La presente invención tiene por objeto un dispositivo de filtrado para ser utilizado en las operaciones de eliminación y caracterización de partículas extrañas (debris) que pudieran existir en los canales de los elementos de combustible o en sus filtros, en un proceso de forma segura, que se utiliza en instalaciones de generación de energía eléctrica a partir de reacciones nucleares, y que comprende en un conjunto unificado un grupo de filtrado en varias etapas, una bomba de succión, medios de monitorización de la colocación de los canales en la zona de aspiración, un dispositivo de monitorización del filtro de la primera etapa, y medios de monitorización de los caudales y presiones en los distintos elementos, y un arco de soporte con una argolla de sujeción aproximadamente en la vertical de su centro de gravedad.

Antecedentes y estado de la técnica

Los filtros son conocidos desde mucho tiempo atrás, y su función es retener partículas para evitar que se mantengan en un fluido y no pasen a etapas posteriores en las que dichas partículas pueden resultar perjudiciales, y no retornen a la instalación correspondiente en el caso de una recirculación.

Los filtros habituales de piscinas domésticas, deportivas o de entretenimiento están formadas normalmente por un prefiltro con un tamaño de malla de 2-4 mm, y posteriormente un filtro de arena.

1 Entre el prefiltro y el filtro se sitúa una bomba de impulsión que genera una depresión aguas arriba y una sobrepresión aguas debajo de la bomba. Las partículas de un tamaño mayor que el tamaño de malla son retenidas en el prefiltro, y las de menor tamaño en el filtro de arena.

El tamaño de partícula retenido por el filtro de arena es de excesivamente grueso para su aplicación en instalaciones nucleares, del orden de décimas o milésimas de milímetro.

Cuando se ha de obtener un filtrado más riguroso y eficaz, en que los tamaños de partícula sean más pequeños, por ejemplo en el orden de mieras, es necesario emplear filtros capaces de retener esos tamaños, por ejemplo filtros de cartucho.

Una de las finalidades de la limpieza de los canales es la de eliminar todo tipo de partículas, cualquiera que sea su tamaño. Las muy elevadas presiones y velocidades del flujo de los fluidos en el circuito de agua y vapor en una central hacen que pequeñas partículas se conviertan en verdaderos proyectiles que, de modo que puedan dañar alguno de los componentes y aumentar la corrosión .

Se pretende, por tante, minimizar los riesgos derivados de la existencia de dichas partículas mediante su eliminación.

Los canales son unos cuerpos de soporte que alojan en su interior los elementos de combustible, y que están dotados en al menos una de sus partes superior e inferior de un medio de filtrado, con tamaño de malla del orden de milímetros. En esta explicación, denominamos canal al conjunto de la envoltura con el combustible y los elementos de sujeción correspondientes.

Así, los canales ya utilizados o los que van a ser utilizados se someten a un procedimiento de limpieza.

2 Los canales forman una envoltura tubular de los elementos de combustible, de modo que la absorción de agua por su extremo inferior implica caudal que atraviesa todo el canal . Se han descrito distintos elementos de limpieza de los canales. http://www.westinqhousenuclear.eom/Portals/0/operatinq%20pla nt%20s erv¡ces/fuel/Fuel%20Outaoe%20and%20F¡eld%20Services/NS-FS- 0187%20Fuel%20Assemblv%20Suction%20Tool%20FAST.pdf describe un conjunto de filtrado provisto de una pluralidad de unidades de filtrado, con retención de partículas mayores de 80 μηι; los residuos pueden ser transferidos a otra unidad para su monitorización. http://www.snqc.es/en/enusa/nuclear-fuel-hiqh-efficiency-ult rasonic- cleaninq-system/ describe un filtro para le limpieza de combustible que se utilizó para eliminar productos de la corrosión en las recargas de las centrales de Vandellós y Aseó, en España. Comprende un conjunto de elementos de filtrado, así como caudalímetros, manómetros, termocontactos y detectores de radicación gamma. httD://us.areva.com/home/liblocal/docs/Cataloo/BWR/AN P U 161 V4 1 1 ENG ultrasonic.pdf muestra un conjunto de limpieza de elementos de combustible mediante ultrasonidos, que comprende un conjunto de filtros. Estos filtros descritos no tienen ningún sistema de monitorización visual en línea de las partículas obtenidas; además, no comprenden un prefiltro o filtro de cesta que pueda ser operado desde el exterior para la apertura de la cubierta y retirada de la cesta y/o su contenido.

Descripción de la invención

La invención que se propone consiste en un conjunto de filtrado formado por una unidad sumergible y una unidad de control de uso en la limpieza de los canales con los elementos de combustible y también para realizar

3 una aspiración puntual localizada. Está formado por los siguientes elementos:

• Un bastidor portador, con una estructura de enganche a una grúa, dispuesta en su parte superior

De manera preferente, dicha estructura de enganche está provista de una argolla central situada aproximadamente en la vertical de su centro de gravedad. No obstante, la invención podrá emplear también estructuras de enganche provistas de dos o más puntos de enganche para una mejor estabilidad;

• Un conducto receptor, con dos embocaduras;

o una primera embocadura que forma un acoplamiento para el canal portador de los elementos de combustible; y o una segunda embocadura con un acoplamiento de manguera; en el que puede seleccionarse cuál de las embocaduras es la embocadura activa;

• Un cuerpo de soporte de un prefiltro o filtro de cesta, teniendo dicho prefiltro o filtro de cesta un tamaño de malla normalmente de entre 50 μηη y 200 μηι, particularmente de 100 μηι .

• Un cuerpo portador de un filtro de cartucho, en el que dicho cartucho tiene un tamaño de malla normalmente de entre 0,1 μηη (mieras) y 20 μηι, particularmente entre 0,2 μηη y 10 μηι, y más particularmente de 0,2 μηι;

• Una bomba de aspiración/impulsión;

El cuerpo de soporte del prefiltro está provisto de una cubierta articulada a dicho cuerpo y de un medio de apertura remota comandado por la unidad de control; en particular, la cubierta articulada está provista de una porción proyectada hacia el exterior y sobreelevada respecto a dicha cubierta, estando el extremo de dicha porción unido a uno de los extremos de un pistón o cilindro neumático (que puede también un extensor hidráulico o mecánico). Al retraerse el pistón, disminuyendo su longitud, la porción de la cubierta exterior a la articulación es atraída hacia abajo (posición en que la abertura del filtro de cesta está orientada hacia arriba), y con ello se

4 fuerza el giro de la cubierta alrededor del eje de articulación, elevando dicha cubierta y permitiendo el acceso al filtro de cesta. Debe entenderse que, si el pistón estuviera situado en la parte superior de la cubierta, se invertiría la acción de retracción por la de extensión sin diferencias operativas.

Al estar la porción proyectada hacia el exterior a la que se une el medio de accionamiento, y particularmente el pistón, no habrá interferencia entre dicho medio de accionamiento (el pistón) y el propio cuerpo de soporte y dicha porción proyectada o dicho medio de accionamiento. De este modo, la apertura de la cubierta puede ser completa.

La cubierta del cuerpo de soporte del prefiltro está provista de al menos un proyector de luz y de una cámara de toma de imágenes ópticas del filtro de cesta, de modo que pueda monitorizarse en tiempo real la naturaleza de las partículas retenidas en él. Está previsto que el proyector de luz pueda emitir, según distintas opciones en distintas longitudes de onda, y que, del mismo modo, la cámara de toma de imágenes pueda ser selectivo o captar únicamente un espectro limitado de longitudes de onda.

El cuerpo de soporte del prefiltro, así como otras partes del conjunto de filtración, puede estar también provisto de distintos sensores o captadores, tales como sensores de radiación, manómetros, caudalímetros, termómetros, etc.

El cuerpo portador del filtro de cartucho está también provisto de una cubierta articulada a dicho cuerpo portador, con un medio de apertura remota también comandado por la unidad de control, de modo semejante a cómo opera el cuerpo de soporte del prefiltro.

El bastidor está formado por una base formada generalmente por un cuerpo perimetral tubular y un conjunto de travesaños de unión entre distintas zonas de dicho cuerpo, sobre el cual posiblemente se dispone una

5 plataforma de apoyo; además, conforme a una realización preferente, se sitúa una envoltura tubular de protección sustancialmente paralela al cuerpo perimetral tubular que forma la base, y a una cierta altura y separación de la base, estando dicha envoltura tubular de protección sustentada por pilares. La base estará normalmente provista de un conjunto de pies de apoyo sobre los que se sitúan los distintos elementos.

El bastidor comprende una torre que tiene dos funciones:

Proteger el cuerpo de la bomba; y

Sujetar una argolla de elevación del conjunto con una grúa.

Además, dicha torre puede sustentar elementos adicionales, tales como elementos de iluminación, cámaras de toma de imágenes u otros.

La primera embocadura será distinta en función de la geometría del canal correspondiente que se sitúe sobre ella. Por ello, dicha primera embocadura, es desmontable y sustituible, de modo que pueda ser utilizable con distintas geometrías de canal . Podrá tener una válvula de cierre de modo que quede normalmente cerrada cuando no esté conectado el canal, o se esté utilizando la segunda embocadura. La primera embocadura está orientada hacia arriba y es divergente, para un perfecto ajuste.

La segunda embocadura está provista de un acoplamiento de manguera con una válvula de cierre para la posible aspiración localizada.

El sistema comprende un conjunto de válvulas anti-retorno y válvulas de drenaje, de modo que el sistema esté dotado de las máximas condiciones de segundad. Las válvulas de drenaje están situadas en al menos la parte baja del prefiltro o filtro de cesta, del filtro de cartucho y de la bomba, y/o en las conducciones inferiores. Estas válvulas de drenaje quedan abiertas en ausencia de succión, con el sistema pasivo, cerrándose cuando la bomba es activada y crea una depresión en el interior del sistema. Cuando la

6 unidad sumergida debe sacarse de la piscina, obviamente con la bomba parada, las válvulas de drenaje estarán abiertas y el agua contenida en el interior caerá por gravedad, minimizando así el grado de contaminación de los distintos elementos que componen la unidad, y facilitando la descontaminación, cuando sea necesario.

La primera embocadura que forma un acoplamiento para el canal portador de los elementos de combustible tiene sensores de proximidad y/o de apoyo del canal en dicha embocadura.

Además, el conducto receptor está provisto de un apoyo, normalmente en la base de la estructura, con una célula de carga. Esta célula de carga permitirá conocer las fuerzas que el canal, que se mantiene sustentado por una grúa en la operación de filtrado, ejerce sobre el acoplamiento, facilitando así el control de la maniobra de la grúa.

Breve descripción de los dibujos

Con objeto de ¡lustrar la explicación que va a seguir, adjuntamos cinco hojas de dibujos, en las que en cinco figuras se representa, a título de ejemplo y sin carácter limitativo, la esencia de la presente invención, y en las que puede observarse lo siguiente :

La figura 1 muestra una vista esquemática en alzado del conjunto de filtrado de agua de piscinas de instalaciones nucleares, de la invención;

La figura 2 muestra una vista esquemática desde arriba del conjunto de filtrado de la figura 1;

La figura 3 muestra una vista esquemática detallada del soporte del filtro de cesta con la tapa cerrada;

La figura 4 muestra una vista esquemática detallada del soporte del filtro de cesta con la tapa abierta; y

La figura 5 muestra un diagrama del conjunto de elementos del soporte de las figuras anteriores.

7 Descripción detallada de los modos de realización de la invención

La invención que se describe se refiere a un conjunto de filtrado de canales de elementos combustibles en piscinas de almacenamiento de instalaciones nucleares, , así como una unidad de control de dicho conjunto, en el que el conjunto de filtrado se sumerge en la piscina para su operación y se puede extraer para su limpieza y tratamiento, una vez terminada la operación correspondiente.

Este conjunto de filtrado opera vinculado a una unidad de control a la cual se conectan los distintos elementos de operación mediante cables y conducciones de presión neumática o hidráulica.

El conjunto de filtrado está formado por los siguientes elementos principales :

• Un bastidor portador (1);

• Un conducto receptor (2);

• Un prefiltro o filtro de cesta (3);

• Un filtro de cartucho (4); y

• Una bomba (5).

El bastidor portador (1) comprende normalmente una base (17) provista de unos pies de apoyo (11), pudiendo ser dicha base (17) una plataforma de apoyo o un cuerpo perimetral tubular con un conjunto de travesaños de unión, o una combinación de ambos.

Está previsto que sobre dicha base (17) esté dispuesta, a una cierta distancia, preferentemente de entre 0,5 m y 1 m, una envoltura tubular (13) de protección del conjunto de elementos, que está en una posición sustancialmente paralela al perímetro de la base (17). Según una realización particular, la envoltura tubular (13) está unida a la base (17) por medio de pilares (12).

8 De acuerdo con la realización representada, el bastidor portador está provisto también de una estructura de enganche (14). Esta estructura de enganche (14) comprende una o más zonas de anclaje (15) de un lazo de elevación (16), pudiendo dicho lazo ser una argolla, un gancho, una cinta o un cable, susceptibles de ser enganchados en el gancho de una grúa.

El conducto receptor (2) tiene al menos un acoplamiento (21) para un soporte de apoyo (22) de un canal portador de elementos de combustible. Debido a que la geometría de los canales portadores de los elementos de combustible puede ser distinta según la central de la que se trate, para que el conjunto de filtración de la invención pueda ser fácilmente adaptable a cualquier central, se ha previsto que el soporte de apoyo (22) sea desmontable y sustituible.

El soporte de apoyo (22) está provisto de uno o más sensores, tales como sensores de proximidad o sensores de contacto, que permitirán conocer en tiempo real el estado del acoplamiento, y en definitiva, permitirá decidir si la grúa tiene que producir una variación de la posición, lateral o en altura, de dicho canal, evitando deterioros en dicho soporte en el conducto receptor (2) o en la conducción (primera conducción 24) que lo une al prefiltro o filtro de cesta (3). Además, el soporte de apoyo (22) o la primera conducción (24) está provisto de un medio de apoyo sobre la base (17) del bastidor portador (1) y comprende una célula de carga (51) que permite su monitorización en la unidad de control, permitiendo actuar en tiempo real sobre la grúa de sustentación del canal cuando sea requerido, por ejemplo cuando la fuerza ejercida por el canal sobre su acoplamiento supera un determinado valor de consigna.

Está previsto también que el conducto receptor tenga una toma directa (23) de una manguera, y un medio de selección, que en función del origen en el conducto receptor (2) del fluido que ha de filtrarse puede seleccionarse una u otra entrada. El conducto receptor (2) comprende una primera conducción (24) que lo conecta con un prefiltro o filtro de cesta (3). Dicho prefiltro o filtro de cesta (3) está formado por una cavidad (62), normalmente cilindrica, cuyo interior comprende una cesta que constituye el prefiltro, con un tamaño de malla de entre 50 μιτι y 200 μηι, particularmente de 100 μηι. La cavidad (62) del prefiltro o filtro de cesta (3) está provista de una cubierta (31) practicable. También, la cavidad (62) del prefiltro o filtro de cesta (3) está provista de un soporte (33) de un eje de articulación (34) de la cubierta (31) respecto a dicha cavidad (62) . A su vez, la cubierta (31) está provista de una porción del cuerpo discoidal que la forma, que se extiende hacia afuera respecto a su centro, y comprende una proyección (35) con una porción vertical (36) y una porción horizontal (37) que se acopla a un dispositivo extensor, normalmente un cilindro o pistón neumático (38). El cilindro o pistón neumático (38) tiene una parte fija (39) unida a la estructura, y consecuentemente al cuerpo de la cavidad (62), y una parte móvil (61), que es la que está unida a la porción horizontal de la proyección (35). De acuerdo con la configuración representada, el accionamiento del cilindro o pistón neumático (38) permite al menos una posición de extensión máxima, en la que la cubierta (31) está apoyada sobre la cavidad (62) y dicha cavidad está cerrada, y una posición de extensión mínima en la que la cubierta está abatida y la cavidad abierta.

Puesto que las partículas de mayor tamaño son las que exigen una mayor atención y son las que van a ser retenidas por el prefiltro, la cubierta (31) está provista de al menos una cámara de visualizacion y de un dispositivo de iluminación dispuestos en un correspondiente soporte (32).

De este modo puede monitorizarse el estado del contenido del filtro de cesta o prefiltro, y determinar los momentos en que debe actuarse para su extracción o tratamiento.

La estructura de enganche (14) comprende también preferentemente un dispositivo de iluminación (41) y/o una cámara de visualizacion .

10 De la cavidad (62) del prefiltro o filtro de cesta (3) sale una conducción (34) que la une con el filtro de cartucho (4), y del filtro de cartucho (4) una conducción que la une con la bomba (5). El filtro de cartucho tiene también una cubierta practicable por medio de un accionamiento, normalmente neumático (52) para la inserción o extracción de cartuchos de filtración. El filtro de cartucho (4) tiene un tamaño de malla de entre 0,1 μιτι y 20 μηι, particularmente entre 0,2 μηη y 10 μηι, y más particularmente de 0,2 μηι;

El conjunto de filtrado está provisto en distintos puntos de su circuito de un conjunto de elementos de control, tales como manómetros (71), válvulas (72), caudalímetros, termómetros, y otros sensores, por ejemplo sensores de radiación X o gamma.

El conjunto comprende válvulas de drenaje en los elementos que así lo requieren, por ejemplo , en la parte baja del prefiltro o filtro de cesta, del filtro de cartucho, de la bomba y/o de los conductos que unen dichos elementos, de modo que dichas válvulas de drenaje son pasivas y están abiertas, a menos que se produzca una depresión en el interior del sistema debido al accionamiento de la bomba (5).

Todos los elementos de gobierno (apertura y cierre de la cubierta 31 dispositivos de iluminación, apertura y cierre de válvulas y accionamiento de la bomba 5), de control y monitorización (sensores y medidores), están provistos de una conexión por cable que los conecta con la unidad de control. De modo preferente, las conexiones de los distintos elementos están agrupadas en uno o varios conectores, de modo que se minimice el número de cables entre la unidad sumergible y la unidad de control.

La unidad de control, en combinación con los accionamientos de los distintos elementos, comprende medios de regulación de dichos elementos de la unidad sumergible, de los que podemos destacar:

11 La velocidad de apertura/cierre de las tapa o cubierta del prefiltro. Esta velocidad dependerá, entre otros factores, de la profundidad a la que se sitúe dicha unidad sumergible, y consecuentemente de la presión a la que está sometida;

La velocidad de apertura/cierre de la tapa o cubierta del filtro de cartucho;

La velocidad de giro de la bomba, mediante un variador de frecuencia;

La apertura o cierre de cada una de las válvulas;

El accionamiento de los medios de iluminación;

La activación de la toma de imágenes.

La variación de cualquier aspecto de la invención que no altere el objeto fundamental descrito debe entenderse comprendida dentro del ámbito de protección, y en particular la sustitución de alguno de los elementos por otros funcional y/o estructuralmente equivalentes, que no afecten a la esencia de lo aquí descrito.

12