner el volumen V3 en comunicación con el volumen VI, provocando un aumento rápido de la presión del volumen VI y la consiguiente transferencia del fluido operativo F del volumen VI al volumen V2 por los sifones 25 y 26. La sustitución del fluido operativo F, con función reflexiva de neutrones, por gas en la parte inferior 24 del volumen VI adyacente al núcleo provoca el aumento de la fuga de neutrones y la parada del reactor. En caso necesario, la introducción de reactividad negativa puede amplificarse mediante el uso del primer material absorbente de neutrones 28, que al bajar el nivel del fluido operativo F se acerca al núcleo. En este caso, la intervención de parada puede ser muy rápida. La introducción de reactividad negativa también puede amplificarse mediante el uso del segundo material absorbente de neutrones 29, que al bajar el nivel del fluido operativo F deja de estar blindado por el fluido operativo reflectante de neutrones F, lo que amplifica la función de absorción de neutrones.

El sistema puede rearmarse una vez más abriendo la válvula de servicio 20, cerrando la válvula 19 e inyectando gas en el volumen V2 a través de la válvula de servicio 21 y el conducto 18, para hacer que el fluido F ascienda desde el volumen V2 hasta el volumen VI a través de los sifones 25 y 26.

Un segundo modo de intervención puede tener lugar de forma totalmente pasiva, en caso de un aumento de la temperatura del fluido primario 10 del colector frío 9 del reactor que puede producirse, por ejemplo, como consecuencia de la pérdida generalizada del suministro eléctrico de la central. En este caso el aumento de temperatura del gas contenido en el volumen VI provoca un aumento de presión del mismo gas con descenso del nivel H2 y ascenso del nivel H3 del fluido operativo F fuera y dentro de los sifones 25 y 26 respectivamente hasta el nivel de activación H4 del sifón de menor diámetro, con vaciado progresivo del fluido F del volumen VI con llenado del volumen inferior V2 que se halla alejado de la parte activa del núcleo. En este caso, el reactor puede apagarse cuando se supera el umbral de temperatura preestablecido, incluso sin la intervención del operador y en caso de mal funcionamiento concurrente de la lógica de protección de los sistemas automáticos de seguridad del reactor.

Un tercer modo de intervención viene determinado por el aumento de temperatura y la consiguiente fusión de la porción plegable 27 que, cuando se supera la temperatura umbral a la que se fusiona, provoca el desplazamiento del fluido operativo F por gravedad del volumen VI al volumen V2.

Un cuarto modo de intervención viene determinado por el aumento excesivo de la presión del sistema primario. El aumento de presión del fluido primario 10 del reactor se produce, por ejemplo, en caso de rotura de un tubo del intercambiador de calor 7 (generador de vapor). Este aumento de presión determina la compresión del cuerpo elástico deformable 38, con reducción del volumen interior 33 y activación de los sifones 26 y 25 que provocan la parada del reactor de acuerdo con los modos ya descritos.

También en el caso en que el volumen exterior 34 (Fig. 5) sólo se comunica con el gas de cobertura 12, su aumento de presión produce un efecto análogo al de la configuración de la Fig. 4.

La intervención del sifón 25 de mayor diámetro está en función de la rapidez del aumento de presión del gas de cobertura 12 del reactor.

Un quinto modo de intervención está determinado por el sismo en la configuración de la Fig. 5. El sismo provoca olas en el nivel H1 del fluido F, que si son intensas pueden causar el desbordamiento del fluido primario 10 en el interior del volumen exterior 34 a través de las amplias aberturas 40, provocando una reducción del volumen interior 33 por efecto de la flotabilidad del mismo con deformación del cuerpo 38.

En el diagrama de la Fig. 6 en el que el material absorbente de neutrones está situado por debajo del tabique 15, es la flotabilidad del fluido primario 10 la que, cuando se sobrepasa la temperatura de fusión del tabique 15, lleva el material absorbente de neutrones 28 al interior de la parte inferior 24 por delante de la parte activa 5 del núcleo 4.

En el diagrama de la Fig. 7 en el que el material absorbente de neutrones se sitúa de nuevo bajo el tabique 15, es de nuevo la flotabilidad del fluido primario 10 la que, cuando se supera la temperatura de fusión de la porción 27 del tabique 15, o cuando se superan las cargas de presión de la misma porción 27, lleva el material absorbente de neutrones 28 al interior de la parte inferior 24 por delante de la parte activa 5 del núcleo 4. El segundo tabique 32 permite la fuga del fluido primario 10 para reducir la sobrepresión del fluido primario 10, pero forma una barrera para el material absorbente de neutrones 28 que debe colocarse delante de la parte activa 5 del núcleo 4.

En todos los casos, los dispositivos de parada 13B tienen un volumen superior VI y un volumen inferior V2 separados por un tabique 15. El volumen superior VI contiene el fluido operativo F en su parte orientada hacia la parte activa 5 del núcleo 4, en particular el mismo fluido primario 10, con función reflectora de neutrones para facilitar el alcance de la masa crítica del reactor. El volumen V2 contiene en cambio un medio transparente a los neutrones (por ejemplo un gas) o, según la configuración del dispositivo de parada 13B, un medio absorbente de neutrones (por ejemplo bolas de carburo de boro sumergidas en el fluido primario). El sistema de protección 13A está configurado de forma que activa la sustitución del fluido operativo reflectante de neutrones F por el medio transparente o absorbente de neutrones en el volumen superior VI, reduciendo así la reactividad del reactor y provocando su parada. Esto puede tener lugar tanto mediante la transferencia del fluido operativo F del volumen VI al volumen V2 a través de uno o varios sifones 25, 26 que atraviesan el tabique 15 para drenar el fluido operativo F de la porción del volumen VI que da al núcleo y sustituirlo por el medio transparente o absorbente de neutrones que flotaba previamente por encima del fluido operativo F, como mediante la fusión o rotura del tabique 15 para permitir que el material transparente o absorbente de neutrones de la parte inferior 24 del volumen VI fluya hacia arriba y flote.

La transferencia del fluido operativo F desde el volumen VI al volumen V2 puede tener lugar por fusión de la porción 27 del tabique 15 o a través de los sifones 25, 26 por presurización del volumen VI mediante la inyección activa de gas a mayor presión, pero también pasivamente mediante el aumento de temperatura del mismo gas a raíz de un aumento de temperatura del fluido primario del reactor o mediante la reducción del volumen VI por colapso de una parte superior del mismo a raíz del aumento de presión del volumen exterior 34 en comunicación con el sistema primario del reactor.

La particular configuración de construcción (Fig. 5) del volumen exterior 34 que normalmente contiene gas, pero que puede inundarse por desbordamiento del fluido primario 10 tras las ondas sísmicas, puede provocar un colapso del volumen interior 33 por efecto de la flotabilidad sobre el fluido primario 10 y la consiguiente parada del reactor.

Por lo tanto, de acuerdo con la invención, el tabique 15 en el interior de cada carcasa 14 está asociado con al menos un dispositivo de exclusión 43, definido en este caso por los sifones 25, 26 y/o por la porción plegable 27, configurado de forma que excluya la función de separación del tabique 15 para sustituir, al menos en parte, el fluido operativo reflectante de neutrones F por el medio transparente o absorbente de neutrones en el interior de la carcasa 14 delante de la parte activa 5 del núcleo 4.

Las ventajas de la presente invención son evidentes a partir de la descripción anterior:

la parada del reactor mediante el dispositivo descrito puede tener lugar de forma totalmente pasiva y, según sus realizaciones, también mediante una orden ejecutada por el operador o por la lógica de protección para hacer frente a diferentes secuencias accidentales;

uno o varios parámetros de la planta que superen los límites preestablecidos puede, según sus realizaciones, activar el sistema;

el sistema puede rearmarse según sus realizaciones, pero sólo con la intervención del operador y no volviendo dentro de los límites de diseño del parámetro que lo accionó;

el sistema está situado en la periferia del núcleo y, por tanto, no influye en su diseño mecánico;

el accionamiento por el operador, por la lógica de protección o por el aumento de temperatura del reactor no requiere el funcionamiento de miembros mecánicos en el interior del tanque del reactor;

el accionamiento debido al aumento de presión del reactor o a un movimiento sísmico del mismo es simplemente el resultado de una deformación elástica o plástica o de una rotura preestablecida de un componente;

la reducción del volumen interior 33 de las Figs. 4 y 5 tras un aumento de presión del fluido primario contribuye a reducir la presión transitoria, un efecto especialmente útil en caso de que se adopte una solución de disposición de la planta sin gas de cobertura 12;

el llenado del volumen VI con fluido primario 10 de acuerdo con la Fig. 7 tras un aumento de presión del fluido primario contribuye a reducir el transitorio de presión, un efecto especialmente útil en caso de que se adopte una solución de disposición de la planta sin gas de cobertura 12.

Es evidente que las distintas configuraciones descritas pueden combinarse entre sí, del mismo modo que pueden utilizarse por separado unas de otras, también con funciones distintas de la parada del reactor. En particular, hay que señalar que las soluciones en las que el sistema se activa tras un aumento de presión del fluido primario también pueden utilizarse de forma autónoma con respecto a la función de parada del reactor, con la función de reducir la presión transitoria del fluido primario (especialmente cuando no se proporciona un gas de cobertura por encima del fluido primario).

Por último, se entiende que pueden introducirse otras modificaciones y variantes en el reactor descrito e ilustrado en la presente sin apartarse del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un reactor nuclear (1) provisto de un sistema de protección (13A) para la parada del reactor en condiciones accidentales, comprendiendo el sistema de protección (13A) uno o varios dispositivos de parada (13B) dispuestos lateral y radialmente en el exterior con respecto al núcleo (4) del reactor (1); el dispositivo de parada (13B) tiene una carcasa (14), por ejemplo sustancialmente cilíndrica, colocada lateralmente con respecto al núcleo (4) y orientada al menos parcialmente hacia el núcleo (4), la carcasa (14) tiene un tabique (15) que delimita en el interior de la carcasa (14) un volumen superior (VI) y un volumen inferior (V2) separados por el tabique (15) conteniendo el volumen superior (VI) un fluido operativo reflector de neutrones (F), en particular un metal líquido, delante de la parte activa (5) del núcleo (4) y conteniendo el volumen inferior (V2) un medio transparente o absorbente de neutrones; en donde el dispositivo de parada (13B) comprende al menos un dispositivo de exclusión (43) configurado para excluir la función de separación del tabique (15) para sustituir, al menos en parte, el fluido operativo reflectante de neutrones (F) por el medio transparente o absorbente de neutrones en el interior de la carcasa (14) delante de la parte activa (5) del núcleo (4).

2. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el volumen superior (VI) comprende una parte inferior (24) orientada hacia la parte activa (5) del núcleo (4) y que está conectada hidráulicamente al volumen inferior (V2) mediante al menos un sifón (25, 26) que atraviesa el tabique (15), preferentemente al menos un sifón (25) de mayor diámetro y un sifón (26) de menor diámetro, y de tal manera que un aumento de la presión del fluido operativo (F) en el volumen superior (VI) provoque un aumento del nivel del fluido operativo (F) en el interior del sifón o sifones (25, 26) hasta uno o varios niveles de desbordamiento (H4, H5) para activar los sifones respectivos y llevar el fluido operativo (F) desde la parte inferior (24), orientada hacia el núcleo, del volumen superior (VI) hacia el volumen inferior (V2) alejado del núcleo con el fin de aumentar la fuga de neutrones y provocar la parada del reactor.

3. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el volumen inferior (V2) está conectado hidráulicamente a un volumen de servicio (V4) fuera del núcleo para limitar el aumento de presión en el volumen inferior (V2) durante el llenado con el fluido operativo (F).

4. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en donde un primer material absorbente de neutrones (28) que tiene una densidad inferior a la del fluido operativo (F), por ejemplo consistente en bolas de carburo de boro, flota en el volumen superior (VI) por encima del fluido operativo (F) de modo a acercar dicho primer material absorbente de neutrones al núcleo cuando desciende el nivel (H2) del fluido operativo (F) en el volumen superior (VI).

5. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 2 a 4, en donde un segundo material absorbente de neutrones (29) está situado en el interior del volumen superior (VI) al mismo nivel que el fluido operativo (F) y frente al fluido operativo (F) y en una zona radialmente más exterior con respecto al núcleo, de modo que una disminución del nivel del fluido operativo (F) en el volumen superior (VI) amplifica la función de dicho segundo material absorbente de neutrones (29) como consecuencia de la falta de fluido reflector de neutrones interpuesto con respecto al núcleo.

6. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el volumen superior (VI) está conectado hidráulicamente a un volumen de alta presión (V3), que contiene un gas a una presión superior a la del volumen superior (VI), mediante un conducto (16) provisto de una válvula de entrada de gas (17); y en el que la abertura de la válvula de entrada de gas (17) conecta el volumen de alta presión (V3) con el volumen superior (VI) para provocar la presurización del volumen superior (VI) y el accionamiento de los sifones que causan la transferencia del fluido operativo (F) del volumen superior (VI) al volumen inferior (V2) a través del tabique (15) con la consiguiente parada del reactor.

7. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 2 a 6, en donde el sistema de protección (13A) está configurado para que un aumento de temperatura del fluido primario del reactor y la consiguiente presurización del gas contenido en el interior del volumen (VI) con respecto al volumen inferior (V2) que tiene una presurización limitada por el volumen de servicio (V4), activa uno o varios sifones (25, 26) con el consiguiente desplazamiento del fluido operativo (F) del volumen superior (VI) al volumen inferior (V2) a través del tabique (15) con la consiguiente parada del reactor.

8. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el volumen inferior (V2) se comunica con un conducto (18) provisto de una válvula de servicio (21) por la que se puede introducir gas en el volumen inferior (V2) para rearmar el sistema de protección (13A) tras la intervención haciendo que el fluido operativo (F) ascienda desde el volumen inferior (V2) al volumen superior (VI) a través del sifón o sifones (25, 26).

9. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en donde el tabique (15) comprende al menos una porción plegable (27) que se fusiona a una temperatura preestablecida; y en el que la fusión de dicha porción plegable (27) provoca la transferencia del fluido operativo (F) del volumen superior (VI) al volumen inferior (V2) con la consiguiente parada del reactor.

10. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 6 a 9, en donde en una parte superior del volumen superior (VI) hay un cuerpo elástico deformable (38), que divide el volumen superior (VI) en un volumen interior (33) dentro de dicho cuerpo (38) y un volumen exterior (34) fuera de dicho cuerpo (38); el volumen interior (33) está cerrado y delimitado por debajo por un fondo (36) y comunica, a través de un conducto de conexión (35), con una porción inferior (31) del volumen superior (VI); estando dicho cuerpo (38) contenido en el interior del volumen exterior (34) que está en comunicación con el fluido primario (10) a través de orificios (39) formados en la carcasa (14) a lo largo de toda la altura vertical del volumen exterior (34); y en el que un aumento de presión en el volumen exterior (34), tras un aumento de presión del fluido primario, provoca el colapso del cuerpo (38) con la consiguiente reducción del volumen interior (33) y la activación del sifón o sifones (25, 26).

11. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 6 a 9, en donde en la parte superior del volumen superior (VI) hay un cuerpo elástico deformable (38), que divide el volumen superior (VI) en un volumen interior (33) dentro de dicho cuerpo (38) y un volumen exterior (34) fuera de dicho cuerpo (38); el volumen interior (33) está cerrado y delimitado por debajo por un fondo (36) y se comunica, a través de un conducto de conexión (35), con una porción inferior (31) del volumen superior (VI); estando dicho cuerpo (38) contenido en el interior del volumen exterior (34) que contiene gas, comunicándose a su vez con el gas de cobertura (12) del reactor (1) a través de unas aberturas (40) situadas en la parte superior de la carcasa (14) por encima del nivel del fluido primario; y en las que las aberturas (40) están configuradas para que el movimiento ondulatorio accidental del fluido primario, debido por ejemplo a un sismo, provoque el desbordamiento del fluido primario en el interior del volumen exterior (34) y el consiguiente colapso del cuerpo (38) por efecto de la flotabilidad del fluido primario, con el consiguiente accionamiento del sifón o sifones (25, 26).

12. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en donde la reducción del volumen interior (33) tras un aumento de presión del fluido primario (10) y el colapso del cuerpo (38) contribuyen a reducir la presión transitoria de todo el sistema primario del reactor.

13. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 6 a 12, en donde mediante la abertura de una válvula de conexión (22) entre dos conductos (16, 18) que comunican con el volumen superior (VI) y el volumen inferior (V2) respectivamente, es posible restablecer los niveles (H2, H3) del fluido operativo (F) fuera y dentro del sifón o sifones (25, 26) respectivamente.

14. Un reactor de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en donde el fluido operativo reflector de neutrones (F) es el mismo fluido primario (10) del reactor, con el que la parte inferior (24) del volumen superior (VI) que da al núcleo se comunica a través de orificios (39) formados en la carcasa (14).

15. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el volumen inferior (V2) contiene fluido primario (10), con el que el volumen inferior (V2) se comunica a través de otros orificios (39) formados en la carcasa (14), y también un primer material absorbente de neutrones (28) que en caso de un aumento de temperatura superior a un umbral preestablecido y la consiguiente fusión de la porción plegable (27), que se fusiona por encima de dicho umbral, del tabique (15), se desplaza flotando en el interior de la parte inferior (24) para apagar el reactor.

16. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el volumen superior (VI) es un volumen cerrado y el volumen inferior (V2) contiene fluido primario (10) con el que el volumen inferior (V2) se comunica a través de orificios (39) formados en la carcasa (14) y también un primer material absorbente de neutrones (28); el tabique (15) que comprende al menos una porción plegable (27) que se rompe por encima de un umbral de presión preestablecido, de modo que en caso de un aumento de presión por encima de dicho umbral de presión y de rotura de la porción plegable (27) del tabique (15), se produce una transferencia de fluido primario (10) en el interior de la parte inferior (24) para reducir el aumento de presión del sistema primario del reactor.