Brevet FR2003703A1 — publié le 19691114

L'invention se rapporte aux réacteurs nucléaires du type comprenant un coeur de réacteur contenant du combustible à l'intérieur d'un caisson et un certain nombre de puits d'accès pénétrant à travers le dit caisson de façon à permettre le chargement de combustible et d'autres opérations sur des groupes correspondants de canaux de combustible dans le coeur. Dans un tel réacteur, appelé ici un réacteur du type indiqué, le chargement du combustible et d'autres opérations sont accomplis par l'utilisation d'un équipement de chargement amovible comprenant des goulottes de chargement qui sont introduites dans le puits d'accès approprié et qui, dans le cas d'un réacteur dans lequel chaque puits d'accès dessert une pluralité de dits canaux, peuvent être déplac de façon à communiquer tour à tour avec chaque canal associé. Dans le fonctionnement du réacteur, chaque puits d'accès est normalement fermé par un bouchon écran amovible de puits d'accès. Dans chaque canal d'un groupe de canaux de combustible choisi, il y a au moins un élément de combustible portant un dispositif répondant à la température, tel qu'un thermocouple, qui est relié par un cabale conducteur convenable à un équipement de mesure à ltextérieur du caisson. Ce cable s'élève habituellement à travers le bouchon écran de puits d'accès. Dans une disposition qui a été proposée jusqu'à présent, le câble est muni d'un connecteur électrique, par exemple du type à douille et à fiche, environ au niveau du dessus du coeur, de façon que, quand le bouchon écran amovible est enlevé pour permettre l'introduction d'une goulotte de chargement pour le rechargement de combustible, une partie du cable s'enlève avec le bouchon écran de puits d'accès tandis que le reste, avec l'élément de combustible à thermocouple, demeure dans le canal de combustible pour son enlèvement ultérieur à travers la goulotte de chargement. Une autre disposition comprend l'utilisation d'un câble de thermocouple continu s'étendant jusqu'au niveau du haut du puits d'accès. Dans ce cas il y a un ou plusieurs éléments de combustible ayant chacun un thermocouple, tous les éléments de combustible du canal de combustible approprié étant convenablement accouplés ensemble pour former une file de combustible. Cette file de combustible est chargée dans le canal par l'utilisation de la goulotte de chargement normale mais ilest nécessaire de modifier celle-ci de façon que le câble (ou chaque câble) continu de thermocouple s'élève à l'extérieur de la goulotte de chargement. Cela résulte de ce que la goulotte de chargement doit pouvoir être amenée à des positions dans lesquelles elle peut desservir d'autres canaux de combustible du groupe correspondant au puits d'accès approprié, de sorte que le ou les câbles de thermocouples ne peuvent pas passer à travers la goulotte. Dans cette disposition les éléments doivent être disposés en une file. Selon la présente invention, un bouchon écran amovible de puits d'accès pour un réacteur nucléaire du type indiqué comprend une goulotte spéciale de chargement, un moyen à treuil pour la manutention d'au moins un élément de combustible, ayant un dispositif répondant à la température, entre un canal de combustible correspondant du coeur et la goulotte de chargement spéciale et une connexion par câble électrique qui s'étend à travers la goulotte de chargement spéciale et qui est reliée par une extrémité au dispositif et par son autre extrémité à une terminaison de câble électrique qui, quand le bouchon écran amovible de puits d'accès gt introduit dans un puits d'accès, est facilement accessible pour permettre de relier le dispositif à l'appareil de mesure de la température, la disposition étant telle que, quand il est nécessaire de recharger un groupe de canaux de combustible, le bouchon écran correspondant de puits d'accès puisse etre enlevé de son puits d'acces sans que la connexion correspondante de câble électrique soit débranchée du dispositif répondant à la température. Ainsi, le dit bouchan, avec le moyen à treuil, la goulotte spéciale de chargement et ltélément de combustible ainsi que la connexion de câble électrique constituent un ensemble formant un tout. Lors du rechargement, on fait d'abord monter l'élément de conbustible par le treuil dans sa goulotte spéciale de chargement, on enlève le bouchon du puits d'accès et on met en place la goulotte de chargement normale dans le puits d'accès pour agir comme désiré sur les éléments de combustible restants (sans dispositifs répondant à la température) dans chaque canal de combustible du dit groupe. Quand la goulotte de chargement normale est enlevée, on remet en place le bouchon écran de puits d'accès et on fait descendre dans le canal approprié ltelément de combustible ayant un dispositif répondant à la température. On décrira maintenant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe verticale simplifiée d'un dispositif de chargement spécial disposé pour son utilisation dans un réacteur nucléaire selon l'invention, la coupe étant établie selon la ligne I-I de la figure2; la figure 2 est une coupe simplifiée selon la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 est une vue simplifiée, partie en coupe, montrant une file d'éléments de combustible à utiliser dans le dispositif spécial de chargement. Un réacteur nucléaire refroidi par gaz comprend un caisson sous pression dont le dessus est représenté en 10 et un coeur modérateur en graphite Il à l'intérieur de la cavité de coeur 12 du caisson sous pression. Comme représenté sur la figure 1, le caisson sous pression est en béton en servant aussi de bouclier biologique. Cependant, le caisson peut être en acier en étant entouré par un écran biologique séparé. Des puits d'accès 13 pénètrent à travers le caisson sous pression et le bouclier biologique de façon à mettre la cavité de coeur 12 en communication avec l'atmosphère 14 en dehors du bouclier. Chaque puits d'accès est normalement fermé pendant le fonctionnement du réacteur par un bouchon écran amovible convenable de puits d'accès (non représenté), résistant à la pression, et est disposé de façon que chaque puits d'accès 13 permette d'atteindre plusieurs canaux 15. Les canaux 15 sont pour la plupart des canaux de combustible et on connaît bien déjà un équipement convenable sous diverses formes pour le chargement du combustible et soin enlèvement de ces canaux et pour l'exécution d'opérations de service-ou de réparation dans ces canaux. Entre chaque puits d'accès 13 et les canaux associés 15 se trouve un faisceau de tubes de guidage (non représentés) pour permettre à une goulotte de chargement introduite à travers le puits d'accès de communiquer avec chaque canal sans qu'elle ait à s'étendre latéralement de la pleine distance à partir de l'axe du puits d'accès sommeil serait autrement nécessaire. Pour amener des éléments de combustible portant des thermocouples à deux des canaux 15 associés à un puits d'accès particulier 13, on a -prévu le dispositif spécial de chargement représenté au dessin. Le dispositif spécial de chargement comprend un bouchon spécial 16 de puits d'accès étanche à la pressior et disposé pour être introduit dans le puits d'accès 13 en pouvant être enlevé. Deux goulottes de chargement 17 à extrémité ouverte s'étendent à travers le bouchon 16 en descendant jusqu'au niveau approprié à l'intérieur de la cavité de coeur 12 pour leur permettre de communiquer avec les extrémités des canaux 15. Chaque goulotte de chargement 17 est articulée et est déplaçable, au moyen (par exemple) d'un mécanisme à leviers 18 entraîné par une tige 19 à partir d'un mécanisme d'actionnement (non représenté) dans le bouchon 16, entre une position de recul (représentée en trait plein) et une position d'extension (représentée en trait mixte) dans laquelle elle est en alignement avec le canal de combustible approprié 15. L'extrémité supérieure de chaque goulotte 17 est fermée par un bouchon amovible 20. A chaque goulotte 17 est associé un mécanisme de treuil 21 (actionné manuellement ou par force motrice) pour élever et abaisser une roue à channe 22 à axe mobile sur laquelle passe un câble continu à âmes multiples de thermocouple 23. Ce dernier des. cend à travers la goulotte correspondante 17 et porte à son extrémité libre une file d'éléments de combustible 24 ayant chacun un thermocouple (non représenté) relié à une âme du câble 23. L'autre extrémité de chaque câble passe à travers le bouchon 16, auquel elle est fixée et sort par une fermeture d'obturation 25 pour la pression en haut du bouchon pour aboutir à une connexion convenable à douille et fiche, à une boîte de raccordement ou à un autre dispositif à l'extérieur du bouclier biologique, de façon que le thermocouple correspondant puisse être relié à un équipement convenable de la mesure de température à l'extérieur du bouclier. Il peut y avoir un nombre convenable d'éléments de combustible, un ou plusieurs, pour chaque goulotte 17, chacun ayant un ou plusieurs thermocouples. Ces éléments sont supportés par un harnais convenable de file indiqué-en 26. Chaque câble 23 peut être disposé pour passer sur la roue 22 avec une chaîne à une extrémité de laquelle est suspendu le harnais 26, l'autre extrémité de la chaîne étant fixée au bouchon 16 au point indiqué en 21 sur la figure 1. Une suite typique d'opérations s'effectue comme suit. Un canal 15, d'où on désire tirer des. lectures continues de temparature, est partiellement garni d'éléments ordinaires de combustible à la façon habituelle par l'utilisation de l'équi- pement normal de chargement, un canal adjacent étant laissé complètement vide. L'équipement de chargement est retiré et le dispositif de chargement représenté au dessin est placé dans le puits d'accès 13. Le mécanisme 18 est actionné pour placer les goulottes 17 sur le canal partiellement garni de combustible et le canal vide respectivement. On fait alors descendre par les treuils les éléments de combustible avec thermocouples dans ces canaux à travers les goulottes 17. Le dispositif de chargement peut être retiré du puits d'accès 13 après retrait des éléments de combustible 24 dans ce dispositif s'il est nécessaire d'introduire quelque autre équipement à travers le puits d'accès. On peut prévoir dans le bouchon 16 des tubes d'emmagasinage ayant un écran convenable contre les radiations pour l'emmagasinage des éléments de combustible 24 et du harnais 26 quand le dispositif est retiré du puits d'accès 13. Un moyen convenable, par exemple un système à poulie avec masses d'équilibrage peut alors etre prévu pour maintenir les câbles tendus. En plaçant les éléments de combustible ayant des thermocouples à différentes hauteurs dans leurs canaux correspondants 15, il est possible de fournir une indication de la répartition axiale de la température dans le coeur modérateur 11. Les canaux de conbustible avec instruments peuvent contenir moins d'éléments de combustible que les canaux de combustible sans instruments. Dans un tel cas, on prévoit de préférence un moyen pour faire en sorte que les conditions d'écoulement du fluide de refroidissement dans les canaux de combustible avec instruments soient semblables à celles existant dans les canaux de combustible sans instrunents. On peut y parvenir, par exemple, en introduisant un déflecteur convenable dans l'extrémité de chaque goulotte 17. En variante, la longueur non employée de chaque canal de combustible avec instruments peut recevoir de "faux" éléments de combustible qui sont disposés dans une file avec un élément de combustible avec instruments. Une telle file est représentée sur la figure 3 et comprend un élément de combustible avec instruments 30 et un ou plusieurs "faux" éléments de combustible 31. Les éléments 30 et 31 sont supportés par un câble d'acier à brins multiples 32 qui sgtend à travers les "faux" éléments de combustible 31 et est fixé par son extrémité inférieure dans un groisil lon 33 de l'élément de combustible avec instruments 30. Cela peut se faire par tout moyen convenable, mais s'obtient avantageusement par une bague (non représentée) qui est sertie sur le cabale 32 et bute contre un épaulement du croisillon 33. Les éléments 30 31 ent des ailettes longitudinales 34. Le thermocouple pour l'élément de combustible 30 est représent en 35 et est relié à un câble conducteur 36 qui s'étend à travers les "faux" éléments de combustible 31 avec le câble porteur 32. Les "faux" éléments de combustible sont remplis de préférence d'une matière absorbant les neutrons qui est utilisée pour commander le niveau du flux de neutrons dans des canaux adjacents et pour maintenir ainsi la température de l'enveloppe de l'élément de combustible 30 dans un intervalle de températures prédéterminé pendant le fonctionnement normal du réacteur nucléaire. On remarquera que les "faux" éléments de combustible 31 peuvent être remplacés par des gaines d'écartement qui sont remplies d'une matière absorbant les neutrons et ont la même résistance à l'écoulement du fluide de refroidissement que les faux" éléments de combustible. De plus, un ou plusieurs des "faux" éléments de combustible ou des gaines d'écartement pourraient être remplacés par des éléments de combustible ordinaires. Dans ce cas, le câble porteur 32 s'étendrait à travers ou par dessus les éléments de combustible supplémentaires et serait donc dans le premier cas en une matière ayant une faible section efficace de capture pour les neutrons. Bien que, dans la forme d'exécution décrite, le dispositif spécial de rechargement comprenne deux goulottes de chargement 17 avec leur mécanisme de treuil associé, on comprendra que dans certains cas l'une des goulottes de chargement et son mécanisme de treuil associé pourraient être supprimés. REVENDICATIONS 1. Bouchon écran amovible-de puits d'accès pour un réacteur nucléaire du type comprenant un coeur de réacteur contenant le combustible à l'intérieur d'un caisson et un certain nombre de puits d'accès pénétrant dans le dit caisson de façon à permettre le chargement en combustible et d'autres opérations sur des groupes correspondants de canaux de combustible dans le coeur, caractérisé par une goulotte de chargement spéciale (17), par un moyen à treuil (21,22) pour la manutention d'au moins un élément de combustible (24) ayant un dispositif répondant à la température entre un canal de combustible correspondant (15) du coeur (11) et la goulotte spéciale de chargement, et une connexion par cabale électrique (23) qui s'étend à travers la goulotte spéciale de chargement et qui est reliée par une extrémité au dispositif et par son autre extrémité à une terminaison de câble électrique qui, quand le bouchon écran de puits d'accès est introduit dans un puits d'accès (13), est facilement accessible pour permettre de relier le dispositif à un appareil pour la mesure de la température, la disposition étant telle que, quand il est nécessaire de recharger un groupe de canaux de combustible (15), le bouchon écran correspondant de puits d'accès puisse être enlevé de son puits d'accès (13) sans que la connexion correspondante par câble électrique (23) soit débrancheedu.dispositif répondant à la tem pérature. 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé par ceci que la connexion par câble électrique (23) est constituée par un câble électrique continu. 3. Bouchon selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par ceci que le moyen à treuil comprend un mécanisme de treuil (21) et un organe mobile (22) qui peut être relevé et abaissé par le mécanisme de levage, l'élément de combustible étant suspendu à l'organe mobile. 4. Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par ceci que la goulotte spéciale de chargement (17) est articulée, un moyen (18,19) étant prévu pour déplacer la goulotte spéciale de chargement afin de l'amener en alignement avec son canal de combustible correspondant (vis). 5. Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par ceci que, quand l'élément de combustible (30) doit être monté dans une position intermédiaire dans le canal de combustible correspondant (15), la longueur du canal de combustible au-dessus de l'élément de combustible est occupée par un ou plusieurs éléments de combustible supplémentaires et/ ou faux éléments (31) dont les dimensions et formes sont telles qu'ils opposent la même résistance à l'écoulement de fluide dans le canal que les éléments de combustible, tous les éléments étant montés sur un harnais suspendu au moyen à treuil (21,22). 6. Bouchon selon la revendication 5, caractérisé par ceci que les faux éléments (31) sont remplis d'une matière absorbant les neutrons pour commander de façon appropriée le niveau du flux de neutrons dans des canaux de combustible adjacents (15) ou dans le coeur (11). 7. Bouchon selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé par ceci que le harnais comprend un câble porteur (32) ou un élément équivalent qui est fixé à l'élément de combustible (30) ayant le dispositif répondant à la température, l'autre élément ou les autres éléments (31) étant enfilés sur le câble ou l'élément analogue. 8. Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une seconde goulotte spéciale de chargement (17), un second moyen à treuil (21,22) pour la manutention en hauteur d'au moins un élément de combustible supplémentaire ayant un dispositif répondant à la température entre un canal de combustible correspondant (15) du coeur (11) et la seconde goulotte spéciale de chargement et une connexion par câble électrique (23) qui s'étend à travers la seconde goulotte spéciale de chargement et qui est reliée par une extrémité au dispositif correspondant et p r son autre extrémité à une terminaison électrique de câble qui, quand le bouchon est introduit dans un puits d'accès, est facilement accessible pour permettre de relier le dispositif de l'élément de combustible supplémentaire à un appareil pour la mesure de la température.