SOLUCIÓN DE SELLADO DE LAS COLUMNAS DE TERMOPARES

SOLUCIÓN DE SELLADO DE LAS COLUMNAS DE TERMOPARES EN
REACTORES ASCÓ 1 y 2 con WESTINGHOUSE CETNA®
INTRODUCCIÓN
Como respuesta a los problemas ocasionales con el sellado de las columnas de
termopares en el proceso de montaje de la cabeza sobre el reactor, WESTINGHOUSE ha
diseñado y desarrollado la versión 3 (V3 ) Core Exit Termocouple Nozzle Assembly (
CETNA ®), como un reemplazo para los diseños originales anteriores de cierre con
junta cónica (Cono-seal) para las penetraciones de la cabeza del reactor.
Existen 2 opciones básicas de configuración CETNA de Westinghouse:
a) Estándar CETNA (la V3 CETNA - configuración bridada), que se muestra en la
Figura 1 ,
Consiste en conjunto de nueva cajera de sello CETNA (que sustituye solo la brida
superior – “macho”) que se instala sobre la brida inferior “hembra” existente
con la junta cónica existente. El conjunto con la abrazadera articulada y sello
cónico inferior se instala mientras la cabeza está en el área de stand, de una sola
vez y por vida de la central, siempre y cuando este montaje se realice
correctamente.
b) La V 3 CETNA con Sello “Canopy” a soldar (CSW CETNA) , que se muestra en
la figura 2 ,
Esta configuración - Canopy Seal Weld CETNA , elimina la abrazadera
articulada y sello cónico inferior, sustituyendo la brida hembra existente con una
pieza nueva (cajera HPA). En las cabezas existentes esto implica el corte de
sello “canopy” y su restitución una vez montada la pieza (HPA) nueva. El corte y
la soldadura son operaciones de una sola vez. En cabezas de nueva generación
esta configuración es recomendable pero en las existentes cabezas la operación
de corte y soldadura de la soldadura Canopy en planta puede resultar costosa.
Las dos soluciones utilizan el mismo principio básico de sellado.
El corazón del diseño es un conjunto portador de sello patentado con una serie de juntas
en forma de anillos de grafoil que se comprime contra las superficies en la columna de
los termopares mediante una tuerca y collar de compresión. De esta manera el sellado se
forma en todas direcciones simultáneamente por medio de anillos de grafoil.
Adicionalmente, la compresión “positiva” aumenta con la subida de presión en el
sistema de refrigerante del primario.
FIGURA 1
FIGURA 2
Ventajas del diseño CETNA
-
El diseño CETNA reduce de manera significativa el tiempo de montaje . Una
persona puede montar el CETNA , pero la experiencia de campo real indica que
es recomendable que dos personas deben ser asignadas a la tarea.
-
El diseño reduce significativamente la exposición - man rem . Reducción del
tiempo de montaje se traduce en una reducción proporcional de la exposición
radiológica ocupacional. Como la taza de radiación en la brida de los cono-seals
puede alcanzar un valor importante, se puede lograr una reducción significativa
en la dosis recibida por los operarios en comparación con diseños de sellos
alternativos.
-
El diseño CETNA simplifica la instalación. La cajera en ambas variantes
(bridada o canopy soldado) se monta una sola vez con la cabeza en la zona de
acopio (stand).
-
El diseño CETNA ha demostrado ser el más confiable y libre de fugas de
cualquier diseño anterior. El CETNA utiliza juntas de grafitoespecial en lugar de
juntas metálicas utilizadas en el diseño Conoseal. Para sellar adecuadamente,
juntas metálicas requieren una superficie de sellado casi perfecto que está libre
de rasguños y / o imperfecciones. El material de grafito que se usa en el diseño
CETNA tiende a " acomodarse" en y alrededor de los arañazos y las
imperfecciones superficiales en la superficie de sellado proporcionando un sello
a prueba de fugas.
-
La experiencia de campo y las pruebas han demostrado que la versión 3 CETNA
puede sellar y permanecer sin fugas en las columnas de termopares (CET) que
presentan defectos como se describe a continuación.
-rasguñado la superficie de sellado
El diseño CETNA puede acomodar arañazos en la superficie de sellado de
la columna CET de hasta 0,10 mm de profundidad.
-caso con la Columna CET ligeramente doblada
El conjunto de portador de sello "flotante " que se utiliza en la Versión 3
CETNA así como la selección de material de sellado permite sellar en una
columna doblada para un ángulo de desalineación de hasta 0,8 grados de
la vertical.
-Superficie de sellado de tamaño inferior
El diámetro mínimo de la superficie de sellado en la columna de
termopares es 2,091 pulgadas [ 53,11 mm] . Sin embargo el diseño
CETNA estándar es capaz de sellar en un diámetro de 2,086 pulgadas
[52,98 mm] .
(Las columnas que exhiben defectos fuera de las condiciones descritas anteriormente
se consideran fuera de lo normal para la Versión 3 CETNA y puede requerir pruebas
y / o análisis adicional para justificar la instalación y el funcionamiento. Además, las
condiciones fuera de lo normal también pueden requerir el uso de partes CETNA no
estándar que son específicos de la utilidad.
-
CETNA es un producto probado. Diseños CETNA similares han estado en
servicio continuo en más de 50 plantas de hasta 24 años. Las pruebas iniciales,
así como los años de exitosa operación, confirman la fiabilidad y el rendimiento
del producto.
La vida de diseño de la CETNA es de 40 años
MONTAJE
Después de la instalación inicial permanente de la cajera para “CETNA con
configuración CSW” o para la configuración “CETNA bridada” , el montaje de los
elementos restantes CETNA, requiere solamente pequeña parte de tiempo en
comparación con los diseños anteriores de sellado. Una vez la cabeza está tensionada
sobre el reactor el montaje de sello es relativamente simple y es igual para ambas
configuraciones:
-
el portador de sello con juntas de grafito se introduce sobre la columna de
termopares y se instala en el hueco de la (nueva) cajera. El collar de compresión
se introduce sobre la parte superior del portador de sello de grafito y una
arandela de seguro con pestañas previamente se coloca sobre la cajera.
La tuerca principal de compresión se enrosca a mano sobre la cajera apretando
el conjunto de portador de sello. La tuerca está fabricada de aleación de acero
inoxidable y como en caso de la cajera, la rosca está cubierta con una película
especial anti-fricción para eliminar cualquier preocupación con repetitivos
montajes y desmontajes. Para comprimir y " asentar " las juntas de grafito al
inicio, se utiliza una herramienta hidráulica. Con esta herramienta montada y
bajo presión, la tuerca se enrosca a mano hacia abajo para fijar las juntas. Al
final, una o más lengüetas de la arandela de seguro se doblan contra la tuerca
para evitar contra rotación.
Figura 3
2 – cajera
3 – arandela de seguro
4 – tuerca principal
5 – collar de compresión
6 – portador de sellos
-
En el proceso de desmontaje de la cabeza del reactor, con la cabeza todavía
apoyada y tensionada sobre la vasija y una vez se decide romper la estanquidad
del primario, se desmontan la tuerca principal, collar de presión y el conjunto de
portador de sello de grafito en sentido inverso del montaje descrito
anteriormente. Se proporciona una herramienta simple para la extirpación del
conjunto portador de sellos en una operación relativamente fácil.
-
El mantenimiento normal del CETNA consiste en reemplazar el conjunto
portador de sello con juntas grafoil, la arandela de seguridad y la inspección y
la limpieza de la superficie de sellado. El mantenimiento es necesario sólo
cuando se rompe la barrera de presión, es decir, cuando se desmonta el CETNA
en el proceso de apertura de la cabeza de reactor.
IMPLEMENTACIÓN CETNA en C.N. ASCÓ
C.N. Ascó Unidad 1 ha experimentado problemas con el sellado de la junta Conoseal
inferior sobre la penetración CET N-11. Debido a la pequeña inclinación como resultado
de un desafortunadamente doblamiento de la columna termopares en años anteriores, el
montaje de los cono-seals originales siempre provocaba cierto desafío e incertidumbre si
el sellado aguantaría la temperatura y presión en condiciones nominales.
Se analizaron las 2 variantes de CETNA, mencionados anteriormente, como la solución
definitiva para la planta en el futuro:
De acuerdo con los requisitos de ANAV, Westinghouse propuso la instalación de la V3
CETNA bridada (variante a) añadiendo una soldadura de sellado entre brida principal y
cajera nueva. (Figura 4 y 5).lo que normalmente no forma parte de diseño estándar.
La particularidad de esta solución consiste en preservar la abrazadera articulada
inferior como elemento estructural con junta cónica original pero añadiendo una
soldadura de sellado como garantías adicional que el montaje del cierre inferior es de
por vida, evitando así alguna posible fuga del primario por montaje deficiente de la
abrazadera y sello cónico inferior sobre todo en el caso de la columna inclinada o
arañazos en la superficie de sellado.
Por los motivos y ventajas mencionadas anteriormente y como esta solución es
considerablemente más barata que la configuración “b” de CETNA-CSW, se decidió
implementar el mismo cambio de diseño (Figura 5) en todas las penetraciones de
columnas termopares en ambas unidades.
Antes de la implementación de la modificación en planta y con el propósito de optimizar
el proceso de soldadura de sellado ha sido necesario probar y calibrar la máquina de
soldar en la maqueta 1:1, representativa del espacio reducido en el lugar de la
intervención.
FIGURA 4
FIGURA 5