APARATOS Y MÉTODOS PARA REEMPLAZAR UNA FUNDA TÉRMICA/CAJA EN FORMA DE T DE ASPERSIÓN DEL NÚCLEO EN UN REACTOR NUCLEAR
ANTECEDENTES DE LA I NVENCIÓN La presente invención se refiere a aparatos y métodos para reemplazar una funda térmica y caja en forma de T de aspersión del núcleo que forman parte de un sistema de aspersión del núcleo en un reactor nuclear y de manera particular se refiere al reemplazo de la caja en forma de T y una porción de la funda térmica de dentro del recipiente del reactor. En un reactor nuclear de agua en ebullición típico, se proporciona un sistema de aspersión del núcleo para evitar una excesiva temperatura de revestimiento de combustible en el caso de una pérdida o accidente de enfriador por la entrega de agua de enfriamiento a la región del núcleo del reactor. Un sistema de aspersión del núcleo comúnmente incluye una bomba de aspersión del núcleo para bombear agua a través de un sistema de tubería externo en comunicación con una boquilla que penetra la pared del recipiente del reactor. En el recipiente del reactor, la boquilla incluye una funda térmica que termina en una conexión en forma de T o caja en forma de T para entrega del agua de enfriamiento vía una tubería interna y sistema de boquilla al núcleo nuclear. Un par de sistemas redundantes se emplean comúnmente, cada uno incluye una boquilla de aspersión del núcleo que tiene una perforación de boquilla que penetra la pared el recipiente y un extremo de seguridad de la boquilla fuera de la pared del recipiente para conexión con la tubería de aspersión del núcleo externa a la pared del recipiente del reactor. En el lado interior de la pared del recipiente, existe una caja en forma de T que está soldada a la funda térmica en la perforación de la boquilla y cuya funda está, a su vez, soldada ai extremo de seguridad de la boquilla. Estas juntas soldadas son susceptibles de fracturarse. En el caso de que una o más de las soldaduras se fracturen , se compromete la integridad de la pared del recipiente. Aunque es posible eliminar el extremo de seguridad de la boquilla de una ubicación fuera de la pared del recipiente del reactor, sería necesario un tiempo de no funcionamiento y costos sustanciales e inaceptables para realizar esa tarea ya que la remoción externa del extremo de seguridad invariablemente requiere drenar el recipiente del reactor. Por lo tanto, se tiene una necesidad de proporcionar una conexión simple y confiable entre la tubería interna del sistema de aspersión del núcleo y el extremo de seguridad de la boquilla que se pueda utilizar para reemplazar ia caja en forma de T y la funda térmica sin eliminar y reemplazar el extremo de seguridad asociado manteniendo así la integridad de la pared del recipiente del reactor. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA I NVENCIÓN De conformidad con una modalidad preferida de la presente invención, se proporcionan aparatos y métodos para unir de manera mecánicamente una caja en forma de T de reemplazo y una porción de funda térmica a un extremo de seguridad de la boquilla de aspersión del núcleo existente dentro del recipiente del reactor. Para lograr lo anterior, y desde el interior de la pared del recipiente del reactor, la caja en forma de T existente, es decir, en existencia y una porción de la funda térmica se retiran primero de ia boquilla de aspersión del núcleo. Esto se puede lograr mediante un maquinado de descarga eléctrica subacuática (E.D.M. ). Una vez que se retira ia porción de la funda térmica, el extremo recién cortado de la funda térmica restante se maquina plano y perpendicular a ia perforación de la boquilla de manera que coincida con un conjunto de reemplazo comprendido de una caja en forma de T/funda térmica combinadas. Una hendidura anular también se maquina en el extremo restante de la funda térmica, preferiblemente a lo largo del diámetro interno de la funda térmica restante. Entonces, se inserta el conjunto de reemplazo de caja en forma de T/funda térmica en ia perforación de la boquilla para aseguramiento mecánico con la funda térmica restante, la invención se logra desde el interior del recipiente del reactor. Una arandela de sellado, preferiblemente una arandela Belleville, se intercploca entre extremos empalmados de la funda térmica de reemplazo y la funda térmica restante de manera que en el aseguramiento final la funda térmica de reemplazo y la funda térmica restante se colocan en compresión. Para asegurar de manera mecánicamente el conjunto de caja en forma de T/funda térmica en la perforación de la boquilla, un anillo que tiene una pluralidad de falanges separadas circunferencialmente que terminan en bridas dirigidas radialmente está asegurado, preferiblemente mediante empuje, al conjunto en un extremo del anillo opuesto a las bridas. De esta manera, la funda térmica de reemplazo se asegura en la boquilla de una forma que la longitud de las falanges del anillo se puede ajustar con relación a la funda térmica de reemplazo. Por ejemplo, el anillo se puede atornillar de manera roscada a y dentro de la funda térmica de reemplazo. Cuando la caja en forma de T/funda térmica y la arandela de reemplazo se insertan en la perforación de la boquilla, las bridas del anillo se montan sobre la porción de extremo de la funda térmica restante para acoplar en la hendidura. Al ajustar el anillo y la funda térmica de reemplazo con relación entre ellos, es decir, mediante atornillado de manera roscada, el aseguramiento entre la funda térmica de reemplazo y la funda térmica restante pone la arandela Belleville bajo compresión, así como porciones de la funda térmica de reemplazo y la funda térmica restante. Para asegurar las falanges con sus bridas a la hendidura, una funda de retención también se atornilla de manera roscada a la funda térmica de reemplazo y se extiende para sobreponer las falanges, evitando en el aseguramiento final, el movimiento radias de las bridas de las falanges en una dirección, por ejemplo, dirección radial hacia adentro, lejos de la hendidura. Una vez que las bridas de falange de anillo están fijas en la hendidura, la funda de retención se pone sobre la funda térmica de reemplazo para evitar su liberación mediante la rotación relativa.
Adicionalmente, una pluralidad de chavetas ajustables están colocadas entre la funda térmica de reemplazo y la perforación de la boquilla adyacente a la superficie de la pared interior del recipiente del reactor. Al ajustar las chavetas, la funda térmica de reemplazo es alineada de manera axial dentro de la perforación de la boquilla. Las chavetas también soportan el peso del conjunto de reemplazo de caja en forma de T/funda térmica de la pared del recipiente, minimizando así las tensiones de doblez en las falanges del anillo. Entonces, una cubierta de extremo se enrosca en el extremo abierto del alojamiento de la caja en forma de T comprimiendo un segundo anillo de sello Belleville entre la tapa y el alojamiento. Una función anti-rotación, tal como apilado, se puede emplear para finalmente asegurar la cubierta y la caja en forma de T entre ellas. En una modalidad preferida de conformidad con la presente invención, se proporciona un reactor nuclear que tiene una pared del recipiente del reactor y una boquilla que penetra la pared para entregar un fluido al reactor, la boquilla incluye una porción de extremo de una funda dentro de la boquilla y que tiene una hendidura, una conexión con tubería interna al recipiente del reactor, que comprende una funda térmica que se extiende desde el interior de la pared del recipiente del reactor y que tiene un extremo adyacente a la porción de extremo de la funda dentro de la boquilla, un anillo generalmente cilindrico que tiene una pluralidad de falanges separadas de manera circunferencial con bridas dirigidas de manera adyacente a un extremo de las mismas, las bridas se acoplan en la hendidura , el anillo está conectado a la funda térmica adyacente a un extremo de la misma opuesto a un extremo de anillo y una funda de retención asegurada a la funda térmica y que se extiende en las falanges para mantener las bridas en la hendidura. En una modalidad preferida adicional de conformidad con la presente invención, se proporciona un reactor nuclear que tiene una pared dei recipiente del reactor y una boquilla que penetra la pared para entregar un fluido dentro del reactor, la boquilla incluye una perforación de la boquilla y un extremo de seguridad de ia boquilla que tiene una funda térmica dentro de la perforación de la boquilla acoplado a una pieza adyacente al interior de la pared del recipiente, un método para reemplazar la pieza y una porción de la funda térmica del interior de la pared del recipiente del reactor, que comprende los pasos de retirar la pieza y una porción de la funda térmica del interior de la boquilla dejando una funda térmica restante dentro de la boquilla, el paso de retirar se logra desde el lado interior de la pared del recipiente del reactor, formando una hendidura en la funda térmica restante dentro de la perforación de la boquilla, insertar en la perforación de la boquilla desde el interior del recipiente del reactor una funda térmica de reemplazo, acoplar una porción de extremo de la funda térmica de reemplazo con una porción de extremo de la funda térmica restante y acoplar falanges separadas de manera circunferencial de una anillo aseguradas a la funda térmica de reemplazo en la hendidura para acoplar la funda térmica de reemplazo y la funda térmica restante existente entre ellas. BR EVE DESCRI PCIÓN DE LOS DIB UJOS La Figura 1 , es una vista transversal fragmentaria de una caja en forma de T de aspersión del núcleo y funda térmica reemplazados en la boquilla de aspersión del núcleo de conformidad con una modalidad preferida de la presente invención; La Figura 2, es una vista similar a la Figura 1 que ilustra la boquilla y funda térmica antes del reemplazo; y Las Figuras 3-5 ilustran una secuencia de pasos para reemplazar la funda térmica de la Figura 2 con un conjunto de caja en forma de T y funda térmica. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA I NVENCIÓN Con referencia ahora a los dibujos, particularmente a la Figura
1 , se ilustra una boquilla de aspersión del núcleo, generalmente designada con 10, para un reactor nuclear, cuya pared del recipiente se muestra con 12. La boquilla de aspersión del núcleo 10 de la
Figura 1 ilustra la boquilla después del reemplazo de la porción de la funda térmica previamente empleada para pasar agua de enfriamiento de la tubería externa aspersión del núcleo del recipiente a través del extremo de seguridad de la boquilla 14 y la pared del recipiente 12 a la tubería de aspersión del núcleo dentro de la pared del recipiente. De manera más particular, la caja en forma de T 54 y la funda térmica 56 abajo descritas con referencia a la Figura 2, son reemplazadas por un conjunto de caja en forma de T/funda térmica 16 como se ilustra en la Figura 1 desde el interior de la pared del recipiente. El conjunto de reemplazo está conectado de manera mecánica con el extremo de seguridad de la boquilla 14 dentro de la perforación de la boquilla 15. Como se ilustra, la pared del recipiente 12 incluye como parte de la boquilla de aspersión del núcleo 10 un tubo que se proyecta de manera lateral 18 al cual está soldado el extremo de seguridad 14. El extremo de seguridad 14 incluye un tubo cilindrico o funda térmica restante 20 de la funda térmica previamente existente en la boquilla 10. Particularmente, la caja en forma de T/funda térmica incluye una unión en forma de T o conexión en forma de T 22 la cual , en conjunto final, está adyacente al interior de la pared del recipiente 12. La caja en forma de T incluye un par de pasajes laterales 24 para conexión con tubería que se extiende en el interior de la pared del recipiente aproximadamente 90° en direcciones opuestas de la caja en forma de T. La tubería, por supuesto, conecta el agua de enfriamiento suministrada a través de la boquilla de aspersión del núcleo 10 a la tubería interna del sistema de aspersión del núcleo. La caja en forma de T 22 forma un cuello que se reduce a una funda térmica de reemplazo de menor diámetro 26 que termina en un extremo externo dentro de la perforación de la boquilla en una contraperforación 28. La funda térmica 26 incluye porciones roscadas separadas de manera axial ae diámetro escalonado 30 y 32 a lo largo de superficies de pared interior. La funda térmica 26 tiene un tamaño para recibir la porción de extremo de la funda térmica restante 20 en la contraperforaciópi 2S Un sello 43, preferiblemente una arandela de Belleville, está colocado entre los extremos opuestos de la funda térmica de reemplazo 26 y la funda térmica restante 20 de manera que la arandela de Belleville 34 es comprimida, proporcionando porciones de la funda térmica restante 20 y la funda térmica de reemplazo 26 en compresión. Para mantener la funda térmica 26 acoplada de manera mecánica a la funda térmica restante 20, una hendidura 36 (Figuras 3 y 4) se proporciona a io largo de la superficie de pared interior de ia funda térmica restante 20 separada atrás desde su extremo. Un anillo 38 que comprende una funda cilindrica que tiene una pluralidad de falanges 40 adyacente a un extremo y una porción roscada externamente 42 adyacente a un extremo opuesto está roscada a io largo de las roscas 30 dentro de (a funda térmica de reemplazo 26. Se apreciará que con bridas dirigidas radialmente 44 en los extremos de las falanges 40 acopladas en la hendidura 36, el conjunto de caja en forma de T/funda térmica 16 se mantiene unido mecánicamente a la funda térmica restante 20. Para mantener las falanges 40 con las bridas 44 acopladas en la hendidura 36, una funda de retención 46 roscada externamente en un extremo es recibida dentro dei anillo 38. Se apreciará que ai roscar tá funda de retención 46 a io largo de ias roscas interiores 32 de ia funda térmica de reemplazo 26, et extremo opuesto de (a funda de retención 46 se coloca sobre ias falanges 40, evitando que tas bridas de las falanges 44 sean removidas dentro de la hendidura 36. Una cubierta 50 también está asegurada al extremo abierto de la caja en forma de T 22 y una arandela de sello, preferiblemente, una arandela de resorte Belleville 52, está colocada entre la cubierta y el extremo de la caja en forma de T. El anillo 38 está pr feriblemente formado de inconel. El inconel tiene un coeficiente de expansión menos que el del acero. La funda térmica restante 20 y la funda térmica de reemplazo 26 están formadas de acero. Por to tanto, cuando el sistema se calienta, el anillo no se expandirá tanto como la funda térmica restante 20 y la funda térmica de reemplazo 26. La arandela de Bellevrlle 34 también está formada de inconel. Por lo tanto, a temperatura, la arandela de Belleville 34 se coloca bajo compresión adicional mejorando deseablemente su capacidad de sellado y proporcionando acoplamiento térmico a temperatura al acomodar las diferencias en expansión térmica entre los materiates de los componentes. Con referencia ahora a las Figuras 2-5, la manera de reemplazar ia caja en forma de T/funda térmica existentes con el conjunto de caja e forma de T/funda térmica 16 se explicará a continuación. La caja en forma de T existente 54 y una porción de la funda térmica 56 son primero retiradas como se muestra en las Figuras 2 y 3 de ta boquilla de aspersión det núcleo empleando maquinado de descarga eléctrica subacuática convencional, dejando un extremo restante 58 (Figura 3) de la funda térmica. Esto se logra de manera subacuática y desde el interior del recipiente del reactor. La porción de extremo recién cortada 58 de la funda térmica restante se prepara entonces para acoplar con el forjado de la caja en forma de T/funda térmica de reemplazo. Primero, el extremo de la funda térmica restante 20 se maquina plana y perpendicular a la perforación de la funda térmica. Adicionalmente, la hendidura anular 36 se forma maquinando a lo largo del diámetro interior de la funda térmica restante 20 a una distancia especificada desde su porción de extremo 58. Como es evidente, la hendidura 36 proporciona la conexión de acoplamiento con las bridas de las falanges 44 del anillo para formar la unión mecánica entre la funda térmica restante 20 y el conjunto de reemplazo de caja en forma de T/funda térmica 16 y cuya unión es suficiente para soportar la carga axial entre la misma. Después, el anillo 38 se atornilla de manera roscada en el conjunto de reemplazo de la caja en forma de T/funda térmica. Se apreciará que la acción de roscado entre el anillo 38 y la funda térmica 26 a lo largo de las roscas 30 proporciona un ajuste de longitud entre las falanges del anillo 40 y la interfaz de sello de la caja en forma de T/extremo de funda térmica y la porción de extremo de la funda térmica restante 58. Una arandela de sello, preferiblemente un sello de resorte Belleville 60, está provista en el extremo de la funda térmica de reemplazo 26 y todo en conjunto es insertado desde el interior de la pared del recipiente 12 en la perforación de la boquilla 15 de manera que la contraperforación 28 de la funda térmica de reemplazo 26 recibe la porción de extremo de la funda térmica restante 58. La arandela de resorte Belleville 60 se encuentra entre las caras de extremo opuesto de lia funda térmica restante 20 y la funda térmica de reemplazo 26. También, conforme se inserta la funda térmica de reemplazo 26 para recibir la porción de extremo 58 de la funda térmica restante 20, las bridas 44 de las falanges 40 se acoplan en fa hendidura 36 para retener de manera mecánica las partes en el conjunto. La arandela de resorte Belleville 60 proporciona carga de compresión en porciones de cada una de la funda térmica restante 20 y la funda térmica de reemplazo 26. Para mantener la funda térmica de reemplazo 26 y la funda térmica restante 20 acopladas de manera mecánica entre ellas, la funda de retención 46 se inserta a través del extremo opuesto de ia caja en forma de T y se rosca a lo largo de ias roscas 32 de la funda térmica de reemplazo 26. Se apreciará que el extremo opuesto de fa funda de retención avanza y se coloca de manera radial sobre las superficies internas de las falanges 40 en donde las bridas 44 de las falanges se mantienen en la hendidura 36. Los extremos de las falanges 40 están ahusadas para facilitar su inserción axial a través del extremo de la funda térmica restante 20. De esta manera, ias falanges 40 se inclinan inicialmente de manera radial hacia adentro para que pasen a lo largo de la superficie interior de la funda térmica restante 20 y entonces son flexionadas de manera elástica y radial hacia fuera para acoplar ias bridas 44 en la hendidura 36. La funda de retención se gira en posición usando una llave de apretar tuercas u otra herramienta adecuada y después se fija contra la rotación , por ejemplo, apilando a la funda térmica de reemplazo 26, para evitar la rotación inadvertida y posible remoción.
-¿r El conjunto de reemplazo de caja en forma de T/funda térmica 16 está soportado dentro de la perforación de la boquilla mediante tres o cuatro bloques de chavetas ajustables y separados de manera equidistante 62. Cada bloque de chavetas 62 comprende una abrazadera 64, una chaveta 66 y un gato 68. Al ajustar adecuadamente los gatos que activan las chavetas, el conjunto insertado se puede centrar cara a cara con la funda térmica restante 20. De esta manera, los bloques de chavetas mantienen una alineación axial del conjunto con la funda térmica y minimizan las tensiones de doblez de las falanges del anillo. También, al usar los bloques de chavetas 62, el maquinado o medición en campo no son necesarios para asegurar un ajuste adecuado en la boquilla de aspersión del núcleo 10. Finalmente, la tapa de extremo 50 se enrosca en el extremo abierto de la caja en forma de T. Otro anillo de sello Belleville 52 está colocado preferiblemente entre la tapa de extremo de cierre 50 y la caja en forma de T 22 para evitar que se afloje la tapa de cierre 50. Aunque la invención se ha descrito en relación con lo que actualmente se considera ser la modalidad más práctica y preferida, se debe comprender que la invención no debe estar limitada a la modalidad descrita, sino por el contrario, pretende cubrir varias modificaciones y configuraciones diferentes incluidas dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas.