Funciones del sistema

  1. Contener el núcleo del reactor y el refrigerante/moderador.
  2. Contener los componentes estructurales internos necesarios para obtener vapor de forma controlada y enviarlo a la turbina.
  3. Servir como barrera de alta integridad contra las fugas de sustancias radiactivas al pozo seco.
  4. Proporcionar un volumen inundable para asegurar la capacidad de enfriamiento del núcleo después de un Accidente de Pérdida de Refrigerante (LOCA).

Criterios de diseño funcionales

  1. La vasija fue diseñada para una vida útil de 40 años.
  2. Las estructuras soporte del núcleo y los componentes internos de la vasija deberán proporcionar una distribución adecuada de refrigerante en todas las condiciones previstas de funcionamiento normal. Esto permite la operación a potencia del núcleo sin daño al combustible, facilita las operaciones de recarga de combustible y las operaciones de inspección.

Seguridad

  1. El diseño geométrico de la vasija deberá proporcionar un volumen inundable dentro del cual se puede refrigerar el núcleo adecuadamente en caso de producirse una rotura de tubería externa a la vasija, dentro del Sistema de Suministro de Vapor Nuclear (NSSS).

Las estructuras soporte del núcleo y los componentes estructurales internos tendrán limitada su deformación para asegurar que las barras de control y los Sistemas de Refrigeración de Emergencia del Núcleo (ECCS) puedan realizar sus funciones de seguridad.

El diseño mecánico de los componentes estructurales internos será capaz de permitir una parada segura del reactor así como eliminar el calor residual.

La vasija y sus componentes estructurales internos están diseñados para mantener su integridad estructural durante operaciones normales, perturbaciones sísmicas y condiciones de Accidente Base de Diseño (DBA).

Especificaciones geométricas y materiales

Altura total de la vasija: 20.8 metros (819”)

Altura hasta la brida: 18.14 metros (714”)

Peso de la vasija vacía: 544.8 ton.

Peso de la tapa: 63.5 ton.

Volumen, incluyendo la tapa: 424.9 m³

Diámetro interior: 5.18 metros (204”)

Espesor del revestimiento: 0.31 cm

Material de revestimiento: acero inoxidable austenítico SS-304

Espesor de la pared: 12.7 cm (5”)

Espesor del fondo: 17.78 cm (7”)

Material base: acero al carbono con manganeso y molibdeno

Presión de diseño: 87.90 kg/cm2

Temperatura de diseño: 302 °C

Velocidad máxima de calentamiento y enfriamiento: 55 °C/h

Vida de diseño: 40 años

Componentes principales

La vasija está formada principalmente por: tapa, bridas de tapa y cuerpo, segmentos del cuerpo, fondo y faldón soporte.

Penetraciones de la vasija

Tenemos 25 penetraciones de diámetro grande que son:

  • Vapor principal (4)
  • Succión de recirculación (2)
  • Agua de alimentación (4)
  • Descarga de recirculación (10)
  • HPCS (1)
  • LPCS (1)
  • RHR/LPCI (3)

La vasija tiene 164 penetraciones de diámetro pequeño con base en su diseño, pero 5 están canceladas, por lo que se tienen 159, las cuales son:

  • RCIC (1)
  • Venteo (1)
  • Reserva (1)
  • Instrumentación de nivel (10)
  • Instrumentación bombas jet (2)
  • Dren (1)
  • Accionamiento de las barras de control (109)
  • ΔP del núcleo (1)
  • Detección de fugas en sellos (1)
  • Instrumentación nuclear (32)

Estructuras soporte del núcleo

  1. Envolvente del núcleo.
  2. Placa soporte de la envolvente del núcleo.
  3. Placa soporte del núcleo.
  4. Placa guía superior del núcleo.
  5. Pieza soporte del combustible.
  6. Tubos guía de las barras de control.
  7. Cilindro soporte de la envolvente.

Envolvente del núcleo

  • Separar el flujo ascendente a través del núcleo del descendente de la succión de recirculación.
  • Proporcionar un volumen inundable que permita refrigerar el núcleo.
  • Dar soporte lateral a la placa guía y a la placa soporte del núcleo.

Placa soporte de la envolvente del núcleo

Separa el área de succión de las bombas de recirculación del área inferior del núcleo y proporciona una superficie a las bombas jet y a la envolvente del núcleo.

Placa soporte del núcleo

Proporciona soporte a los combustibles periféricos, soporte lateral a tubos guía de barras de control y, por medio de los tubos guía, da soporte a las piezas soporte del combustible.

Placa guía superior del núcleo

Proporciona soporte superior a los elementos de combustible, a los tubos de instrumentación nuclear y a las fuentes neutrónicas.

Pieza soporte del combustible

Da soporte lateral a la parte inferior de los ensambles de combustible y transmite el peso al tubo guía de la barra de control. Además, tiene orificios para controlar el flujo que pasa a los ensambles.

Tubos guía de las barras de control

Proporcionan soporte lateral a las hojas y al limitador de velocidad de la barra; además, transmiten el peso del combustible y la pieza soporte del combustible al fondo de la vasija a través de los alojamientos del CRD.

Cilindro soporte de la envolvente

Proporciona soporte a la envolvente del núcleo. Está soldado a la placa soporte de la envolvente del núcleo.

Componentes internos

  1. Bombas de chorro.
  2. Tapa de la envolvente del núcleo.
  3. Separadores de vapor.
  4. Secadores de vapor.
  5. Distribuidores de agua de alimentación.
  6. Tubería sensora para presión diferencial del núcleo.
  7. Alojamientos y tubos guía de la instrumentación nuclear.
  8. Alojamientos de los mecanismos de accionamiento de las barras de control (CRD).
  9. Distribuidores del núcleo de alta y baja presión (HPCS/LPCS).
  10. Penetraciones del Sistema de Inyección de Refrigerante a Baja Presión (RHR modo LPCI).
  11. Drenaje del fondo de la vasija.

Bombas de chorro

Estas bombas producen un flujo forzado de refrigerante a través del núcleo para obtener una mayor potencia de la que se podría obtener con circulación natural.

Tapa de la envolvente del núcleo

Sirve para cerrar la envolvente del núcleo y obligar al vapor a pasar por los 130 separadores de humedad que están integrados en la tapa.

Separadores de vapor

Retiran la humedad del vapor proveniente del núcleo, enviándolo al secador con una calidad del 90%.

Secadores de vapor

Aumentan la calidad del vapor que proviene de los separadores hasta un 99.9% para enviarlo a la turbina con la menor cantidad de humedad posible y así evitar daños a las turbinas.

Distribuidores de agua de alimentación

Su función es evitar que el agua de alimentación (con temperatura menor a la de la vasija) golpee las paredes de la vasija; además permiten que el flujo a través del núcleo se mezcle adecuadamente para obtener temperaturas uniformes.

Tubería sensora para presión diferencial del núcleo

Estas tomas permiten medir la presión diferencial del núcleo, detectar roturas en los distribuidores de agua de alimentación y medir presión por debajo de la placa soporte del núcleo para la instrumentación de las bombas jet.

Alojamientos y tubos guía de la instrumentación nuclear

Proporcionan montaje adecuado para la instrumentación y evitan que se dañe por vibraciones ocasionadas por el flujo de las bombas jet.

Alojamientos de los mecanismos de accionamiento de las barras de control (CRD)

Proporcionan soporte vertical y lateral a los mecanismos del CRD; además, transmiten el peso de la barra de control, la pieza soporte del combustible y del elemento de combustible hasta el fondo de la vasija.

Distribuidores del núcleo de alta y baja presión (HPCS/LPCS)

Son dos anillos rociadores (uno para LPCS y otro para HPCS) que permiten esparcir el agua de manera adecuada por todo el núcleo en caso de LOCA.

Penetraciones del Sistema de Inyección de Refrigerante a Baja Presión (RHR modo LPCI)

El agua proveniente del RHR es enviada directamente hasta el núcleo, por dentro de la envolvente, para refrigerar el combustible en caso de accidente tipo LOCA.

Drenaje del fondo de la vasija

Permitirá vaciar la vasija en caso de ser necesario. Además, está conectado al sistema RWCU para la evacuación de impurezas que se puedan acumular en el fondo; otra función es evitar la estratificación del agua en el fondo de la vasija. Por último, en la pared de la tubería de esta penetración está montado un termopar para medir la temperatura.

Inundabilidad del núcleo

Ante un accidente de pérdida de refrigerante (LOCA) o un DBA, los sistemas de seguridad actuarán e inyectarán agua al núcleo. La sección en la que empieza a derramarse el agua a través de las bombas jet está a 2/3 de la altura del combustible, para asegurar que quedará inundado en esos 2/3. En condiciones de LOCA/DBA habrá más de un sistema de emergencia en operación, los cuales no se limitarán a inundar el núcleo solo a 2/3, sino que lo inundarán por completo.

Límites operacionales

  • Tasa de calentamiento/enfriamiento: no debe ser mayor a 55.5 °C/h para evitar sobrefatiga de la vasija del reactor debido a diferencias de temperatura grandes.
  • Diferencia de temperatura entre lazos de recirculación: la diferencia de temperatura de un lazo de recirculación con relación al otro en funcionamiento debe mantenerse menor de 27.7 °C.
  • Diferencia de temperatura entre domo y refrigerante: la diferencia de temperaturas entre la parte superior del espacio de vapor del domo y el refrigerante de la parte inferior de la vasija se debe mantener por debajo de 80 °C.

Relación con otros sistemas

Sistema de combustible y barras de control

El combustible y las barras de control se encuentran localizados en la región del núcleo y están soportados verticalmente por componentes internos de la vasija.

Sistema hidráulico de accionamiento de las barras de control (CRDH)

El sistema hidráulico de accionamiento de las barras de control proporciona agua como medio de enfriamiento y de potencia hidráulica para los mecanismos de accionamiento de las barras de control montados en los 109 alojamientos de la vasija.

Sistema de recirculación (RRC)

Este sistema proporciona circulación forzada del refrigerante para lograr una mayor potencia de la que se lograría bajo condiciones de circulación natural.

Sistema de suministro de vapor nuclear (NSSS)

Las cuatro líneas de vapor conducen el vapor desde la vasija del reactor hasta la turbina principal y otros consumos de vapor en la planta. Este sistema también proporciona protección contra sobrepresión de la vasija por medio de 10 válvulas de seguridad y alivio montadas sobre las líneas de vapor.

Sistema de condensado y agua de alimentación (COND/RFW)

El sistema de condensado y agua de alimentación suministra agua de gran pureza a la vasija del reactor manteniendo un nivel constante.

Sistema de enfriamiento del núcleo con el reactor aislado (RCIC)

Este sistema puede rociar agua desde la tapa de la vasija del reactor empleando una turbobomba, la cual tiene capacidad de operar aún con el reactor aislado.

Sistema de limpieza del agua del reactor (RWCU)

El sistema RWCU mantiene el refrigerante del reactor a una gran pureza y proporciona un medio de drenar agua de la vasija del reactor. La succión de este sistema se toma de los lazos de recirculación y del fondo de la vasija, y se regresa, ya limpio, a través del sistema de agua de alimentación.

Sistema de instrumentación de la vasija

La instrumentación de nivel, presión y flujo utiliza líneas que penetran la vasija del reactor. La instrumentación de temperatura del reactor usa termopares en termopozos en varias ubicaciones de la vasija.

Sistema de monitoreo neutrónico en arranque (SRNM)

Los tubos que alojan a los detectores SRNM penetran por el fondo de la vasija del reactor.

Sistema de monitoreo de rango de potencia local

Los tubos que alojan a los detectores LPRM se localizan dentro de la vasija del reactor.

Sistema de monitores de trazo y calibración (TIP)

Los detectores TIP pueden ser insertados en la región del núcleo del reactor para funciones de calibración.

Sistema de veneno líquido (SLC)

El sistema SLC inyecta una solución absorbente de neutrones (pentaborato de sodio) dentro de la vasija del reactor para apagar el reactor en el remoto caso de que no se puedan insertar las barras de control.

Sistema de aspersión del núcleo a alta y baja presión (HPCS y LPCS)

Estos sistemas proporcionan rocío al núcleo del reactor en el evento de un LOCA. El agua entra a la vasija del reactor vía los aspersores localizados dentro de la envolvente del núcleo por arriba de la placa guía superior.

Sistema de remoción de calor residual (RHR)

El modo de inyección de refrigerante a baja presión (LPCI) alimenta agua para enfriar el combustible en el caso de un LOCA, a través de penetraciones en la envolvente del núcleo.