ES2911601T3 - Dispositivo de análisis para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de análisis (10) para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad, que comprende - una primera línea (12) para transportar una muestra líquida, - un primer detector (17) conectado a la primera línea (12) y diseñado para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en la muestra líquida, - una segunda línea (23) para transportar una muestra de gas y - un segundo detector (29) conectado a la segunda línea (23) y diseñado para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en la muestra de gas, donde la primera línea (12) y la segunda línea (23) están construidas, en su lado de entrada, para conexión a un dispositivo diseñado para expulsar productos de fisión de al menos una barra de combustible defectuosa y para retirar muestras de líquido y/o gas que contienen productos de fisión del entorno de al menos una barra de combustible, a saber, un llamado dispositivo de aspiración, caracterizados por un dispositivo de separación (18), separado del dispositivo de aspiración, para separar el gas de la primera línea (12) que transporta la muestra líquida, que tiene una abertura de salida para la abertura de gas eliminado en la segunda línea (23) de manera que el gas eliminado pueda suministrarse como una muestra de gas al segundo detector (29) para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en esta.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de análisis para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad

[0001] La invención se refiere a un dispositivo de análisis para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad y un sistema de análisis que comprende dicho dispositivo de análisis.

[0002] Los operadores de las centrales de energía nuclear deben proporcionar evidencia clara de que las barras de combustible dispuestas en los conjuntos combustibles están apretadas, antes de que se produzca una reutilización del conjunto combustible en el siguiente ciclo del reactor o antes de que el conjunto combustible se transporte para su almacenamiento fuera del sitio. La detección ocurre típicamente por medio del llamado procedimiento de aspiración o pruebas de aspiración. Se trata de pruebas de fugas, en las que los productos de la fisión radiactiva son expulsados de las barras de combustible potencialmente con fugas. Posteriormente, se toma una muestra de gas o líquido del entorno de la barra de combustible y se examina con respecto a su radiactividad.

[0003] Se conocen diferentes sistemas y procedimientos de análisis típicamente denominados sistemas de aspiración, tales como, por ejemplo, el llamado aspiración de mástil/aspiración de telescopio para reactores de agua a presión (PWR - Pressurized Water Reactors), reactores de energía de agua-agua (WWER - Water-Water Energy Reactors) y reactores de agua hirviendo (BWR - Boiling Water Reactors), aspiración en el núcleo para BWR, aspiración de caja/aspiración de vacío para PWR, WWER y BWR y aspiración de barra simple para PWR y BWR. Estos sistemas y procedimientos de análisis difieren principalmente en su integración en diferentes secuencias del procedimiento, con el fin de obtener un resultado de análisis en un punto específico en el tiempo. Si, por ejemplo, se necesita dicho resultado de análisis antes de la descarga del núcleo del reactor, a continuación se utiliza la aspiración en el núcleo, en la que se comprueba la estanqueidad de los conjuntos combustibles o barras de combustible en el núcleo del reactor. Si se va a producir un resultado de análisis confiable con la menor pérdida de tiempo posible, a continuación, por ejemplo, se puede usar un procedimiento de succión de mástil en el transcurso de la descarga del núcleo. En el caso de la aspiración de mástil, la extracción de una muestra que posiblemente contenga productos de fisión se produce típicamente a través de la región interior del mástil de la máquina de carga del conjunto combustible.

[0004] Dependiendo del tipo de defecto de la barra de combustible o dependiendo de la duración del tiempo de desintegración, puede ser difícil obtener pruebas claras con la ayuda de estos procedimientos de ensayo conocidos. En particular, este problema se traduce en un tiempo de almacenamiento más largo, ya que es necesario suponer que podría haber ocurrido un defecto después de que se realizó una prueba de aspiración y, en determinadas circunstancias, una prueba de aspiración que ocurrió en el pasado y posiblemente después de varias manipulaciones que ocurrieron entretanto.

[0005] Por lo tanto, la detección de defectos es difícil, en particular en el caso de tiempos de almacenamiento muy largos, ya que en este caso generalmente solo Cs-137 está disponible como un nucleido detectable en la fase acuosa. Un fondo de actividad muy alta en el entorno inmediato, del que se toma la muestra, también es problemático, o si debido al tamaño o tipo del defecto un gas de fisión puede escapar completamente de la barra de combustible, por lo que dicho gas de fisión ya no está disponible para análisis.

[0006] El documento US 4696 788 describe un dispositivo de aspiración para la detección de productos de fisión liberados de un elemento combustible. Este dispositivo incluye un circuito de agua con un primer detector de radiación y un circuito de gas con un segundo detector de radiación.

[0007] El problema abordado por la presente invención es proporcionar un dispositivo de análisis novedoso para detectar productos de fisión, que es adecuado para su uso en diferentes sistemas de análisis o aspiración y hace posible una detección confiable también en condiciones de límite difíciles y/o en el caso de diferentes tipos de fugas.

[0008] Este problema se resuelve mediante un dispositivo de análisis según la Reivindicación 1 y un sistema de análisis según la Reivindicación 9.

[0009] Desarrollos adicionales ventajosos de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes.

[0010] Un dispositivo de análisis para la detección de productos de fisión mediante la medición de una radiactividad, que comprende

- una primera línea para transportar una muestra líquida,

- un primer detector conectado a la primera línea y diseñado para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en la muestra líquida,

- una segunda línea para transportar una muestra de gas y

- un segundo detector conectado a la segunda línea y diseñado para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en la muestra de gas.

[0011] Según la invención, se incluye un dispositivo de separación, que está separado del dispositivo de aspiración, para separar el gas de la primera línea que transporta la muestra líquida, que tiene una abertura de salida para la abertura de gas eliminado en la segunda línea de manera que el gas eliminado pueda suministrarse como una muestra de gas al primer detector para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en este.

[0012] La invención proporciona por primera vez un dispositivo de análisis, que es adecuado para diferentes procedimientos de aspiración y, por lo tanto, para la detección de una pluralidad de diferentes tipos de fugas, tales como, por ejemplo, pequeñas grietas continuas en la línea del cabello en las barras de combustible, regiones parciales abiertas visibles en el lado de las barras de combustible, tapas de extremo faltantes o defectuosas y/o barras de combustible rotas. El dispositivo de análisis está diseñado en particular para detectar productos de fisión liberables o nucleidos en diferentes concentraciones. Los productos de fisión gaseosa pueden eliminarse directamente o separarse por medio del dispositivo de separación de la muestra líquida mediante desgasificación. En particular, los nucleidos de criptón y/o xenón son preferentemente detectables como productos de fisión gaseosa.

[0013] En particular, es posible suministrar continuamente muestras de gas y/o líquido al primer y/o segundo detector. En este sentido, los términos muestra de gas o muestra líquida también se refieren a flujos de volumen continuamente extraídos y suministrados, por lo tanto, flujos de gas o flujos líquidos.

[0014] Sistemas de análisis basados en aspiración se utilizan, en particular, en función de los productos de fisión que se van a detectar. La aspiración en el núcleo, en el que se realiza una prueba de las barras de combustible en el núcleo del reactor, se utiliza, por ejemplo, en el caso de un tiempo de desintegración o almacenamiento cortos. Para este propósito, se puede proporcionar en particular, para detectar xenón (Xe-133), criptón (Kr-85), yodo (I-131) y/o cesio (Cs-134 y/o Cs-137) como productos de fisión. La aspiración de mástil, en la que la extracción de la muestra de líquido y/o gas tiene lugar durante la descarga del núcleo del reactor o la transferencia de los conjuntos combustibles en la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible, se utiliza, por ejemplo, en el caso de tiempos de desintegración o almacenamiento de corto a largo. Para este propósito, dependiendo del tipo de fuga, se puede proporcionar en particular para detectar Kr-85, Cs-134 y/o Cs 137 como productos de fisión. Estos productos de fisión también se pueden detectar con la ayuda de aspiraciones de caja y/o aspiraciones de una sola barra, en particular como parte del procedimiento de reparación en el conjunto combustible. En el caso de tiempos de desintegración aún más largos, los nucleidos Kr-85 y/o Cs-137 se pueden detectar, por ejemplo, como productos de fisión. La eliminación de las muestras de gas y/o líquido que contienen estos productos de fisión se lleva a cabo preferentemente como parte de los procedimientos de aspiración de mástil, de caja o de una sola barra mencionados. En el caso de tiempos de desintegración o almacenamiento muy largos, típicamente solo Cs-137 está disponible como un producto de fisión para detección. La detección se produce en este caso preferentemente por medio de aspiraciones de caja bajo calentamiento adicional.

[0015] Para retirar la muestra de gas y/o líquido, se utiliza un dispositivo, que está diseñado para expulsar productos de fisión de al menos una barra de combustible defectuosa en particular. El dispositivo está diseñado además para retirar muestras de líquido y/o gas del entorno de la al menos una barra de combustible. Los productos de fisión posiblemente expulsados a través de un sitio de defecto existente también están contenidos en parte en la muestra de líquido y/o gas eliminada. Según la invención, un sistema de análisis basado en particular en la aspiración comprende un dispositivo de análisis, que está conectado fluídicamente al dispositivo descrito anteriormente para suministrar la muestra de líquido y/o gas.

[0016] El diseño concreto en cuestión del dispositivo para expulsar productos de fisión y para retirar muestras de gases y/o líquidos que contienen dichos productos de fisión es diferente en el caso de los sistemas de aspiración en el núcleo, de mástil, de vacío o de una sola barra. Independientemente de esto, el dispositivo de análisis se puede utilizar en todos los sistemas de aspiración mencionados, ya que el dispositivo de análisis se puede suministrar tanto con una muestra de gas extraída como con una muestra de líquido extraída. Con la ayuda del primer y el segundo detector se puede detectar una amplia gama de productos diferentes, en particular productos de fisión gaseosos o disueltos. Esto permite utilizar el dispositivo de análisis casi independientemente del tiempo de desintegración o almacenamiento de las barras de combustible que se van a examinar.

[0017] La expulsión de productos de fisión de una barra de combustible defectuosa se lleva a cabo, por ejemplo, calentando la barra de combustible mediante suministro de calor. Para este fin, por ejemplo, se puede producir un autocalentamiento del conjunto combustible o de la barra de combustible mediante la extracción parcial del refrigerante o mediante la interrupción de la convección. Alternativa o adicionalmente, un escape de los productos de fisión a través de un sitio de defecto posiblemente existente puede ser asistido por la reducción de presión, en particular, levantando la barra de combustible.

[0018] El dispositivo de análisis proporcionado para el análisis de los productos de fisión disueltos y/o gaseosos en particular preferentemente tiene una entrada para el dispositivo de separación, que está dispuesto corriente abajo del primer detector. Por lo tanto, la muestra líquida extraída, en particular, del entorno inmediato de una barra de combustible con fugas, solo se suministra al dispositivo de separación después de pasar a través del primer detector. Por lo tanto, la muestra líquida se puede analizar, en particular, con respecto a los productos de fisión disueltos, antes de que los productos de fisión gaseosa posiblemente existentes se separen de la fase líquida con la ayuda del dispositivo de separación.

[0019] Preferentemente, el primer detector está diseñado para medir la radiación gamma. Particularmente preferentemente, el primer detector es un espectrómetro de rayos gamma. Dichos dispositivos están diseñados, opcionalmente junto con una rutina de evaluación correspondiente, para desarrollar y evaluar en particular múltiples líneas del espectro gamma detectado. En conjunto con una actividad de fondo previamente medida, entonces son posibles las declaraciones sobre la concentración relativa de los productos de fisión que emiten radiación gamma en la muestra líquida.

[0020] El segundo detector está diseñado preferentemente para medir la radiación beta. Particularmente preferentemente, el segundo detector es un contador de centelleo. Por lo tanto, el segundo detector se utiliza para determinar productos de fisión gaseosos que emiten radiación beta, que se retiraron directamente del entorno de una barra de combustible con fugas y/o se separaron de la muestra líquida.

[0021] Preferentemente, de manera particular, el primer y/o el segundo detector están provistos de un blindaje contra radiación que absorbe la radiación para protegerse contra la radiación ambiental, de modo que se minimice su influencia en el resultado de la medición.

[0022] Preferentemente, una salida que se puede cerrar, que forma un punto de muestreo para una muestra de agua, se desvía de la primera línea. Esta muestra de agua sirve en casos límite como una posibilidad más para un examen más específico en el laboratorio, con el fin de poder detectar otros productos de fisión relevantes, que permitan sacar conclusiones sobre una barra de combustible defectuosa.

[0023] En una realización preferida, un dispositivo de secado y/o medios de secado para secar un flujo de volumen que contiene una muestra de gas a analizar está dispuesto corriente abajo del primer detector y en particular corriente arriba, es decir, antes del segundo detector, que en particular está diseñado para medir la radiación beta. Por lo tanto, la humedad, que está contenida en la muestra de gas suministrada, puede separarse por medio del dispositivo de secado y/o por medio de los medios de secado, en particular, gel de sílice. La descarga de humedad puede tener lugar en particular de forma continua. Por lo tanto, se puede evitar que se pueda formar una película de agua o gotas de agua en el segundo detector, lo que podría distorsionar la medición debido al blindaje.

[0024] Preferentemente, los materiales de relleno, en particular, los materiales de relleno con una superficie externa grande, están dispuestos dentro del dispositivo de separación, que sirve para separar el gas de la muestra líquida, para formar el gas de separación en perlas finas y, por lo tanto, para aumentar las interfaces de límite de fase. Por consiguiente, se puede ayudar a separar los productos de fisión gaseosa de la muestra líquida.

[0025] Preferentemente, también se puede utilizar un contactor de membrana (desgasificación de membrana), con el cual se utiliza una separación de material por medio del transporte de material difusor a través de una membrana porosa.

[0026] Un sistema de análisis para la identificación de barras de combustible defectuosas comprende el dispositivo de análisis descrito anteriormente y un dispositivo diseñado para la expulsión de productos de fisión de al menos una barra de combustible defectuosa y para la eliminación de muestras de líquido y/o gas que contienen productos de fisión del entorno de al menos una barra de combustible. Dicho dispositivo también se puede denominar dispositivo de aspiración. De acuerdo con la invención, el dispositivo para suministrar las muestras de líquido y/o gas que contienen productos de fisión está conectado de forma fluida a un dispositivo de análisis según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. En particular, se proporciona para alimentar una muestra líquida extraída del entorno inmediato de una barra de combustible con fugas en la primera línea del dispositivo de análisis y una muestra de gas extraída del entorno inmediato de una barra de combustible con fugas en la segunda línea del dispositivo de análisis.

[0027] Preferentemente, el dispositivo del sistema de análisis diseñado para retirar muestras de agua y gas forma una estructura que se puede bajar, en particular una estructura que se puede bajar en una cubeta de almacenamiento del conjunto combustible, cubeta del contenedor de transporte o cubeta del reactor. El dispositivo tiene un espacio intermedio en forma de conducto interno, en el que se puede introducir la al menos una barra de combustible que se va a examinar o el conjunto combustible que comprende al menos una barra de combustible. Un extremo superior del espacio intermedio en forma de conducto puede estar cubierto por un elemento de cubierta de tal manera que por encima del espacio intermedio y por debajo del elemento de cubierta puede formarse un colchón de gas soplando un gas. El espacio intermedio en forma de conducto en particular no está diseñado herméticamente, de modo que el agua circundante pueda entrar al menos a través de aberturas en una región inferior. Por lo tanto, el dispositivo que se puede bajar en el depósito de almacenamiento del conjunto combustible es del tipo de un dispositivo de succión de caja. La introducción del colchón de gas sirve, entre otras cosas, para interrumpir la convección de calor al agua de la cubeta. El agua, que en particular se calienta por autocalentamiento del conjunto combustible en el espacio intermedio en forma de conducto, ya no puede escapar a través del extremo superior del espacio intermedio en forma de conducto, ya que este último está cerrado por el colchón de gas, que se forma dentro del elemento de cubierta. Esto promueve una acumulación de productos de fisión expulsados de la barra de combustible o las barras de combustible en la región superior del espacio intermedio en forma de conducto.

[0028] Preferentemente, el espacio intermedio en forma de conducto está formado por una pluralidad de elementos estructurales apilados entre sí sobre un soporte de trabajo que se puede bajar y que pueden sujetarse entre sí. Dicho diseño se caracteriza porque se puede construir de forma rápida y flexible bajo el agua, en particular, en la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible o la cubeta de carga de contenedores de transporte, con la ayuda de las herramientas de sujeción correspondientes.

[0029] Preferentemente, el elemento estructural o los elementos estructurales que forman una sección inferior del espacio intermedio en forma de conducto tienen una pluralidad de aberturas, con el fin de permitir un intercambio de agua con el agua de la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible circundante.

[0030] El elemento de cubierta y/o los elementos estructurales se diseñan preferentemente con una pared doble, donde el material aislante se introduce entre una pared externa y una pared interna del elemento de cubierta y/o del elemento estructural respectivo para aislamiento térmico o se aplicó un vacío para aislamiento térmico. Como resultado, se minimiza una transferencia de calor al agua de la cubeta circundante y se puede calentar el conjunto combustible introducido en el espacio intermedio en forma de conducto o la barra de combustible introducida allí, con el fin de expulsar los productos de fisión a través de cualquier punto de fuga existente.

[0031] El elemento de cubierta se diseña preferentemente de forma controlable de forma remota con respecto a un eje vertical del dispositivo, en particular altura ajustable paralela al eje vertical y/o giratorio alrededor del eje vertical, por medio de una unidad de accionamiento. De esta manera, los elementos de cubierta se pueden colocar, en particular para liberar el acceso al espacio intermedio en forma de conducto para cargar o descargar con un conjunto combustible.

[0032] Alternativamente, el elemento de cubierta se puede diseñar para ajustarse manualmente por medio de una herramienta de barra.

[0033] En una realización preferida, un dispositivo de calentamiento está dispuesto en el extremo inferior del espacio intermedio en forma de conducto, que es opuesto al elemento de cubierta. Si es necesario, este elemento de cubierta independiente sirve para soportar el autocalentamiento de las barras de combustible a examinar. Esto también permite examinar las barras de combustible o un conjunto combustible después de un tiempo de desintegración o almacenamiento más largo.

[0034] Preferentemente, un sensor de temperatura está dispuesto dentro del espacio intermedio en forma de conducto para medir la temperatura del agua de la cubeta contenida en este y/o del colchón de gas contenido en este, de modo que, en particular, se pueda monitorear el procedimiento de calentamiento para la expulsión de productos de fisión de las barras de combustible defectuosas.

[0035] La invención también se describe en detalle a continuación con respecto a características y ventajas adicionales por medio de la descripción de realizaciones y con referencia al dibujo adjunto.

La Figura 1 muestra la estructura esquemática de un dispositivo de análisis para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad,

La Figura 2 muestra un dispositivo para expulsar productos de fisión de al menos una barra de combustible defectuosa y para retirar muestras de líquido y/o gas que contienen productos de fisión del entorno de al menos una barra de combustible en el estado cerrado y

La Figura 3 muestra el dispositivo de la Figura 2 en estado abierto.

[0036] Las mismas partes o partes correspondientes entre sí están provistas de los mismos signos de referencia en todas las figuras.

[0037] La Figura 1 muestra la estructura esquemática de un dispositivo de análisis 10 para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad. Se pretende que el dispositivo de análisis se proporcione junto con un dispositivo de aspiración, en particular con el dispositivo 100 representado en las Figuras 2 y 3, para formar un sistema de análisis, que está diseñado para identificar barras de combustible o conjuntos combustibles defectuosos que contienen barras de combustible defectuosas.

[0038] El dispositivo de análisis 10 comprende una sección de análisis de gas y una sección de análisis de líquido. Las muestras líquidas se pueden suministrar a través de una primera entrada 11 a una primera línea 12. Para aspirar la muestra líquida, una bomba 13, por ejemplo, una bomba de chorro de agua, se conecta en el lado de entrada a la primera línea 12. Una salida adicional 15, que se puede cerrar a través de la válvula 14, se utiliza para tomar una muestra de agua, en particular, una muestra de agua de una cubeta de almacenamiento o reactor de conjunto combustible, para un examen adicional dirigido de dicha muestra en un laboratorio.

[0039] La muestra líquida transportada en la primera línea 12 pasa a través de una región protegida por un blindaje contra radiación 16, en la que se dispone un primer detector 17 diseñado para la detección de radiación gamma. Específicamente, en la realización mostrada y que no debe interpretarse de manera limitada, este es un espectrómetro gamma. Al final de la sección de análisis de líquido se dispone un dispositivo de separación 18, que está diseñado para separar en particular cualquier componente gaseoso disuelto presente en la muestra de líquido. En el dispositivo de separación ilustrado 18 se forma un depósito de líquido, en el que se puede soplar gas de separación a través de una línea de suministro 19, en particular en el procedimiento de contraflujo. El gas tomado de la muestra líquida se puede suministrar a la sección de análisis de gas a través de una línea de conexión 21 que tiene una válvula de retención 20. Los materiales de relleno, en particular los materiales de relleno con una superficie externa grande, están dispuestos dentro del dispositivo de separación 18, con el fin de aumentar las interfaces de límite de fase entre la fase gaseosa y la fase líquida.

[0040] El nivel de agua dentro del dispositivo de separación 18 se puede ajustar y, en particular, regular a través de un regulador de nivel 25 con válvula reguladora 26. El exceso de agua se puede descargar a través de la salida 27, en particular, a un sistema de limpieza de la cubeta de almacenamiento de conjunto combustible. La realización del dispositivo de separación como un contactor de membrana no se representa explícitamente en las figuras.

[0041] Las muestras de gas se pueden suministrar tanto a través de una segunda entrada 22 como a través de la línea de conexión 21 a una segunda línea 23 de la sección de análisis de gas. En la región de la segunda entrada 22 se dispone una válvula de mariposa 24, de modo que, si es necesario, se puede adaptar y, en particular, regular un flujo de volumen que contiene la muestra de gas.

[0042] La sección de análisis de gas comprende además un dispositivo de secado 28, que está dispuesto corriente abajo de un segundo detector 29. El dispositivo de secado 28 se utiliza en particular para separar cualquier humedad o agua contenida en el flujo de volumen de gas. Un regulador de nivel adicional 30 con una válvula reguladora adicional 31 asegura una descarga de agua continua. El agua descargada se puede suministrar a través de la salida 27, en particular, al sistema de limpieza de la cubeta de almacenamiento de conjunto combustible.

[0043] La segunda línea 23 también está protegida en la región del segundo detector 29 por un blindaje contra radiación 32 contra la radiación del entorno. El segundo detector 29 se diseña en el ejemplo ilustrado para la medición de la radiación beta como un contador de centelleo.

[0044] Al final de la sección de análisis de gas se ubica una bomba de gas 33, por ejemplo, una bomba de membrana. El gas se puede suministrar a un sistema de ventilación nuclear, en particular, de una planta de energía nuclear a través de una salida adicional 34.

[0045] El dispositivo de análisis se utiliza para la detección de productos de fisión, en particular según el procedimiento que se describe a continuación:

[0046] Se toma una muestra de referencia, que consiste en agua de la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible, para determinar una actividad de fondo. Posteriormente, una muestra líquida del entorno inmediato del conjunto combustible que contiene la barra de combustible que se va a examinar o las barras de combustible que se van a examinar se aspira por medio de la bomba 13.

[0047] Opcionalmente, se toma una muestra adicional como muestra adicional para un examen más detallado en el laboratorio de radioquímica.

[0048] Posteriormente, la muestra líquida que contiene los productos de fisión extraídos y potencialmente detectables pasa a través de la región del primer detector 17 protegida por el blindaje contra radiación 16, de modo que se excluyen en gran medida las influencias de radiación del entorno, en particular, del área del suelo de la cubeta de la central de energía nuclear. El primer detector 17 diseñado para la detección de radiación gamma como un espectrómetro gamma preferentemente posee una rutina de evaluación para la evaluación y el desarrollo de múltiples líneas del espectro gamma detectado. El objetivo de la evaluación del espectro gamma es determinar la concentración relativa de productos de fisión contenidos en la muestra líquida, por lo tanto, de los componentes del nucleido que emiten radiación gamma, para determinar si existe un defecto en comparación con la actividad de fondo previamente determinada.

[0049] La muestra líquida se alimenta posteriormente en el dispositivo de separación 18, en el que se sopla gas de separación, preferentemente en el procedimiento de contraflujo y utilizando materiales de relleno para mezclar y aumentar la interfaz del límite de fase entre la fase gaseosa y la fase líquida. El procedimiento de desorción inducido de esta manera provoca que una parte del gas de separación soplado pase al agua de la muestra líquida alimentada. Al mismo tiempo, los productos de fisión gaseosa y radiactiva unidos se liberan de la muestra líquida (procedimiento de separación por separación). Con el regulador de nivel 25 se mantiene una superficie de separación en el dispositivo de separación 18, a través de la cual se recoge el gas, que se tomó de la muestra líquida. El exceso de agua se drena a través de la válvula reguladora 26 y se elimina a través del sistema de limpieza de la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible. El gas extraído de la muestra líquida se suministra a través de una válvula de retención 20 a la segunda línea 23 y, por lo tanto, a la sección de análisis de gas.

[0050] La toma de una muestra de gas se activa mediante la activación de la bomba de gas 33, que se monta al final de la sección de análisis de gas. Inicialmente, una muestra de gas o un flujo de muestra de gas se alimenta a través de la segunda entrada 22 y la válvula de mariposa 24 en la segunda línea 23. En esta conexión, se establece un flujo de volumen definido. Antes de que el flujo de gas que contiene la muestra de gas sea pasado sobre el segundo detector 29, este último se seca en el dispositivo de secado 28, ya que los resultados de medición pueden distorsionarse por una película de agua o por gotas de agua en la membrana del detector. Se puede proporcionar un secador activo como dispositivo de secado 28. En este caso, se produce una reducción del punto de rocío mediante enfriamiento y descarga del agua. Se garantiza una descarga continua de agua con el regulador de nivel 30 que, en consecuencia, regula la válvula reguladora 31. Alternativa o adicionalmente, la descarga de agua puede tener lugar con la ayuda de medios de secado (por ejemplo, gel de sílice). El segundo detector 29 está diseñado para detectar radiación beta y está diseñado en el ejemplo ilustrado como un contador de centelleo. Con la ayuda del segundo detector 29 y una rutina de evaluación correspondiente, se determina la concentración relativa de los componentes de nucleidos que emiten radiación beta con respecto al fondo.

[0051] Durante el procedimiento de aspiración, por lo tanto, durante la extracción de la muestra de líquido y/o gas del entorno de la barra de combustible o el conjunto combustible a examinar, se debe garantizar una seguridad inherente. Con este fin, en particular, debe excluirse la supercriticidad y garantizarse un enfriamiento adecuado. Además, existen estrictos requisitos de protección radiológica (ALARA -As Low As Reasonably Achievable, es decir, "tan bajo como sea posible lograr") para dichos sistemas de análisis basados en aspiración.

[0052] La extracción de la muestra de gas y/o líquido se lleva a cabo preferentemente con el dispositivo 100 representado esquemáticamente en las Figuras 2 y 3. El dispositivo 100 está diseñado para expulsar productos de fisión de barras de combustible defectuosas y para la extracción de muestras de líquido y/o gas del entorno al menos de una barra de combustible defectuosa. El dispositivo 100 puede proporcionarse como parte de un sistema de aspiración de caja.

[0053] El dispositivo 100 es móvil y tiene un dispositivo de calentamiento separado 101. El dispositivo 100 se coloca bajo el agua en un soporte de trabajo 102 en la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible y comprende una pluralidad de elementos estructurales 103, 104, 105, que se pueden apilar uno sobre el otro y se pueden sujetar entre sí, que en el estado montado definen el espacio intermedio en forma de conducto 106, en el que se puede disponer un conjunto combustible 200 que contiene barras de combustible. El ejemplo representado muestra una estructura de tres partes.

[0054] Los elementos estructurales 103, 104, 105 definen secciones de pared térmicamente aisladas del espacio intermedio en forma de conducto 106 y se pueden conectar entre sí a través de las zonas de separación 107, 108. Los elementos estructurales 103, 104, 105 están diseñados con paredes dobles. El material aislante para el aislamiento térmico se introduce entre una pared externa y una pared interna del respectivo elemento estructural 103, 104, 105.

[0055] El montaje del dispositivo 100 en la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible comprende, en particular, las siguientes etapas: Inicialmente, un elemento estructural inferior 103 está montado en el soporte de trabajo 102. Un elemento estructural intermedio adicional 104 está montado en el elemento estructural inferior 103 a través de la primera zona de separación 108. Un tercer elemento estructural superior 105 está dispuesto por encima de la segunda zona de separación 107.

[0056] La extensión longitudinal de los elementos estructurales con respecto a un eje vertical, por lo tanto con respecto a la dirección que corre perpendicular al soporte de trabajo 102, se adapta a la longitud correspondiente del conjunto combustible 200 que será acomodado.

[0057] Los elementos estructurales 103, 104, 105 se dimensionan con respecto a su sección transversal de modo que los conjuntos combustibles 200 con la sección transversal más grande se puedan acomodar. Mediante el uso de materiales de relleno, que se introducen en el espacio intermedio en forma de conducto 106, es opcionalmente posible adaptar tanto la sección transversal como la longitud del espacio intermedio 106 disponible para acomodar el conjunto combustible 200. De esta manera, se pueden manejar diferentes tipos de conjuntos combustibles 200, que difieren en particular con respecto a su extensión espacial.

[0058] El dispositivo de calentamiento plano 101 instalado en la región inferior del espacio intermedio en forma de conducto 106 está diseñado para calentar rápidamente el agua de la cubeta ubicada en el espacio intermedio en forma de conducto 106. Entre el dispositivo de calentamiento 101 y el conjunto combustible 200 se dispone un elemento de rejilla similar a una parrilla 109, que ofrece poca resistencia al calentamiento.

[0059] El espacio intermedio en forma de conducto 106 formado por los elementos estructurales 103, 104, 105 no está diseñado herméticamente, sino que las aberturas, que permiten una entrada libre de agua, se proporcionan lateralmente en las paredes de los elementos estructurales 103 a la altura del dispositivo de calentamiento 101.

[0060] En el extremo superior del espacio intermedio en forma de conducto 106 se monta una guía 110, que facilita la inserción del conjunto combustible 200 con la ayuda de la máquina de carga del conjunto combustible o con la ayuda de una herramienta de agarre.

[0061] Por encima del espacio intermedio en forma de conducto 106 se puede colocar un elemento de cubierta 111, que termina justo por encima del extremo superior de las barras de combustible dispuestas en el conjunto combustible 200. Al inundar el elemento de cubierta 111 con un gas, en particular con aire, se crea una región libre de agua en la región superior del conjunto combustible 200. Sin embargo, las barras de combustible en sí mismas no están expuestas.

[0062] Se evita la convección libre entre la entrada de agua en el extremo inferior del espacio intermedio en forma de conducto 106 y la sección superior del conjunto combustible 200 hacia la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible y, por lo tanto, conduce al calentamiento del conjunto combustible 200 mediante autocalentamiento.

[0063] El calentamiento está opcionalmente asistido, en particular en el caso de conjuntos combustibles con un tiempo de desintegración o almacenamiento prolongado, con la ayuda del dispositivo de calentamiento 101. Se puede evitar un sobrecalentamiento, que, por ejemplo, es visible a través de la evaporación de agua en la región inferior de las barras de combustible, ya que el agua de la cubeta puede continuar fluyendo en la región inferior del espacio intermedio en forma de conducto 106 y, por lo tanto, las barras de combustible permanecen constantemente rodeadas por agua.

[0064] El elemento de cubierta 111 también está diseñado con paredes dobles. El material de aislamiento térmicamente aislante está ubicado entre una pared interna y una pared externa del elemento de cubierta 111 o se aplica un vacío, para el mismo propósito.

[0065] El elemento de cubierta 111 está provisto además de una unidad de accionamiento 112, que está diseñada como un accionamiento giratorio de elevación. El elemento de cubierta 111 es, por lo tanto, remotamente controlable o manualmente ajustable de tal manera que dicho elemento de cubierta se puede colocar sobre los elementos estructurales 103, 104, 105 por rotación alrededor del eje vertical y por traslación paralela al eje vertical, de tal manera que el espacio intermedio en forma de conducto 106 esté cubierto. La Figura 3 muestra el dispositivo 100 en la posición abierta, mientras que el elemento de cubierta 111 en la Figura 2 cubre el espacio intermedio en forma de conducto 106.

[0066] Por lo tanto, al levantar y girar el elemento de cubierta 111, se puede proporcionar un acceso libre al conjunto combustible 200 desde arriba. En caso de emergencia, este procedimiento también se puede realizar manualmente con herramientas de barra.

[0067] En una región superior del espacio intermedio en forma de conducto 106 se dispone una sección de línea 113, que se proporciona para la conexión del dispositivo de análisis 10 a la primera línea 12, en particular a través de la primera entrada 11. Una sección de línea adicional 114, que se proporciona para la conexión a la segunda línea 22 del dispositivo de análisis 10, en particular a través de la segunda entrada 22, tiene una entrada para gas, que está dispuesta en la región del elemento de cubierta 111. Esta sección de línea adicional 114 se utiliza además preferentemente para soplar gas, con el fin de formar el colchón de gas G debajo del elemento de cubierta (véase la Figura 3).

[0068] Para la implementación económica de los procedimientos de aspiración, tiene sentido trabajar con dos dispositivos 100 diseñados de esta manera. De este modo, se utiliza un primer dispositivo 100 para probar un conjunto combustible 200, mientras que un segundo dispositivo 100 se carga o descarga con otro conjunto combustible.

[0069] El procedimiento de aspiración es el siguiente: Inicialmente, el dispositivo 100 se encuentra en la posición abierta (Figura 3). En este estado, se toma la muestra de agua para medir la actividad de fondo. Después de la inserción del conjunto combustible 200, el elemento de cubierta 111 se cierra (Figura 2) y el colchón de gas G se introduce a través de la sección de línea adicional 114. Después de alcanzar un período mínimo de tiempo de calentamiento, que se comprueba con la ayuda de la medición de temperatura, se puede llevar a cabo la prueba de aspiración real, es decir, la extracción de la muestra de líquido y la muestra de gas. La evaluación se realiza con la ayuda del dispositivo de análisis 10, que está conectado de forma fluida con el dispositivo 100. En esta conexión, la sección de línea 113 del dispositivo 100 está conectada con la primera línea 12 del dispositivo de análisis 10 y la sección de línea adicional 114 del dispositivo 100 está conectada a la segunda línea 114 del dispositivo de análisis 10. La muestra líquida y la muestra de gas se alimentan en el dispositivo de análisis 10. La totalidad del dispositivo de análisis 10 y el dispositivo 100 forma el sistema de análisis.

[0070] Después de descargar el gas debajo del elemento de cubierta 111, este último se puede abrir nuevamente y se puede retirar el conjunto combustible 200.

[0071] Las ventajas del dispositivo 100 diseñado como un dispositivo de aspiración de caja en conexión con el dispositivo de análisis 10 descrito anteriormente son, en particular, las siguientes:

- No se requiere una carcasa hermética al vacío, que podría perjudicar la seguridad inherente. El sistema de análisis descrito a modo de ejemplo se caracteriza, entre otras cosas, por una protección pasiva contra fallas con respecto al enfriamiento adecuado de las barras de combustible o el conjunto combustible durante el procedimiento de aspiración.

- El dispositivo 100 comprende elementos estructurales de doble pared 103, 104, 105, cuyas superficies externas e internas están formadas, en particular, por láminas de acero lisas. Con esta disposición es posible una fácil descontaminación tanto del interior que define el espacio intermedio en forma de conducto 106, como del exterior del dispositivo 100. Esto promueve la exposición a la radiación debido a la reducción de una posible contaminación. A través del colchón de gas soplado G se realiza un aislamiento térmico efectivo, que se puede mantener constantemente y permanecer controlable cuando se produzcan fugas. El colchón de gas G ofrece un aislamiento térmico para el agua circundante en la cubeta de almacenamiento del conjunto combustible y, al mismo tiempo, se excluye un sobrecalentamiento mediante el control del nivel de la cobertura de agua de las barras de combustible. Con respecto a la distancia espacial resultante y la ausencia del moderador de un conjunto combustible 200 manejado en el entorno inmediato, se da la subcriticidad.

- La disposición del dispositivo de calentamiento 101 en la región inferior del espacio intermedio en forma de conducto 106 junto con el autocalentamiento natural del conjunto combustible 200 produce en el procedimiento de aspiración un flujo térmico hacia arriba y, por lo tanto, una concentración de los productos de fisión, en particular productos de fisión disueltos, que se analizarán en la región superior del espacio intermedio en forma de conducto 106. Los productos de fisión gaseosa se acumulan en consecuencia en el colchón de gas G debajo del elemento de cubierta 111. La extracción de las muestras de gas y líquido a analizar tiene lugar en esta región.

- El dispositivo de calentamiento separado 101 permite que los productos de fisión también se puedan expulsar en concentración suficiente de los conjuntos combustibles 200 o de las barras de combustible después de un largo tiempo de desintegración o almacenamiento.

- El dispositivo de análisis 10 hace posible un análisis tanto de muestras de líquido como de gas. Además, si se desea, se puede examinar el gas contenido en la muestra líquida. Además existe la posibilidad de evaluación adicional de la muestra de líquido y/o gas en un laboratorio de radioquímica. Los resultados del análisis se caracterizan por una alta fiabilidad. Debido a la manipulación simple y a la tecnología utilizada, es posible una ejecución rápida del procedimiento de aspiración. El esfuerzo de reparación es bajo debido al menor número de componentes activos, lo que también promueve la reducción de una posible exposición a la radiación.

Listado de signos de referencia

10 dispositivo de análisis

11 primera entrada

12 primera línea

13 bomba;

14 válvula

15 salida

16 blindaje contra radiación

17 primer detector

18 dispositivo de separación

19 línea de suministro

20 válvula de retención

21 línea de conexión

22 segunda entrada

23 segunda línea

24 válvula de mariposa

25 regulador de nivel

26 válvula reguladora

27 salida

28 dispositivo de secado

29 segundo detector

30 regulador de nivel

31 válvula reguladora

32 blindaje contra radiación

33 bomba de gas

34 salida

dispositivo

dispositivo de calentamiento soporte de trabajo elemento estructural elemento estructural elemento estructural espacio intermedio zonas de separación zona de separación elemento de rejilla

guía

elemento de cubierta unidad de accionamiento sección de línea

sección de línea

conjunto combustible lchón de gas

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de análisis (10) para la detección de productos de fisión mediante la medición de radiactividad, que comprende

5

- una primera línea (12) para transportar una muestra líquida,

- un primer detector (17) conectado a la primera línea (12) y diseñado para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en la muestra líquida,

- una segunda línea (23) para transportar una muestra de gas y

10 - un segundo detector (29) conectado a la segunda línea (23) y diseñado para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en la muestra de gas,

donde la primera línea (12) y la segunda línea (23) están construidas, en su lado de entrada, para conexión a un dispositivo diseñado para expulsar productos de fisión de al menos una barra de combustible defectuosa y para retirar muestras de líquido y/o gas que contienen productos de fisión del entorno de al menos una barra de combustible, a 15 saber, un llamado dispositivo de aspiración,

caracterizados por

un dispositivo de separación (18), separado del dispositivo de aspiración, para separar el gas de la primera línea (12) que transporta la muestra líquida, que tiene una abertura de salida para la abertura de gas eliminado en la segunda línea (23) de manera que el gas eliminado pueda suministrarse como una muestra de gas al segundo detector (29) 20 para medir la radiactividad de los productos de fisión contenidos en esta.

2. El dispositivo de análisis (10) según la Reivindicación 1, caracterizado porque una salida que se puede cerrar (15), que forma un punto de muestreo para una muestra de agua, se desvía de la primera línea (12).

25 3. El dispositivo de análisis (10) según la Reivindicación 1 o 2,

caracterizado porque

el dispositivo de separación (18) está dispuesto corriente abajo del primer detector (17).

4. - un dispositivo de análisis (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

30 caracterizado porque

el primer detector (17) está diseñado para medir la radiación gamma, en particular diseñado como espectrómetro de rayos gamma.

5. - un dispositivo de análisis (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

35 caracterizado porque

el segundo detector (29) está diseñado para medir la radiación beta, en particular diseñado como un contador de centelleo.

6. - un dispositivo de análisis (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

40 caracterizado porque

el primer y/o el segundo detector (17, 29) está provisto de un blindaje contra radiación que absorbe la radiación (16, 32) para blindar la radiación ambiental.

7. - un dispositivo de análisis (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

45 caracterizado porque

el dispositivo de análisis (10) comprende un dispositivo de secado (28) o un contactor de membrana y/o medios de secado, en particular gel de sílice, mediante el cual se puede separar la humedad que está contenida en la muestra de gas transportada en la segunda línea (23).

50 8. - un dispositivo de análisis (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

materiales de relleno, en particular los materiales de relleno con una superficie externa grande, están dispuestos dentro del dispositivo de separación (18) para aumentar una interfaz del límite de fase.

55 9. Un sistema de análisis, que comprende un dispositivo (100) diseñado para expulsar productos de fisión de al menos una barra de combustible defectuosa y para retirar muestras de líquido y/o gas que contienen productos de fisión del entorno de la al menos una barra de combustible

caracterizado porque

el sistema de análisis comprende además un dispositivo de análisis (10) según cualquiera de las reivindicaciones 60 anteriores, donde el dispositivo (100), para suministrar la muestra de líquido y/o gas que contiene productos de fisión, está conectado fluidamente al dispositivo de análisis (10).

10. El sistema de análisis según la Reivindicación 9,

caracterizado porque

65 el dispositivo (100) forma una estructura que se puede bajar, en particular una estructura que se puede bajar en una cubeta de almacenamiento del conjunto combustible, cubeta del contenedor de transporte o cubeta del reactor, con un espacio intermedio en forma de conducto interno (106), en el que se puede introducir la al menos una barra de combustible o un conjunto combustible (200) que comprende al menos una barra de combustible, donde el extremo superior del espacio intermedio (106) se puede cubrir mediante un elemento de cubierta (111) de tal manera que por encima del espacio intermedio (106) y por debajo del elemento de cubierta (111) se puede formar un colchón de gas mediante soplado en un gas.

11. El sistema de análisis según la Reivindicación 9 o 10,

caracterizado porque

el espacio intermedio en forma de conducto (106) está formado por una pluralidad de elementos estructurales (103, 104, 105) apilados entre sí sobre un soporte de trabajo que se puede bajar (102) y que pueden sujetarse entre sí.

12. El sistema de análisis según las Reivindicaciones 9 a 11,

caracterizado porque

el elemento de cubierta (111) y/o los elementos estructurales (103, 104, 105) están diseñados con una pared doble, donde entre una pared externa y una interna del elemento de cubierta (111) y/o del respectivo elemento estructural (103, 104, 105) se introduce material aislante para aislamiento térmico.

13. un sistema de análisis según cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 12,

caracterizado porque

el elemento de cubierta (111) es ajustable de forma controlable de forma remota por medio de una unidad de accionamiento (112) con respecto a un eje vertical del dispositivo (100), en particular es ajustable en altura paralelo al eje vertical y/o se puede girar alrededor del eje vertical.

14. un sistema de análisis según cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 13,

caracterizado porque

un dispositivo de calentamiento (101) está dispuesto en el extremo inferior del espacio intermedio en forma de conducto (106) opuesto al elemento de cubierta (111).

15. un sistema de análisis según cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 14,

caracterizado porque

un sensor de temperatura está dispuesto dentro del espacio intermedio en forma de conducto (106) para medir la temperatura del agua de la cubeta contenida en el mismo y/o del colchón de gas (G) contenido en el mismo.