Brevet FR2029081A1 — publié le 19701016

type d ' dldment combustible en forme de caisson comportant des éléments en plaque a fait ses preuves dans les réacteurs de recherche, notamment dans les réac- teurs d'essais de matériaux dans lesquels le combustible est présent pour la majeure partie sous forme d'alliage U-Al à 15 à 25 % en poids de U à haute teneur en U-235 fissible (jusqu'à 93 % en poids) et est protégé de tous les côtés par un plaquage d'Al contre la sortie de produits fissibles aussi bien que contre l'attaque corrosive de l'eau. Aussi bien dans étude des propriétés physiques des matériaux exposés è 11 irradiation par les neutrons que pour la préparation d'isotopes, ce type de réacteur est d'autant plus efficace que la substance fissible peut être plus concentrée car, de ce fait, la densité neutronique moyenne par unité de volume n, c'est-à-dire aussi l'intégrale temporelle du flux de neutrons d t - # t-= n v t peut être augmentée et que la durée d'irradiation peut ainsi être diminuée.C'est pourquoi, ces dernières années, les éléments combustibles se sont améliorés dans le sens d'une teneur plus élevée en U, et on a cherché à donner une structure compacte aux plaques de combustible pour réaliser des flux neutroniques aussi élevés que possible dans un canal d'expérience aussi grand que possible. On a reconnu comme disposition favorable un élément combustible annulaire de ce que l'on appelle le réacteur isotopique à flux élevé (HFIR) qui, sous une forme modifiée, restera encore dans un proche avenir le modèle directeur des réacteurs à flux élevé. Pour l'assemblage des plaques de combustible on a essayé les possibilités suivantes t 1.- Le mortaisage des plaques de combustible dans des-tubes rainurés intérieurement. Les plaques sont extérieurement munies de lèvres. Sur les lèvres sont appliqués des cordons de soudure suivant le procédé de soudure sous gaz inerte. L'obtention de tolérances é- troites pour les éléments est ici problématique. 2.- L'insertion des plaques de combustible entre des rubes extéri- eurs rainurés intérieurement et des tubes intérieurs rainurés extérieurement. Fixation des plaques par des cordons de soudure annulaires sur le tube interne, si bien que chaque plaque maintenue ponctuellement par cordon de soudure. Suivant ce pro cédé, les éléments sont soudés par Te procédé de soudage sous gaz inerte. Une soudure des plaques dans les rainures ne réussit pas à résoudre les problèmes de corrosion qui apparais sent. La présente invention a pour objet un élément combustible annulaire pour réacteurs à flux élevé, du type comportant des plaques de combustible recourbées en forme de développante, formant avec leurs plaques latérales de maintien les divers segments de l'anneau, élément caractérisé par ce qu'autour des segments, est contracté un tube extérieur, un tube intérieur étant relié aux plaques latérales intérieures des segments, les tubes intérieur et extérieur étant frontalement soudés de façon étanche avec les plaques latérales correspondantes des segments. Les.segments peuvent, de façon analogue aux éléments standard de réacteurs d'essais de matériaux, être assemblés par dudgeonnage. Ce procédé présente, par rapport aux procédés de soudage, les avantages suivants : Fixation des plaques sur toute leur longueur, pas de problèmes de tolérance à l'intérieur des segments, dépenses de mise au point essentiellement plus faibles, fabrication meilleur marché. 'L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins- ci-joints dans- lesquels - la figure t représente, àti- tre d'exemple, l'exécution d'un segment, - la figure 2 montre une coupe de 1'élément combustible annulaire lui-même L'élément RHF a, par exemple, un diamètre extérieur de 400 mm environ et un diamètre intérieur d'enviro-n 260 inin, avec une longueur de section d'environ 900 mmt Bes 280 plaques de combustible, recourbées en forme de développante, sont, par exemple, rassemblées en 10 segments.Chaque segment est constitué suivant la figure 1 par une plaque latérale extérieure convexe 1 avec des rainures intérieures, une plaque latérale in- térieure 2 convexe avec des rainures extérieures et 28 plaques de combustible 3. Les plaques de combustibles sont dudgeonnées dans les rainures des plaques latérales au moyen d'un dispositif spécial. Tes segments sont, suivant la figure 2, placés autour d'un tube de soutien intérieur 4 et mainte- nus avec un dispositif approprié. A l'extérieur, on contracte sur les segments un tube de frettage 5. I1 se crée ainsi une liaison solide entre le tube de frettage et les plaques latérales extérieures, puisque les plaques latérales s'appuient sur leurs surface de contact. Aux surfaces frontales, le tube de frettage est soudé aux plaques latérales extérieures et le tube de soutient avec les plaques latérales intérieures. Pour améliorer la liaison entre le tube de soutien et les plaques latérales intérieures, on ménage dans le dit tube de soutien des perforations permettant de faire des points de soudure à chaque plaque latérale intérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentez à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I CÂ T IONS 1.- Elément combustible annulai- re pour réacteurs à flux élevé, du type comportant des plaques de combustible recourbées en forme de développante, formant avec leurs plaques latérales de maintien les divers segments de l'anneau élément caractérisé par ce qu'autour des segments, est contracté un tube extérieur, un tube intérieur étant relié aux plaques latérales intérieures des segments, les tubes intérieur et extérieur étant frontalement soudés de façon étanche avec les plaques latérales correspondantes des segments, ce qui assure un soudage optimal sans risque de corrosion 2.- Elément conforme h la revendication 1, caractérisé par ce que les plaques de combustibles recourbées en forme de développante sont-fixées dans les plaques latérales à courbure circulaire des segments par dudgeonnage. 3.- Elément conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé par ce que le tube intérieur est relié aux plaques latérales intérieures par soudage dans des perforations du tube intérieur.