Brevet FR2043461A1 — publié le 19710219

L'invention a pour objet un empilement de réacteur nucléaire. Les empilements de réacteurs nucléaires se composent généralement d'une pluralité de colonnes prismatiques en graphite et de 5 sections le plus souvent hexagonales. On peut utiliser d'ailleurs d'autres sections, par exemple une combinaison de colonnes octogonales entre lesquelles sont placées des colonnes carrées. Pans ces colonnes de graphite, sont aménagés des canaux à combustibles et à barres de contrôle, et il est parfois nécessaire 10 de les évacuer séparément pour renouvellement périodique. C'est pourquoi les colonnes comportent un canal central par lequel on peut introduire un appareil de manutention muni d'un organe de prise de la colonne et elles sont d'autre part séparées les unes des autres par un intervalle permettant leur dilatation propre et leur déplacement 15 relatif# L'ensemble est parcouru par un gaz de refroidissement trar-versant le coeur en passant par les canaux et les intervalles entre colonnes et restituantla chaleur prise dans l'empilement au moyen d'échangeurs placés, généralement, soit sous le coeur, soit à sa pé-20 riphérie. n peut être nécessaire d'accéder aux échangeurs pour réparer ou démonter ceux-ci et il faut donc arrêter les rayonnements y et de neutrons hors du coeur; d'autre part les neutrons qui pourraient s'échapper du coeur ne seraient pas réutilisés. C'est pour-25 quoi on entoure l'empilement d'un réflecteur qui renvoie vers l'intérieur du coeur les neutrons thermiques qui auraient tendance à s'échapper* Ce réflecteur doit évidemment entourer complètement l'empilement et en particulier recouvrir sa partie supérieure. On doit donc pouvoir démonter la partie du réflecteur recouvrant une colonne 30 que l'on veut remplacer» D'autre part, comme les colonnes sont séparées les unes des autres par un intervalle, elles doivent être maintenues à leur partie supérieure, mais en laissant un certain jeu permettant leur libre dilatation, car elles sont soumises en cours de fonctionnement à des variations de températures importantes. 35 Pour atteindre ces différents buts, l'invention a pour objet un empilement de réacteur muni d'un dispositif réalisant à la fois le maintien de la partie supérieure des colonnes en permettant leur libre dilatation, et l'arrêt des rayonnements (neutrons et lO s'échappant du coeur, en laissant la possibilité d'un déplacement 40 séparé des colonnes une par une. 69 14425 2 2043461 Conformément à l'invention, chaque colonne de l'empilement est munie, â"sa partie supérieure, d'un élément d'obturation de l'intervalle entre colonnes, comportant une hase, une pluralité de supports fixés à la base,' une pluralité d'organes obturateurs mobiles 5 placés chacun entre deux supports fixes et d'épaisseur supérieure à l'intervalle entre colonnes, lesdits supports fixes et lesdits organes obturateurs présentant chacun une face extérieure plane et formant ensemble une surface prismatique de section sensiblement égale à celle de la colonne correspondante, les éléments d'obturation étant 10 disposés sur les colonnes de telle sorte que la face extérieure de chaque organe obturateur se trouve en regard de la face extérieure d'un support fixe d'un élément d'obturation adjacent, chaque organe obturateur étant combiné à un dispositif de rappel desdits organes contre la face opposée du support adjacent, 15 l'invention va maintenant être décrite, en se référant à plusieurs modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples, et représentés sur lés dessins. La figure 1 est une coupe transversale en élévation de la partie supérieure de plusieurs colonnes adjacentes de l'empilement 2q selon l'invention. La fig. 2 représente les mêmes colonnes après la mise en place d'un bras de chargement. La fig. 3 représente les mêmes colonnes, après la mise en place' d'une broche de manutention 25 La fig. 4 est une vue en plan selon IV-IV, fig, 3. La fig. 5 représente une colonne munie d'un dispositif de elavetage selon une variante de l'invention, en coupe suivant Y-Y, fig. 6. La fig. 6 est une vue partielle en plan suivant YI-VI, fig. 30 5. ^ - Bans' le mode de réalisation représenté, les colonnes ont une section hexagonale» Sur la fig. 4, on a représenté en plan une colonne 11, entourée de six colonnes adjacentes 12, 13, 14, 15# 16 et 17. jej La fig. 1 est une coupe transversale représentant la colon ne 11 entourée de deux colonnes adjacentes 12 et 13. Les colonnes hexagonales sont en graphite et comportent des canaux à combustibles et à barre de contrôle non'représentés. - - A chaqûéface plane delacolonnell est opposée une face 40 â1®® csOkUâria adjacente 12 à 17, séparée par un intervalle 1B# 69 î 4425 3 2043461 Les colonnes comportent d'autre part un canal central, respectivement 111, 121, et 131# dans lequel peut pénétrer tin appareil de manutention de la colonne. Les gaz de refroidissement, qui arrivent généralement par 5 le haut, traversent les colonnes de l'empilement en passant par les canaux et les intervalles, où ils absorbent la chaleur dégagée par les réactions, qu'ils restitueront dans des échangeurs non représentés. Chaque colonne est munie à sa partie supérieure d'un élé— 10 ment d'obturation 2, comportant une base 21 de section hexagonale identique à celle de la colonne. Sur trois côtés non adjacents de la base 21, sont montés verticalement trois supports 22, répartis régulièrement autour de l'âxe, et comportant chacun une face extérieure plane 23 parallèle à 15 la face correspondante de la colonne. Sur les trois autres côtés de chaque colonne, sont montés trois leviers basculants 24, placés ainsi chacun entre deux supports 23, Chaque colonnè est décalée angulairement de 60° par rapport aux colonnes adjacentes, de telle sorte que chaque levier soit opposé à 20 un support et réciproquement. Chaque levier 24 est suspendu par deux pivots 25 placés sur ses deux côtés et à sa partie supérieure et tourillonnant dans des alésages aménagés sur les côtés opposés des. supports adjacents 23 et alignés suivant tin axe de suspension parallèle au coté cor-25 respondant de la base 21, Les leviers 24 comportent une face extérieure plane 26 susceptible de s'appliquer contre la face extérieure 23 du support opposé d'une colonne adjacente, par pivotement autour de l'axe de suspension. Chaque levier comporte un renflement intérieur 27 formant 30 une masse décalée vers l'intérieur par rapport à l'axe de suspension, Le centre de gravité de l'ensemble du levier étant ainsi décalé par rapport à l'axe de suspension, le levier a naturellement tendance à s'appliquer contre le support opposé et sa base constitue de la sorte un écran contre les rayonnements ^et de neutrons 35 émis dans les intervalles entre colonnes. Les supports et lesleviers sont prévus pour que l'intervalle compris entre une colonne et les six colonnes adjacentes soit presque complètement obturé par les trois leviers de la colonne s'appliquant contre les faces opposées de trois, colonnes adjacentes et les leviers des trois autres colon-40 nés adjacentes s'appliquant contre les trois supports de la colonne ( 69 14425 4 2043461 centrale. Il peut rester à chaque sommet d'un hexagone un petit espace non obturé mais qui est négligeable. Le canal central 111 de chaque colonne est obturé d'une manière connue par un bouchon 28. Chaque bouchon 28 comporte une par-5 tie inférieure s'enfilant dans l'entrée du canal ni et une partie supérieure élargie s'appuyant sur les bords intérieurs 241 des trois leviers 24 de la colonne. De la sorte, la force d'application des leviers 24 contre les supports 23 est augmentée par le poids du bouchon 28i Chaque colonne s'appuie ainsi sur les colonnes adjacentes 10 et est parfaitement maintenue en tête, tout en gardant une certaine liberté de dilatation. En effet, au cas où l'intervalle entre colonnes diminuerait par suite d'une dilatation ou d'un déplacement de la colonne, les leviers pivoteraient légèrement en conservant une force d'application constante et le bouchon 28 serait simplement légèrement 15 soulevé, comme représenté en traits interrompus sur la fig. 5. Bn outre» le pivotement d'un levier peut être commandé extérieurement en agissant sur un bras de commande de pivotement 29 prolongeant chaque levier au-dessus de l'axe de suspension. Il est ainsi possible, en rabat-; tant les leviers, d'isoler une colonne de celles qui l'entourent pour 20 la déplacer, suivant un mode de fonctionnement qui va être décrit ci-après. La manoeuvre d'une colonne est effectuée d'une manière connue au moyen d'un bras de chargement creux 30 à l'intérieur duquel se déplace une broche de manoeuvre 31» Cette broche de manoeuvre 25 pénètre dans le canal central et est munie à sa partie inférieure d'un organe de prise de la colonne qui permet de soulever celle-ci et de l'introduire dans le bras de chargement, pour ensuite la retirer du caissoru lorsqu'une colonne, par exemple la colonne 11, doit être 30 retirée, on amène au-dessus d'elle le bras de chargement 30 qui comporte à sa partie inférieure trois doigts de centrage 301 munis de galets 302. Les galets 302 s'appuient sur les bras de commande 292f 295» 297 des leviers 242, 245» 247 des colonnes 12, 15, 17, répartis régulièrement autour du centre de la colonne 11» et le bras de char— 35 gement est ainsi parfaitement centré sur l'axe de la colonne 11. Pendant la descente du bras de chargement 30, les galets 302 s'appuient sur des profils intérieurs 32' (fig* 5) des bras de commande .292, 295, 297 des leviers 242, 245» 247 et redressent ainsi les leviers qui s'écartent des faces 232,- 235» 237 des supports 22 40 de la colonne 11, opposées aux j?rois leviers 242, 245» 247*. nnpv 69 14425 5 2043461 On enlève alors le "bouchon 28 de la colonne 11 au moyen d'un organe d'extraction 35 (fig, 2). On peut ensuite descendre la "broche de manoeuvre 31 (fig,3) qui, guidée à l'intérieur du "bras de chargement par des galets de cen— 5 trage 33, s'enfile dans le canal central 111 de la colonne 11, A la fin du mouvement de descente de la broche, des galets 3H solidaires de celle-ci s'appuient sur les profils intérieurs 32 des "bras de commande 293, 294, 296 des leviers 243, 244, 246, redressent ceux-ci et les écartent des faces 233, 234, 236 des supports 22 des colonnes 13, 10 14 et 16 opposées, La colonne 11 est alors entièrement dégagée et peut être retirée. Bien entendu, il est possible, d'une manière connue, de régler la hauteur de l'organe de prise de la colonne sur la "broche de manoeuvre, pour retirer une partie seulement de la colonne, 15 Le processus de mise en place d'une colonne est inverse du précédent. Le "bras de chargement est d'abord descendu sur l'emplacement de la colonne et les galets 302 des doigts de centrage 301 écartent les trois leviers basculants des colonnes périphériques, La 20 colonne est alors descendue au moyen de la brocjtie de manoeuvre, les trois leviers basculants étant" écartés par les galets 311 de la broche de manoeuvre. Lorsque la colonne est posée, on retire successivement la broche de manoeuvre et le bras de chargement, et les six leviers 25 basculent et s'appliquent contre les supports opposés. On place les bouchons qui accentuent la pression des leviers en maintenant ainsi parfaitement la tête de la colonne. Dans les installations connues les colonnes sont parfois calées entre elles au moyen de clavetages. Ce système de calage peut 30 être utilisé également avec un dispositif* d'obturation selon l'invention, comme représenté sur les fig, 5 et 6, Chaque levier 24 est alors muni sur sa face extérieure 26 d'un tenon 33, qui, lorsque le levier s'applique contre la face 23 du support opposé, s'engage dans une encoche 34 aménagée sur la face 35 23 èt de largeur égale ou légèrement supérieure à celle du tenon. De la sorte, chaque colonne est parfaitement maintenue par ce cla-vetage existant sur ses six faces, quelle que soit la force d'application des leviers contre les faces opposées des supports, tout en ' gardant la liberté de se dilater, 40 Bien entendu, le profil intérieur ' 32 . des bras de commande COPY 1 69 14425 6 2043461 de pivotement des leviers serait alors prévu pour commander un pivotement suffisant des leviers» dégageant entièrement les tenons vers l'intérieur des colonnes» 5 sation particuliers qui viennent d'être décrits, et qui pourraientvmo— difiés sans sortir du cadre de l'invention. contre les supports grâce au décalage de leur centre de gravité par rapport à l'axe de suspension, pourraient être appliqués par tout 10 autre moyen tel que par exemple des ressorts. Les moyens de dégagement pour la mise en place ou l'extraction des colonnes pourraient également être différents. Enfin il est bien évident que l'invention, décrite ici pour des colonnes hexagonales, s'applique également à des colonnes polygonales de section quelconque, par exemple carrées ou 15 octogonales. L'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de r En particulier les leviers pivotants qui sont ici appliqués 69 14425 7 2043461 REVENDICATIONS 1) Empilement de réacteur nucléaire se composant d'une pluralité de colonnes prismatiques, juxtaposées de telle sorte que chaque face d'une colonne, non située sur la périphérie de l'empilement, se trouve en regard d'une face opposée d'une colonne voisine et soit 5 écartée de celle-ci par un intervalle, caractérisé par le fait que chaque colonne de l'empilement est munie, à sa partie supérieure, d'un élément d'obturation desdits intervalles comportant une base, une pluralité de supports fixés à la base, une pluralité d'organes obturateurs mobiles placés chacun entre deux supports fixes, et d'épais- 10 seur supérieure à l'intervalle entre colonnes, lesdits supports fixes et lesdits organes obturateurs présentant chacun une face extérieure plane et formant ensemble une surface prismatique de section sensiblement égale à celle de la colonne correspondante, les éléments d'obturation étant disposés sur les colonnes de telle sorte que la 15 face extérieure de chaque organe obturateur se trouve en regard de la face,extérieure d'un support fixe d'un élément d'obturation adjacent, chaque organe obturateur étant combiné à un dispositif de rappel dudit organe contre la face opposéé du support adjacent 2) Empilement de réacteur nucléaire selon revendication 1, 20 caractérisé par le fait que chaque organe obturateur est un levier monté pivotant entre les deux supports gui l'encadrent, autour d'un axe de suspension» parallèle à la face extérieure plane» 3) Empilement de réacteur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif de rappel de chaque orga- 25 ne obturateur est une masse fixée au levier et excentrée par rapport à l'axe de suspension vers l'intérieur de la colonne» 4) Empilement de réacteur selon les revendications 1, 2 et 3, dans lequel les colonnes sont munies chacune d'un canal central fermé par un bouchon, caractérisé par le fait que le bouchon 30 repose sur les masses excentrées des leviers obturateurs» 5) Empilement de réacteur selon la revendication 1, caractérisé par 1b fait que la face extérieure de chaque organe obturateur est munie d'un tenon et que la face extérieure de chaque support est munie d'une encoche de largeur égale ou légèrement supé- 35 rieure à celle dudit tenon, chaque tenon d'une face d'un organe obturateur pouvant s'engager dans l'encoche de la; face opposée du support adjacent. 6) Empilement de réacteur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque levier obturateur est prolongé au 40 dessus de l'axe de suspension par un bras de commande de pivotement 69 14425 8 2043461 du levier» 7) Empilement de réacteur selon les revendications 1, 2 et 6 dans lequel chaque colonne peut être déplacée isolément au moyen d'un bras de chargement à l'intérieur duquel se déplace une 5 broche de manutention munie à sa partie inférieure d'un organe de prise de la colonne passant dans le canal central de ladite colonne, caractérisé par le fait que le bras de chargement est muni, à sa partie inférieure, d1organes d'appui sur les bras de commande de pivotement des leviers obturateurs des colonnes adjacentes à la 10 colonne à déplacer, et que la broche de manutention est munie d'organes d*appui sur les bras de commande de pivotement des leviera obturateurs de la colonne à déplacer, lesdits organes d'appui du bras de chargement et lesdits organes d'appui de la broche de manutention déterminant le pivotement de leurs leviers respectifs à 15 la fin de la mise en place du bras de chargement et de la broche de manutention sur la colonne à déplacer»