Brevet FR2028039A1 — publié le 19701009

La présente invention est relative aux éléments de combustible nucléaire et notamment à ceux appelés éléments grappe, constitués d'un assemblage de crayons cylindriques. de matériau fissile ou fertile de forme allongée, gainés extérieurement et disposés parallèlement les uns aux autres selon un réseau géomé- triquement défini par des grilles de support prévues aux extrémités de ces crayons et comportant des passages dans lesquels s'engagent ces crayons, ces grilles étant elles-mêmes montées aux extrémités d'une chemise ou manchon annulaire entourant l'ensemble des crayons. Pour compléter en outre le maintien de l'assemblage, notamment lorsque la longueur des crayons est importante, ceux-ci coopèrent avec des entretoises disposées au milieu de chaque crayon ou à plusieurs niveaux déterminés, et constituées au moyen de pièces métalliques de formes diverses qui appuient mutuelle- ment contre la surface extérieure des crayons voisins et, de proche en proche, jusqu'à la paroi interne de la chemise. A titre d'exemples de réalisation de telles entretoises, on peut plus particulièrement se référer aux brevets français, 1 339 615 1 365 475 - 1 394 t89 - 1 408 920 - 1 422 2t3 - 1 444 181 1 519 657 - 1 518 758 et 1 516 910, pris au nom du demandeur. Or, au cours du fonctionnement dans un réacteur nucléaire, on sait que les crayons combustibles sont individuellement soumis à un certain nombre de sollicitations dues en particulier à leur propre poids dans le cas d'un élément horizontal et d'une façon générale à un gradient thermique circonférentiel. Dans ces conditions, ces crayons peuvent venir s'appuyer=c-ontre leurs entretoises avec une force d'application non négligeable Par ailleurs, à la suite des cyclages thermiques, les crayons stal- longent et se rétractent successivement ; les zones en contact avec les entretoises sont alors soumises à un mouvement alternatif qui peut provoquer, Si aucune précaution n'est prise, des grippages et conduire à une rupture de la gaine des crayons. La présente invention a pour objet une entretoise pour crayons combustibles qui permet de supprimer tout grippage entre ces deux parties, notamment lorsque le gainage de chaque crayon est réalisé en acier inoxydable, en zirconium ou alliages de zirconium, en béryllium ou alliages de béryllium. A cet effet, l'invention consiste à usiner chaque entretoise dans sa zone de contact avec un crayon combustible selon un cercle présentant un rayon de courbure légèrement supérieur à celui du crayon. L'invention revient ainsi à réaliser entre chaque crayon combustible et la ou les entretoises qui lui sont associées, un contact sur une surface essentiéllement limitée, sensiblement ana vogue à celui réalisé d'une manière classique entre un arbre tour nant et un coussinet de palier. Le complément de description qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, illustre un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Fig. 1 est une vue schématique en coupe transver- sale d'une entretoise pour crayon combustible - Les Fig. 2 et 3 sont des vues de détail à plus grande échelle d'une partie de cette entretoise, respectivement avant et après modification de celle-ci conformément à l'invention. Sur la Fig. 1, on a ainsi représenté une partie d'entre toise 1 traversée par un crayon combustible 2 gainé extérieurement notamment par une enveloppe en acier inoxydable. Cette entretoise permet de façon en elle-meme connue de maintenir un ensemble de tels crayons parallèles les uns aux autres. Dans ce but, elle comporte des bossages de contact 3 contre lesquels s'appuient les crayons par la surface extérieure de leur gainage. L'entretoise t peut etre d'une manière classique, fabriquée par électro-érosion d'une pièce métallique, conduisant à La réalisation d'une ébauche dont les diamètres des passages réservés aux crayons combustibles gainés 2 sont systématiquement inférieurs aux diamètres réels, Les bossages de contact 3 sont alors usinés en 4 de façon à acquérir un calibre qui, conformé- ment à l'invention, présente une courbure légèrement supérieure à celle des crayons dans leurs régions de contact , celles-ci pouvant etre d'ailleurs en nombre variable. Les Fig. 2 et 3 illustrent respectivement le profil d'un tel bossage avant et après usinage. Dans chacune des régions de contact avec un bossage 3, le crayon 2 considéré n'est en appui en 4 contre l'entretoise S que selon une surface très réduite limitant le frottement d8 aux variations dimensionnelles du crayon en cours de fonctionnement. Le calibrage de chaque bossage permet par ailleurs de réaliser des zones de contact présentant un état de surface remarquable, par exemple conforme à l'étalon LCA 14 (Line Center Average}. A titre indicatif, l'entretoise est de préférence réalisée en acier de nuance ES CNNB 20 x 25. La gaine des crayons combustibles présente une épaisseur de 0,3 mm et est réalisée également en acier de nuance fB x 10 type 347. Les conditions de température sont en période normale de 500 C pour l'entretoise et de 650 C pour la gaine des crayons. Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. R E V E N D I C A T I O N Entretoise pour crayons cylindriques de matériau fissile ou fertile de forme allongée, gainés extérieurement et disposés parallèlement les uns aux autres, caractérisée en ce qu'elle est usinée dans-sa zone de contact avec un crayon combustible selon un cercle présentant un rayon de courbure légèrement supérieur à celui du crayon.