ES2253999A1 - Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo. - Google Patents

Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo.

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ES2253999A1 ES200401974A ES200401974A ES2253999A1 ES 2253999 A1 ES2253999 A1 ES 2253999A1 ES 200401974 A ES200401974 A ES 200401974A ES 200401974 A ES200401974 A ES 200401974A ES 2253999 A1 ES2253999 A1 ES 2253999A1
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Abstract

Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo. El generador de vapor (1) presenta una envoltura externa (2) que tiene un eje (8) en una disposición vertical cuando el intercambiador se halla en servicio, un haz de tubos que tiene partes rectas paralelas entre sí y al eje (8) del intercambiador de calor (1) en el interior de la envoltura externa (2), por lo menos una placa tubular (4) que tiene unos orificios pasantes en los que quedan fijados los tubos del haz y por lo menos una caja de agua que tiene una pared (6) de revolución, alrededor del eje (8) del intercambiador de calor (1) fijada a la placa tubular (4) en la parte inferior del intercambiador de calor. La superficie (14a) del fondo macizo (14) del intercambiador de calor presenta por lo menos un punto central dispuesto sensiblemente según el eje del intercambiador de calor (1) al nivel más alto con relación al conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador decalor. El conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del fondo (14) está situado por encima de una superficie cónica (23) que tiene como vértice el punto central al nivel más alto de la superficie interna (14a) del fondo (14), un eje paralelo al eje (8) del intercambiador de calor y un semi-ángulo en el vértice de alrededor de 80º.

Description

Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo.
La invención se refiere a un intercambiador de calor y, en particular, a un generador de vapor para un reactor nuclear de agua a presión, que tiene una caja de agua de fondo plano o convexo.
Los reactores nucleares enfriados por agua a presión presentan generadores de vapor, que aseguran el calentamiento y la vaporización de agua de alimentación por intercambio de calor con el agua de refrigeración a presión del reactor nuclear. El agua de refrigeración circula en una parte primaria del generador de vapor que representa el volumen interno de tubos de intercambio de un haza de tubos y una o varias cajas de agua, que aseguran la distribución de agua primaria de refrigeración en los tubos del haz y la recuperación del agua de refrigeración primaria que haya circulado por el interior de los tubos. El generador de vapor presenta además una envoltura externa que rodea al haz y que delimita una parte secundaria del generador de vapor, en la que se introduce agua de alimentación que es hecha circular en contacto con la superficie exterior de los tubos del haz, para calentarse y vaporizarse, siendo recuperado el vapor producido en la parte secundaria del generador de vapor, paras ser enviada a la turbina de la central, después de separación y secado del agua residual.
Los generadores de vapor del reactor con agua a presión pueden presentar un haz de tubos en U, cuyos extremos están fijados a unos orificios que atraviesan una placa tubular, de manera que cada uno desemboque, por un primer extremo, en un primer compartimiento de la caja de agua fijada bajo la placa tubular y, por su segundo extremo, en un segundo compartimiento de la caja de agua. Los dos compartimientos de la caja de agua están separados uno del otro por una placa divisoria. La caja de agua constituye, en este caso, la parte inferior del generador de vapor en su posición de servicio, siendo vertical el eje del generador de vapor, que es un eje común a la envoltura exterior, de forma general cilíndrica, al haz de tubos y a las cajas tubulares.
Los generadores de vapor de los reactores nucleares con agua a presión pueden ser igualmente unos generadores con tubos rectos, quedando fijados los extremos de cada uno de los tubos del haz con tubos paralelos, en un orificio que atraviesa una primera placa tubular y en un orificio que atraviesa una segunda placa tubular, quedando fijadas, respectivamente, una primera y una segunda cajas de agua, sobre la primera y la segunda placas tubulares. El generador de vapor presenta, además, una envoltura externa que rodea al haz y delimita la parte secundaria del generador de vapor entre la primera y la segunda placas tubulares.
En su posición de servicio, el eje del generador de vapor es vertical. Una de las cajas de agua queda dispuesta en la parte inferior del generador de vapor, por debajo de la primera placa tubular, y la segunda caja de agua queda dispuesta por encima de la segunda placa tubular, en la parte superior del generador de vapor. La primera caja de agua asegura el reparto del agua de refrigeración primaria del reactor nuclear en los tubos del haz del generador de vapor y la segunda caja de agua fijada a la segunda placa tubular en la parte superior del generador de vapor, la recuperación del agua de refrigeración que ha circulado por el interior de los tubos del haz.
Las cajas de agua de los generadores de vapor de los reactores nucleares con agua a presión presentan una pared de revolución generalmente semiesférica o cilindro-semiesférica, que es acoplada a las placas tubulares correspondientes en una disposición coaxial.
La pared de revolución de las cajas de agua es atravesada por unas aberturas que aseguran la entrada de agua primaria de refrigeración en la caja de agua o la evacuación del agua de refrigeración al exterior de la caja de agua, así como por unas aberturas que constituyen unas aberturas u orificios de acceso de las cajas de agua.
Las cajas de agua de los generadores de vapor dispuestas en la parte inferior del generador, es decir, la caja de agua única con dos compartimientos de los generadores de vapor con tubos en U, o la caja de agua de los generadores con tubos rectos que asegura el reparto de agua de refrigeración primaria en el interior de los tubos del haz, presentan una pared cuyas aberturas que las atraviesan están desplazadas lateralmente con relación al eje del generador de vapor, quedando los ejes de duchas aberturas inclinados con relación al eje del generador de vapor.
En el caso de un generador de vapor con tubos en U, en cada uno de los compartimientos de la caja de agua desembocan una abertura según la cual queda dispuesta una conducción de conexión al circuito primario del reactor nuclear y una abertura que constituye un orificio de acceso. En el caso de los generadores de vapor con tubos rectos, en la caja de agua situada en la parte inferior del generador de vapor desembocan una o dos aberturas según las cuales quedan dispuestas una o dos conducciones de conexión al circuito primario y, por lo menos, una abertura de acceso.
La pared de las cajas de agua dispuestas en la parte inferior de los generadores de vapor presenta una parte central, alrededor del eje del generador de vapor, entre los bordes internos de las aberturas con bocas situadas hacia el eje del generador de vapor, que es una parte completamente maciza y que será denominada, en cuanto sigue, fondo del generador de vapor. La superficie interna del fondo del generador de vapor que es cóncava, puede estar definida por un contorno lineal tangente al lado interno de las aberturas que atraviesan la pared de la caja de agua. En el caso de los generadores de vapor con tubos en U y con cajas de agua semiesféricas, la placa divisoria de forma semicircular queda situada según un plano axial del generador de vapor y reposa sobre el fondo del generador de vapor, en una zona diametral de la superficie interna del fondo.
Cuando se lleva a cabo, tras la detención del reactor nuclear, una operación de mantenimiento o de reparación en un generador de vapor, es preciso efectuar un vaciado completo del generador de vapor, después de refrigeración y despresurización del agua de refrigeración contenida en el circuito primario.
Por el hecho de la presencia de la superficie interna cóncava del fondo en la parte más baja del generador de vapor, subsiste agua de refrigeración primaria del reactor nuclear que no puede ser evacuada por las conducciones u orificios de acceso, en dicha parte baja del generador de vapor. Generalmente quedan previstos canales denominados drenajes, que atraviesan la pared de la caja de agua entre unas partes internas de las conducciones o de los orificios de acceso y la superficie interna cóncava del fondo del generador de vapor. Sin embargo, no es posible mecanizar drenajes en la pared de la caja de agua o en partes relacionadas de la pared, de manera que pueda aspirarse la totalidad del agua de refrigeración primaria contenida en el fondo del generador de vapor. El agua de refrigeración residual contiene partículas activadas, tanto que las operaciones de mantenimiento y de reparación del generador se hacen más complejas y que las cantidades de dosis a las que son sometidos los operarios que llevan a cabo el mantenimiento o las reparaciones pueden ser bastante importantes.
Por tanto, es deseable evitar la presencia de agua de refrigeración residual, cuando el vaciado de los generadores de vapor o, más generalmente, de los intercambiadores de calor susceptibles de contener substancias que emitan radiaciones o substancias tóxicas.
El objeto de la invención es, por tanto, proponer un intercambiador de calor, en particular un generador de vapor que presenta una envoltura externa, generalmente cilíndrica y que tiene un eje que constituye el eje del intercambiador de calor en una disposición vertical, cuando el intercambiador de calor se halla en servicio, un haz de tubos que tienen partes rectas paralelas entre sí y al eje del intercambiador de calor en el interior de la envoltura externa, por lo menos una placa tubular que tiene unos orificios que la atraviesan en los que quedan fijados los tubos del haz acoplado a un extremo de la envoltura externa, por lo menos una caja de agua que tiene una pared de revolución alrededor del eje del intercambiador de calor fijado a la placa tubular en la parte inferior del intercambiador de calor, por lo menos una abertura que atraviesa la pared de la caja de agua, en una disposición desplazada lateralmente con relación al eje del intercambiador de calor, teniendo la pared de la caja de agua una superficie interna de la que una parte central situada alrededor del eje del intercambiador de calor constituye la superficie interna de un fondo plano del intercambiador de calor, permitiendo dicho intercambiador de calor realizar un vaciado completo de un fluido de cambio contenido en una parte primaria del generador de vapor que presenta el haz de tubos y la caja de agua.
A tal fin, en la posición de servicio del intercambiador de calor que tiene su eje vertical, por lo menos un punto central de la superficie del fondo macizo del intercambiador de calor, dispuesto sensiblemente según el eje de del intercambiador de calor y se halla al nivel más alto con relación al conjunto de los puntos de la superficie interna del fondo del intercambiador de calor y el conjunto de los puntos de la superficie interna del fondo se halla situado por encima de una superficie cónica que tiene como vértice el punto central al nivel más alto de la superficie interna del fondo, con un eje paralelo al eje del intercambiador de calor y un semi-ángulo con vértice de alrededor de
80º.
El intercambiador de calor de acuerdo con la invención puede presentar aisladamente o de manera combinada, las características siguientes:
- la superficie interna del fondo del generador de vapor está realizada en forma de un diedro que tiene una arista horizontal que pasa por el punto central (O) y dos partes planas inclinadas hacia la parte baja de un ángulo comprendido entre 0,5 y 10º con relación al plano horizontal desde la arista horizontal hacia la parte periférica de la superficie del fondo según la cual desemboca por lo menos la abertura;
- la superficie interna del fondo del intercambiador de calor es un cono que tiene por vértice el punto (O), para eje, el eje del generador de vapor y un semi-ángulo con vértice superior a 80º;
- la superficie interna del fondo del intercambiador de calor es una superficie plana sensiblemente horizontal que pasa por el punto (O);
- la superficie interna del fondo del generador de vapor es una superficie cilíndrica que tiene un eje horizontal que pasa por el eje del generador de vapor, una de cuyas generatrices horizontal pasa por el punto (O);
- la superficie interna del fondo del intercambiador de calor es un casquete esférico que tiene como cima el punto central (O) y un contorno externo tangente a unos bordes interiores de las aberturas que atraviesan la pared de la caja de agua.
La invención se refiere en particular a:
- un intercambiador de calor que constituye un generador de vapor que presenta un haz de tubos en U, una sola caja de agua separada en dos compartimientos por una placa divisoria dispuesta según un plano axial del intercambiador de calor y que reposa sobre la superficie interna del fondo macizo de la caja de agua, teniendo cada uno de los tubos del haz un primer extremo que atraviesa la placa tubular para desembocar en un primer compartimiento de la caja de agua y un segundo extremo encajado en una abertura que atraviesa la placa tubular, para desembocar en un segundo compartimiento de la caja de agua, caracterizado por el hecho de que la arista horizontal de un diedro que pasa por el punto central (O) se halla en el plano axial según el cual queda dispuesta la placa divisoria, quedando dispuesta cada una de las partes plana inclinadas del diedro en uno de los compartimientos de la caja de agua y constituyendo un fondo del compartimiento inclinado hacia la parte baja desde la arista horizontal de un diedro hasta la periferia del fondo del compartimiento según la cual está colocado el borde interior de por lo menos una abertura que atraviesa la pared de la caja de agua;
- un intercambiador de calor en forma de un generador de vapor con tubos rectos que presenta una primera y una segunda cajas de agua, quedando dispuesta la primera caja de agua en la parte inferior del intercambiador de calor con tubos rectos, en la posición de servicio del intercambiador de calor, caracterizado por el hecho de que la superficie interna de la primera caja de agua situada en la parte inferior del intercambiador de calor es plana o convexa.
A fin de permitir la comprensión de la invención, se van a describir, a título de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas, un generador de vapor de un reactor nuclear refrigerado con agua a presión, realizado de acuerdo con la técnica anterior y de acuerdo con la invención, respectivamente.
- La figura 1 es una vista en sección axial de un generador de vapor con tubos en U de un reactor nuclear con agua a presión, de acuerdo con la técnica anterior;
- la figura 2 es una vista en sección, a mayor escala de la caja de agua del generador de vapor de acuerdo con la técnica anterior representado en la figura 1;
- la figura 3 es una vista en sección axial análoga a la vista de la figura 2 de una caja de agua de un generador de vapor de acuerdo con la invención; y
- la figura 4 es una vista en sección axial de un generador de vapor con tubos rectos, de acuerdo con la invención.
En la figura 1, se ha representado un generador de vapor, designado de forma general con la referencia 1, que presenta una envoltura externa 2, que tiene una parte inferior 2a que contiene el haz de tubos 3 del generador de vapor 4 y una parte superior 2b, de mayor diámetro que la parte 2a, que contiene unos separadores y secadores de vapor.
Los tubos 9 del haz 3 del generador de vapor están fijados por sus extremos en una placa tubular 4 de gran grueso y de forma circular, sobre la que se halla solidarizada y fijada por soldadura la pared semiesférica 6 de una caja de agua 5 que constituye la parte inferior del generador de vapor en su posición de servicio, en la que el eje 8 del generador de vapor es vertical, como se ha representado en la figura 1.
La caja de agua 5 del generador de vapor está dividida en un primer compartimiento 5a y un segundo compartimiento 5b por un tabique 17 dispuesto según un plano que pasa por el eje 8 del generador de vapor y fijado sobre la superficie interna de la pared 6 de la caja de agua.
La pared 6 de la caja de agua 5 está atravesada por unas aberturas tales como 15, según las cuales han sido realizadas unas conducciones tubulares que aseguran la conexión de la caja de agua al circuito primario del reactor nuclear por el interior del cual circula el agua de refrigeración a presión. La pared de la caja de agua está atravesada asimismo por unos orificios o aberturas de acceso 16.
En cada uno de los compartimientos 5a y 5b de la caja de agua, desembocan una abertura 15 de conexión de la caja de agua al circuito primario y una abertura que constituye un orificio de acceso 16.
Las aberturas 15 de conexión de la caja de agua al circuito primario a través de una conducción y las aberturas de acceso 16 presentan ejes respectivos 11 y 12 en planos de sección axial del generador de vapor, como se ha representado en la figura 1, que están inclinadas y forman un ángulo agudo con el eje 8 del generador de vapor, quedando las aberturas 15 y 16 desplazadas lateralmente con relación al eje 8 del generador de vapor.
Los ángulos \alpha y \beta de inclinación de los ejes 11 y 12 respectivos de las aberturas 15, que presentan unas conducciones tubulares de conexión y unas aberturas de acceso 16 con el eje 8 del generador de vapor, son generalmente diferentes una de otra y los diámetros de las aberturas 15 son superiores a los diámetros de las aberturas de acceso 16.
Alrededor del eje 8, la pared 6 de la caja de agua 5 presenta una parte maciza 14, que se extiende hasta el borde interior de las aberturas 15 y 16 dirigido hacia el eje 8.
La pared maciza 14 constituye la parte más baja o fondo del generador de vapor.
La placa tubular 4 presenta un gran número de orificios pasantes 13 (del orden de 5000), destinados a recibir cada uno una parte extrema de un tubo 9 del haz. El haz de 3 tubos 9 queda dispuesto en el interior de la envoltura externa 2, acoplada por soldadura por su parte interior a la placa tubular 4, generalmente en el interior de una envoltura de haz 7. El agua de alimentación del generador de vapor es introducida en la parte secundaria del generador de vapor, por el extremo superior de la envoltura de haz 7, por un conducto tórico de alimentación 18.
En la figura 2 se ha representado, a mayor escala que en la figura 1, la parte inferior del generador de vapor, que presenta la placa tubular 4 y la caja de agua 5, de la que una pared semiesférica 6 queda unida por soldadura a un casquillo de conexión 19 de una sola pieza con la placa tubular 4. La caja de agua 5 de forma cilindro-semiesférica está dividida en dos compartimientos 5a, 5b por el tabique divisor 17, cuyo borde periférico circular terminado en dos partes rectas está solidarizado y fijado contra la superficie interior de la pared 6 de la caja de agua 5. La zona de unión circular de la placa divisoria se apoya sobre la parte central más baja del fondo macizo 14 del generador de vapor.
En la figura 2 se han representado dos aberturas 15a y 15b de conexión de la caja de agua al circuito primario, a través de conducciones tubulares que pueden ser solidarizadas o formar un solo cuerpo con el material de la pared 6 de la caja de agua 5.
La superficie interior cóncava 14a del fondo macizo 14 del generador de vapor presenta una forma de casquete esférico y constituye, a un lado y otro del tabique 17, dos cubetas de retención de agua de refrigeración primaria y de residuos activados 20 en el fondo del generador de vapor, después de un vaciado completo del generador de vapor. Unos drenajes 21, mecanizados en el interior de las conducciones tubulares de las aberturas 15a y 15b de la caja de agua entre la superficie interna de las conducciones 15a y 15b y una zona lo más próxima posible a la zona central del fondo 14 del generador de vapor, permiten limitar por aspiración la cantidad de agua residual 20 y de residuos en el fondo del generador de vapor. Sin embargo, como puede verse en la figura 2, no es posible prever drenajes 21 que aseguren la aspiración de la totalidad del agua residual y de los residuos contenidos en el fondo de la caja de agua.
En la figura 3, se ha representado la parte inferior de un generador de vapor de acuerdo con la invención, el cual presenta un fondo 14 cuya superficie interior 14a es convexa, de manera que evita la presencia de agua residual en el generador de vapor después de un vaciado completo de la parte primaria del generador de vapor.
Los elementos correspondientes en las figuras 2 y 3 son designados con las mismas referencias.
La superficie interior 14a del fondo 14 está situada entre los bordes internos 15'a, 15'b de las aberturas 15a y 15b y entre los bordes internos (no representados en la figura 3) de las aberturas de acceso 16 de cada uno de los compartimientos 5a y 5b de la caja de agua, siendo los bordes internos las partes de las aberturas más próximas al eje 8 del generador de vapor.
El contorno de la superficie interior 14a del fondo 14 puede concretarse en una línea curva cerrada tangente a los bordes internos de las aberturas que atraviesan la pared 6 de la caja de agua.
En el caso del ejemplo de realización representado en la figura 3, la superficie interior 14a del fondo 14 del generador de vapor presenta dos superficies planas 22a y 22b, inclinadas en sentido inverso una de la otra con relación a un plano horizontal y que se extienden desde una arista horizontal perpendicular al plano de la figura 3 y que tiene por traza el punto O en la figura 3, hasta el borde periférico de la superficie 14a tangente a los bordes interiores de las aberturas que atraviesan la pared 6 de la caja de agua 5. Las dos partes de superficie plana 22a y 22b de la superficie interior 14a del fondo 14 tiene su nivel más alto según la arista horizontal de traza O, su nivel más bajo siguiendo el contorno de la superficie interior 14a y una pequeña inclinación con relación al plano horizontal, por ejemplo del orden de 0,5º a 10º. La superficie interior 14a del fondo 14 presenta así la forma general de un diedro o de un techo de doble pendiente con una pequeña inclinación.
La parte inferior de la placa divisoria 17 es mecanizada de manera que se adapte perfectamente sobre la parte próxima de la arista horizontal del diedro formado por las superficies 22a y 22b. El plano diametral vertical según el cual queda dispuesta la placa divisoria 17 pasa por la arista del diedro de traza O.
La superficie interior 14a del fondo 14 con dos pendientes puede ser obtenida por forjado interno de la pared 6 de la caja de agua y/o por mecanización para realizar las dos superficies planas inclinadas 22a y 22b, que son llevadas a cabo con una gran precisión. Por el contrario, la superficie exterior del fondo 14 puede presentar una forma cualquiera, por ejemplo una forma de casquete esférico convexo, como en el caso de los generadores de vapor de acuerdo con la técnica anterior o una forma de cubeta invertida que tenga una superficie 14b parcialmente troncocónica, como se ha representado en la figura 3, para limitar el grueso del fondo 14.
La forma de techo de doble pendiente de la superficie interior 14a del fondo 14, que se ha descrito anteriormente, no es más que un ejemplo de realización de un fondo de generador de vapor de acuerdo con la invención.
De manera más general, la superficie interior 14a del fondo de un generador de vapor de acuerdo con la invención puede ser definida como se describe a continuación.
La superficie interior 14a del fondo 14 presenta por lo menos un punto situado en su parte central, en las proximidades del eje 8 del generador de vapor, que está al nivel más alto, en la dirección vertical, con relación al conjunto de los puntos de la superficie interior 14a del fondo 14.
En el caso de la forma de techo de doble pendiente o forma de diedro descrita anteriormente, la superficie 14a presenta un conjunto de puntos situados sobre la dirección diametral de traza O en la figura 3 al nivel más alto de la superficie 14a.
El punto O situado sensiblemente sobre el eje 8 del generador de vapor constituye un punto de referencia que permite definir todas las superficies interiores 14a de los fondos del generador de acuerdo con la invención.
A partir del punto central O, se define una superficie cónica 23 que tiene como vértice el punto O, un eje paralelo al eje 8 del generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice \gamma y sensiblemente igual a 80º (en la figura 3, el ángulo \gamma es sensiblemente inferior a 80º, para poner más de relieve el trazado del cono 23). El conjunto de los puntos de la superficie interior 14a del fondo 14 de un generador de vapor de acuerdo con la invención, debe encontrarse por encima de la superficie cónica 23, obtenida por el trazado definido anteriormente.
Un primer caso particular de superficie interior 14a del fondo de generador de vapor, es un plano horizontal que pasa por el punto O y, por tanto, por la línea diametral horizontal de traza O y por los bordes internos de las aberturas tales como 15 y 16 o por sus proximidades.
El segundo ejemplo es una superficie en forma de techo de doble pendiente que presenta una línea de arista horizontal que pasa por el punto O y un ángulo de inclinación comprendido entre 0,5º y 10º.
En el caso de un generador de tubos en U que tienen una caja de agua separada en dos compartimientos por una placa divisoria, la cual queda dispuesta según un plano axial que pasa por la arista del diedro y las dos partes planas están inclinadas hacia la parte baja desde su intersección con una cara de la placa divisoria hasta la parte periférica del fondo del compartimiento correspondiente en la que desembocan las aberturas tales como 15 y 16 por su borde interno.
Un tercer ejemplo de superficie 14a es una superficie cónica que tiene como vértice el punto A central, situado al nivel más alto de la superficie 14a, un eje paralelo al eje del generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice superior a 80º.
Un cuarto ejemplo de superficie interior 14a del fondo 14 es una porción de un cilindro que tiene un eje horizontal que pasa aproximadamente por el eje del generador de vapor y un muy grande radio de curvatura, una de cuyas generatrices horizontal pasa por el punto O.
Un quinto ejemplo de superficie interna 14a de un fondo 14 de un generador de vapor de acuerdo con la invención, es un casquete esférico, cuya cima se encuentra en el punto O, situado por completo por encima de la superficie cónica 23 y que tiene un borde que sigue la periferia de la superficie interna 14a del fondo 14.
En cualquier caso, el borde inferior de la placa divisoria 17 debe tener una forma adaptada a la sección de la superficie interior 14a del fondo 14a del fondo 14 por el plano axial siguiendo el cual queda dispuesta la plana divisoria 17.
Durante el vaciado de la parte primaria del generador de vapor, no pueden subsistir restos de agua de refrigeración o de residuos, siendo éstos arrastrados hacia las conducciones tubulares o los orificios de acceso por la o las superficies inclinadas de la superficie interior 14a del fondo 14.
En el caso de una superficie 14a prácticamente plana, la utilización de una superficie completamente lisa realizada por mecanizado, permite evitar prácticamente cualquier resto de agua de refrigeración en el fondo del generador de vapor, a pesar de la ausencia de pendiente.
Estos resultados se obtienen sin utilizar drenajes que desemboquen en un extremo, en la superficie interna de una abertura que atraviesa la pared 6 de la caja de agua y, por su extremo opuesto, sobre la superficie interior 14a del fondo 14. Sin embargo, pueden ser utilizados tales drenajes, para mejorar todavía la eliminación del agua de refrigeración por aspiración o soplado.
En la figura 4, se ha representado un generador con tubos rectos de un reactor nuclear con agua a presión, quedando designados con las mismas referencias los elementos correspondientes del generador de vapor con tubos rectos representado en la figura 4 y los del generador con tubos en U representado en la figura 1. En particular, el conjunto del generador de vapor, la envoltura externa, el haz y los tubos del haz están designados por las referencias 1, 2, 3 y 9, respectivamente. El generador de vapor con tubos rectos 1 presenta una primera placa tubular 4' y una segunda placa tubular 4'', atravesadas por unas aberturas en las que quedan encajados y fijados los extremos de los tubos 9 del haz 3.
El haz 3 del generador de vapor está dispuesto en el interior de la envoltura externa 2 conectada por sus extremos a la primera y a la segunda placas tubulares, respectivamente 4' y 4''.
Una primera caja de agua 5' presenta una pared semiesférica o cilindro-semiesférica fijada por soldadura a la primera placa tubular 4'.
Una segunda caja de agua presenta una pared semiesférica o cilindro-semiesférica, fijada a la segunda placa tubular 4''.
En la figura 4, el generador de vapor 1 ha sido representado en su posición de servicio, constituyendo la primera caja de agua 5', que constituye la parte inferior del generador de vapor y está destinada a asegurar la circulación de agua de refrigeración del reactor por el interior de los tubos del haz 3 del generador de vapor. La pared 6' de la primera caja de agua 5' es atravesada por una o dos aberturas 15' siguiendo cuya pared 6' presenta una o dos conducciones de conexión al circuito primario del reactor nuclear y por una abertura 16' que constituye una abertura de acceso. La parte central de la pared 6' de la caja de agua 5' alrededor del eje 8 que está delimitada por los bordes inferiores de las aberturas 15' y 16', constituye el fondo macizo del generador de vapor dispuesto en su parte más baja.
El generador de vapor con tubos rectos de acuerdo con la invención, representado en la figura 4, está caracterizado por una superficie interior 14a de su fondo macizo 14, que presenta las características descritas anteriormente, en el caso de un generador de vapor con tubos en U. La superficie 14a presenta por lo menos un punto central O en su nivel más alto y el conjunto de los puntos de la superficie 14a se encuentra por encima de un cono que tiene como vértice el punto O, un eje paralelo al eje 8 del generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice sensiblemente igual a 80º
La superficie interior 14a del fondo 14 del generador de vapor con tubos rectos, puede presentar una forma en diedro, una forma plana, una forma cónica, esférica o cilíndrica, como se ha descrito anteriormente.
La caja de agua superior del generador de vapor no tiene que ser modificada, por el hecho de que la misma no presenta ninguna parte susceptible de retener agua de refrigeración durante el vaciado del generador de vapor.
La invención no se limita a los ejemplos de realización que han sido descritos.
El fondo del generador de vapor puede presentar cualquier forma que responda a las condiciones generales que han sido fijadas, a parte de las formas geométricas mencionadas anteriormente. Sin embargo, la superficie interior del fondo debe ser continua y, preferentemente inclinada y no presentar ninguna parte hueca susceptible de retener agua o residuos radiactivos, durante el vaciado del generador de vapor.
La modificación de la forma de la superficie interior del fondo del generador de vapor tiene tendencia a disminuir el volumen de la caja de agua. Esta disminución de volumen puede ser compensada, por ejemplo, previendo una parte cilíndrica de mayor longitud de la caja de agua cilindro-semiesférica.
De manera general, la invención se aplica, no solamente a los generadores de vapor de los reactores nucleares con agua a presión con tubos en U o con tubos rectos, sino igualmente a cualquier intercambiador de calor que presente en su parte inferior, en posición de servicio, una caja de agua que tenga un fondo macizo entre unas aberturas de conexión o de acceso a la caja de agua.

Claims (8)

1. Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor dotado de una envoltura externa (2), generalmente cilíndrica, que tiene un eje (8) que constituye el eje del intercambiador de calor (1), en una disposición vertical cuando el intercambiador de calor (1) se halla en servicio, un haz (3) de tubos (9) que tienen unas partes rectas paralelas entre sí y al eje (8) del intercambiador de calor en el interior de la envoltura externa, por lo menos una placa tubular (4) que tiene unos orificios pasantes en los que están fijados los tubos (9) del haz (3) conectada a un extremo de la envoltura externa (2), por lo menos una caja de agua (5) que tiene una pared (6) de revolución alrededor del eje (8) del intercambiador de calor (1) fijado a la placa tubular (4) en la parte inferior del intercambiador de calor (1), por lo menos una abertura (15, 16) que atraviesa la pared de la caja de agua en una posición desplazada lateralmente con relación al eje (8) del intercambiador de calor (1), teniendo la pared (6) de la caja de agua (5) una superficie interna de la que una parte central (14a), situada alrededor del eje (8) del intercambiador de calor (1) constituye la superficie interna de un fondo macizo (14) del intercambiador de calor (1), caracterizado por el hecho de que, en la posición de servicio del intercambiador de calor (1), que tiene su eje (8) vertical, por lo menos un punto central (O) de la superficie del fondo macizo del intercambiador de calor (1) se halla al nivel más alto con relación al conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor (1) y el conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del fondo (14) está situado por encima de una superficie cónica (23), que tiene como vértice el punto central (O) al nivel más alto de la superficie interna (14a) del fondo (14), un eje paralelo al eje (8) del intercambiador de calor (1) y un semi-ángulo en el vértice de alrededor de 80º.
2. Intercambiador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a) del fondo (14) del generador de vapor está realizado en forma de un diedro que tiene una arista horizontal que pasa por el punto central (O) y dos partes planas inclinadas hacia la parte baja de un ángulo comprendido entre 0,5º y 10º con relación a un plano horizontal, desde la arista horizontal hacia la parte periférica de la superficie (14a) del fondo (14) según la cual desemboca por lo menos una abertura (15, 16).
3. Intercambiador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor (1) es un cono que tiene como vértice el punto central (O), por eje el eje (8) del generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice superior a 80º.
4. Intercambiador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor (1) es una superficie plana sensiblemente horizontal que pasa por el punto (O).
5. Intercambiador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a) del fondo (14) del generador de vapor es una superficie cilíndrica que tiene un eje horizontal que pasa por el eje (8) del generador de vapor, una de cuyas generatrices pasa por el punto central (O).
6. Intercambiador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor (1) es un casquete esférico que tiene como cima el punto (O) y un contorno externo tangente a unos bordes interiores de las aberturas (15, 16) que atraviesan la pared (6) de la caja de agua (5).
7. Intercambiador de calor, según la reivindicación 2, que constituye un generador de vapor que tiene un haz (3) de tubos (9) en U, una sola caja tubular (5) separada en dos compartimientos (5a, 5b) por una placa divisoria (17), dispuesta siguiendo un plano axial del intercambiador de calor (1) y que reposa sobre la superficie interna (14a) del fondo macizo (14) de la caja de agua, teniendo cada uno de los tubos (9) del haz (3) un primer extremo que atraviesa la placa tubular (4) para desembocar en un primer compartimiento de la caja de agua (5) y un segundo extremo encajado en una abertura que atraviesa la placa tubular (4), para desembocar en un segundo compartimiento de la caja de agua (5), caracterizado por el hecho de que la arista horizontal del diedro que pasa por el punto central (O) se halla en el plano axial según el cual queda dispuesta la placa divisoria (17), quedan dispuestas cada una de las partes inclinadas del diedro en uno de los compartimientos (5a, 5b) de la caja de agua (5) y constituyendo un fondo del compartimiento inclinado hacia la parte baja desde la arista horizontal del diedro hasta la periferia del fondo del compartimiento según la cual queda colocado el borde interior de por lo menos de un a abertura (15, 16) que atraviesa la pared (6) de la caja de agua (5).
8. Intercambiador de calor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, realizado en forma de un generador de vapor con tubos rectos, que presenta una primera y una segunda cajas de agua, quedando dispuesta la primera caja de agua (5') en la parte inferior del intercambiador de calor (1) con tubos rectos en la posición de servicio del intercambiador de calor (1), caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a) de la primera caja de agua situada en la parte inferior del intercambiador de calor (1) es plana o convexa.
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