INTRODUCCIÓN GESTIÓN FAMILIA SICOM

39ª Reunión Anual de la SNE
Reus (Tarragona) España, 25-27 septiembre
2013
FAMILIA SICOM
“Capacidad de los equipos familia SICOM para inspeccionar elementos
de combustible”
Autores / Empresa: Alicia Sánchez Siguero / ENUSA – Antonio Sola / Tecnatom
INTRODUCCIÓN
Para controlar el estado en el que se encuentran los elementos de combustible (EE.CC.)
después de haber estado operando en el núcleo de las centrales nucleares (CC.NN.), se
han venido realizando inspecciones en los elementos y en las barras de combustible, que
han servido como referencia para realizar diversos estudios. Los objetivos que se buscan
con estas inspecciones, están relacionados con la mejora del comportamiento de las
aleaciones utilizadas en las vainas de combustible, el control de la corrosión de dichas
vainas debido al calor, la reducción de la transferencia de calor debida al oxido y con el
soporte de las inspecciones visuales, vigilar la integridad física de los EE.CC.
Desde mediados de los años 90 ENUSA y Tecnatom vienen colaborando en la realización
de inspecciones de EE.CC. En un primer momento ambas empresas colaboraron en el
desarrollo de un primer sistemas de inspección llamado SICOM 1, que tenía capacidad para
realizar caracterización dimensional de los EE.CC. con inspecciones visuales (VT) y para
medir capas de óxido de las varillas de la periferia de los EE.CC por corrientes inducidas
(ET). Este equipo realizaba la inspección sin necesidad del soporte de la grúa de manejo de
elementos, pero resultaba muy pesado, voluminoso y difícil de montar.
El desarrollo de este primer sistema de inspección se
llevó a cabo durante los años 1993 y 1994, y su
validación se realizó en 1995 en Francia (Belleville 1) y
España (Almaraz 2 y Vandellós II). A partir de ese
mismo año comenzó la explotación comercial del
equipo SICOM y ese momento se puede considerar el
punto de partida de lo que después ha sido el
desarrollo y posterior explotación de los equipos que
forman la llamada familia SICOM.
GESTIÓN FAMILIA SICOM
Las características de gestión que ENUSA y Tecnatom acuerdan para desarrollar los
proyectos y realizar su posterior explotación comercial, son las siguientes:

ENUSA genera las especificaciones de los sistemas de inspección en base a
requisitos técnicos de caracterización del combustible. En estas especificaciones, se
incluyen los requerimientos generales que tendrán que tener los futuros equipos y los
objetivos en cuanto a capacidades a demostrar finalmente en validación.

TECNATOM ejecuta el diseño y fabricación de los equipos mecánicos, integrando
sistemas de control y adquisición de datos propios, así como la aplicación de las
técnicas de NDT.
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FAMILIA SICOM

ENUSA desarrolla las técnicas de inspección para sistemas de caracterización
radiológica de elementos y de varillas de combustible.

El proceso de validación de los nuevos sistemas se realiza conjuntamente, y en él se
incluyen pruebas en blanco en CC.NN. con inspecciones de componentes reales.
Para la mayoría de los sistemas, se fijan procesos de validaciones periódicos, cuya
cadencia ya está fijada inicialmente en la especificación.

En las campañas de inspección participan técnicos de ENUSA, liderando la
manipulación y manejo de EE.CC., y técnicos de Tecnatom, que ejecutan la
operación y mantenimiento de los sistemas de inspección.

Tecnatom se encarga de emitir los informes finales de inspección y el departamento
de ingeniería de ENUSA es el encargado de valorar los resultados de inspección
obtenidos y de realizar los estudios oportunos que permitirán mejorar el rendimiento
de los EE.CC.
EQUIPOS FAMILIA SICOM
SICOM COR
En 1999 se lanza el desarrollo de un nuevo equipo para inspeccionar EE.CC. de centrales
PWR, ligero, fácil de instalar. Este equipo tiene capacidad para: caracterizar
dimensionalmente (huelgos entre cabezal superior y tapón superior de barras periféricas,
separación entre barras periféricas, etc.) y verificar la integridad de elementos por VT; y
medir la capa de óxido de las barras de combustible periféricas por ET.
El SICOM COR se instala en los rack de la piscina de combustible y es mucho más ligero y
fácil de montar que el antiguo equipo SICOM. Para realizar inspección de elementos
requiere el soporte de la grúa, que además de mantener el elemento seguro, realiza su
desplazamiento verticalmente.
El equipo SICOM COR tiene implementados los siguientes componentes:

Módulo
de
inspección
ET
con
accionamiento
neumático.

Modulo ET con desplazamiento en el eje X
codificado. Codificación axial (eje Z) mediante dos
codificadores de movimiento resolver.

Rodillos y dispositivos
neumáticamente.

Cámara REES de alta radiación.

Patrones de calibrar de oxido para ET y placa
centradores
activados
certificada para control dimensional VT (relación pixel/mm).
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Módulo ET con sonda pancake trabajando en modo
absoluto, que realiza la medida del espesor de la capa
de oxido a través del efecto separación (lift-off).
Frecuencia de trabajo 2-3 MHz e incertidumbre de
medida ± 6.
La verificación VT de la integridad de EE.CC
consiste en verificar los:
•
Cabezales y Muelles
•
Tapones, Rejillas y Barras
•
Medida de la separación entre barras
•
Desplazamiento de las barras
SICOM DIM
Desarrollado y validado en el año 2000, con capacidad para caracterizar dimensionalmente
elementos de combustible por medio de dispositivos LVDT (Linear Variable Differential
Transformer).
Sus componentes básicos son: un módulo de inspección con 12 sensores LVDT (3 por
cara), una cámara, una mesa niveladora y la estructura soporte. En la parte inferior del
conjunto se encuentra una pirámide que sirve como referencia dimensional de calibración.
Con este equipo se realizan medidas de:
•
Longitud del EC completo
•
Ancho de rejillas
•
Pandeo del EC. rejilla por rejilla
•
Torsión de cada rejilla con respecto al cabezal
inferior
•
Inclinación del cabezal superior con respecto al
inferior
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Característica
Incertidumbre
(mm)
Inclinación
± 1.0
Longitud
± 0.5
Anchura
rejillas
de
± 0.2
Pandeo
± 0.4
Torsión
± 0.4
SICOM ROD
Equipo desarrollado para inspeccionar barras de combustible de EE.CC. BWR y PWR
durante el 2005. Se instala en los rack de combustible y sus componentes principales son
los siguientes:
•
Sonda ET envolvente circular
•
Módulo de sensores LVDT’s
•
Sonda Pancake ET capa de oxido
•
Sonda Rotatoria ET
•
Codificar axial
•
Centradores
•
Cámara
Las medidas e incertidumbres del equipo demostradas en validaciones periódicas son las
siguientes:
 Diámetro exterior (LVDT) (± 10 µm)
 Espesor de la capa de oxido ET (± 6 µm)
 Detección y medida de degradaciones y defectos en la vaina ET (bobbin ± 3% & RPC ±
10% y ± 1 mm )
Para cada uno de los módulos y sondas de
inspección se emplean patrones de calibración con
valores conocidos que sirven de referencia de
medida. Patrones de calibración montados en una
barra patrón que durante la inspección se
inspecciona de acuerdo a el procedimiento.
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SICOM LIM
Equipo diseñado para realizar limpieza de depósitos de crudo en las varillas periféricas de
EE.CC. PWR. Se usó inicialmente en el 2007 en CN Vandellós II y se suele utilizar en
inspecciones de EE.CC. en paralelo con el equipo SICOM COR.
SICOM GAMMA NG FA Y SICOM GAMMA G FR
Equipos desarrollados para caracterizar radiológicamente EE.CC. y barras de combustible
irradiadas. EL SICOM NG FA dispone de detectores gamma y cámara de fisión, y el SICOM
G FR solo de detectores gamma. Para estos sistemas las técnicas de inspección fueron
desarrollas por ENUSA y los sistemas mecánicos fueron diseñados y fabricados por
Tecnatom.
Sistemas validados con elementos y barras reales.
Capacidad de medida del SICOM NG FA de:
•
Grado de quemado
•
Tiempo de enfriamiento
•
Flujo neutrónico.
Capacidad de medida del SICOM G FR.
En región de pastillas:
•
Perfilometría axial de quemado,
•
Grado de enfriamiento
•
Longitud de columna de pastillas.
En región de plenum:
•
Concentración de Kr 85
•
Presión interna de barra.
SICOM LEM
Equipo diseñado para realizar medidas de la longitud de varillas de
combustible con visión artificial, con una incertidumbre menor de 0,7 mm.
Sistema validado y con primera campaña comercial en 2013.
Sus componentes principales son la cámara de visión artificial y la cuna
donde se inserta la barra a medir. Para calibrar el sistema se emplea una
barra calibrada de longitud conocida.
Sistema con generación automática de informes y registros de inspección.
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FAMILIA SICOM
SICOM UT
Sistema desarrollado para detectar varillas fugadas por UT,
durante el 2012 y validado con EE.CC. reales en 2013.
Ensayo UT emisor/receptor. Detección de varilla fugada por
atenuación del sonido provocada por la presencia de agua en
interior de varilla.
Sistema de adquisición de datos digital con evaluación
automática y generación de informes. Grabación de inspecciones
y tratamiento/reedición posterior de registros, sin necesidad de
repetir la inspección.
EXPERIENCIA ACUMULADA
Las numerosas inspecciones realizadas con los equipos de la familia SICOM hasta la fecha
dan unos datos acumulados de:
 230 EE.CC para capa de oxido y 30 con proceso de limpieza previo
 150 EE.CC. con inspecciones dimensionales VT
 142 EE.CC. caracterizados dimensionalmente (SICOM DIM)
 3100 barras inspecionadas para medir óxido
 70 barras medidas en diámetros y 23 medidas en longitud
 25 barras inspeccionada con sonda circular envolvente y 16 con sonda rotatoria
Se han realizado inspecciones SICOM en las plantas nucleares de: Almaraz 1 y 2, Ascó 1 y
2, Vandellos II, Belleville 1 y 2, Trillo 1, Okilluoto 1, Forsmark 2 y 3, Garoña y Tihange 3.
PROYECTOS FUTUROS
•
Adaptación sistema de SICOM LEN a CC.NN. BWR.
•
Desarrollo de un sistema de inspección para medir capa de oxido por ET en canales
y en barras periféricas de EE.CC. BWR.
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