Diseño del soporte de herramientas para las tareas de inspección de los generadores de vapor del reactor CAREM.

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El proyecto del reactor nuclear de potencia CAREM es el primero desarrollado íntegramente en Argentina y único en su tipo. Este desarrollo se enmarca en un contexto internacional de fuerte inversión en el desarrollo de nuevas tecnologías para aumentar el rendimiento y la seguridad de este tipo de...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Baez, Matías A.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2017
Materias:
Ingeniería mecánica
Diseño mecánico
Automation
Automatización, Desing
Diseño
[Robotic arm
Brazo robótico
Stress
Tensión
Steam generator
Generador de vapor
Rack
CAREM]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/625/1/1Baez.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description El proyecto del reactor nuclear de potencia CAREM es el primero desarrollado íntegramente en Argentina y único en su tipo. Este desarrollo se enmarca en un contexto internacional de fuerte inversión en el desarrollo de nuevas tecnologías para aumentar el rendimiento y la seguridad de este tipo de plantas. Por este motivo, uno de los objetivos del diseño del CAREM es la automatización de ciertas tareas con la finalidad de reducir la exposición del personal de la planta, además de posibles errores humanos. Como en todos los reactores, resulta crítico asegurar la integridad estructural de los tubos de los generadores de vapor, ya que estos actúan de barrera entre los circuitos primario y secundario. En CAREM, los tubos se inspeccionan en cada parada programada de recambio de combustibles, una vez cada 18 meses. En este contexto, el grupo de robótica del CAREM está desarrollando un sistema automatizado de inspección y mantenimiento de los generadores de vapor. Los componentes de este sistema son un brazo robótico industrial de seis grados de libertad, un conjunto de herramientas para el robot especialmente diseñadas y un sistema de rieles para transportar todos los elementos a cada brida ciega del recipiente de presión, dando acceso a cada generador de vapor. En este proyecto integrador se presenta el diseño de un rack para transportar las herramientas del robot. El rack debe llevar la totalidad de las herramientas y accesorios, montarse sobre el sistema de rieles, pasar por la puerta de contención, y además presentar las herramientas al robot de manera que éste puede alcanzarlas en el momento que debe utilizarlas. Estos requerimientos condicionan fuertemente las posibilidades del diseño. Todas las propuestas se basan en la idea de una estructura cúbica reticulada de acero montada sobre un carro acoplado al carro del robot. El primer diseño propone una estructura móvil capaz de girar sobre un eje vertical en su centro y de proveer al robot con la herramienta adecuada en cada etapa de la inspección. El segundo diseño propone el desarrollo de dos racks para evitar el uso de partes móviles que suman una fuente de error y complejidad al sistema de control. La optimización de éste último utilizando herramientas de simulación condujo a la propuesta del tercer diseño: un único rack fijo sin partes móviles. Por su simplicidad respecto a los anteriores, éste fue el diseño elegido para continuar el desarrollo. Para lograrlo se elaboró el sistema de agarres de cada una de las herramientas, la estructura final, y las verificaciones necesarias, tanto las simulaciones con el robot como de la estructura utilizando Abaqus.
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Como en todos los reactores, resulta crítico asegurar la integridad estructural de los tubos de los generadores de vapor, ya que estos actúan de barrera entre los circuitos primario y secundario. En CAREM, los tubos se inspeccionan en cada parada programada de recambio de combustibles, una vez cada 18 meses. En este contexto, el grupo de robótica del CAREM está desarrollando un sistema automatizado de inspección y mantenimiento de los generadores de vapor. Los componentes de este sistema son un brazo robótico industrial de seis grados de libertad, un conjunto de herramientas para el robot especialmente diseñadas y un sistema de rieles para transportar todos los elementos a cada brida ciega del recipiente de presión, dando acceso a cada generador de vapor. En este proyecto integrador se presenta el diseño de un rack para transportar las herramientas del robot. El rack debe llevar la totalidad de las herramientas y accesorios, montarse sobre el sistema de rieles, pasar por la puerta de contención, y además presentar las herramientas al robot de manera que éste puede alcanzarlas en el momento que debe utilizarlas. Estos requerimientos condicionan fuertemente las posibilidades del diseño. Todas las propuestas se basan en la idea de una estructura cúbica reticulada de acero montada sobre un carro acoplado al carro del robot. El primer diseño propone una estructura móvil capaz de girar sobre un eje vertical en su centro y de proveer al robot con la herramienta adecuada en cada etapa de la inspección. El segundo diseño propone el desarrollo de dos racks para evitar el uso de partes móviles que suman una fuente de error y complejidad al sistema de control. La optimización de éste último utilizando herramientas de simulación condujo a la propuesta del tercer diseño: un único rack fijo sin partes móviles. Por su simplicidad respecto a los anteriores, éste fue el diseño elegido para continuar el desarrollo. Para lograrlo se elaboró el sistema de agarres de cada una de las herramientas, la estructura final, y las verificaciones necesarias, tanto las simulaciones con el robot como de la estructura utilizando Abaqus. The project of nuclear power reactor CAREM, is the first fully designed in Argentina unique in its type. It is being developed in a context of a strong international investment into development of new technologies to improve efficiency and safety of this kind of plants. For this reason, one of the objectives of the CAREM’s design is to automate certain functions, in order to minimize staff exposure to radiation and lower probabilities of human errors. As well as in all the reactors so far designed, it is critical to ensure the structural integrity of the steam generator tubes, because they act as interface between primary and secondary circuits. To achieve this, an inspection will be carried out during each refuelling stop, once every 18 month. In this context, the CAREM’s robotics division started to work in the area of automation of the steam generator tubes inspection. This would be achieved using a six degrees of freedom robotic arm. The robot can move around the pressure vessel mounted on a rail system, which would allow it to reach all the steam generators. In this work, the chronological evolution of the design proposal for the tools rack is presented. This rack will hold the tools needed for the inspection task. All proposals are based on the idea of a cubic reticulated structure made of steel and mounted on a cart coupled to the robot cart. The first design consists of a mobile structure which can rotate around its vertical axis and provide the robot with the correct tool in each stage of the inspection. The second design uses two static racks to avoid the use of mobile parts, to eliminate an additional source of error and to reduce complexity to the whole system. The optimization of the last one led to the third design proposal: a single rack without moving parts. Due to its simplicity, this design was chosen to continue with. To accomplish it, supports for every tool and the final structure were developed as well as robot simulations and structure integrity simulations were performed. 2017-06-21 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/625/1/1Baez.pdf es Baez, Matías A. (2017) Diseño del soporte de herramientas para las tareas de inspección de los generadores de vapor del reactor CAREM. / Desing for the CAREM steam generator inspection tools suppor. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/625/

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