Brevet FR2051797A1 — publié le 19710409

La présente invention se rapporte aux barres combustibles pour réacteurs nucléaires et plus particulièrement aux moyens pour maintenir le combustible à l'intérieur de ces barres. L'invention s'applique à toute barre (désignée plus couramment comme barreau) combustible quel que soit le matériau de gainage, le matériau coibustible ou leur utilisation. Dans les barreaux, le matériau combustible est généralement maintenu dans un tube de gainage de façon à empêcher tout mouvement relatif de l'un par rapport à l'autre, au cours des manutentions, tout en permettant le gonflement. Les systèmes généralement utilisés pour maintenir en place le combustible dans le gainage sont constitués soit d'un ressort placé entre le combustible et le bouchon, soit d'un tube interne supporté par le bouchon0 Ces systèmes ont le désavantage de réduire le volume laissé libre en vue de la rétention des gaz de fission libérés au cours de l'irradiation. Par ailleurs un ressort exerce un effort important sur le bonichon, ce qui augmente les difficultés de soudage de ce dernier au gainage et les contraintes sur le cordon de soudure, La présente invention a pour objet un procédé simple pour main- tenir le combustible dans le gainage d'un barreau combustible. Selon l'invention, le procédé pour maintenir en place le combustible dans le gainage est caractérisé par l'introduction dans le tube de gainage d'une bague fendue de diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur du tube de gainage. Généralement la bague ou l'anneau sera placé au-dessus de et en contact avec la pastille céramique se trouvant à l'extrémité des pastilles ou de la poudre combustible. La bague fendue proposée, selon l'invention, ne nécessite pas la-mise å dimensions exactes pour un même type de tube. En effet, comme la bague est fendue on obtient facilement, pour chaque tube, malgré leur légère différence en diamètre, une force égale en déformant la bague plastiquement lors de son introduction dans le tube. La force nécessaire au déplacement est fonction directe de la longueur de la bague et de la limite élastique du matériau dont elle est constituée. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de l'exemple suivant donné à titre nullement limitatif, et de la figure jointe montrant schématiquement une coupe longitudinale d'un barreau combustible selon l'invention. En se référant à la figure, celle-ci montre un tube de gainage 1 en Zircaloy de 7,4 mm de diamètre intérieur, d'un barreau combustible fermé en bas par un bouchon inférieur 2 soudé au tube I. Le tube 1 est rempli d'un mélange de grains en oxyde d'uranium composé de 60 fo de grains 4 de 2,5 mm de diamètre et de 40 % de grains 5 ayant des dimensions variant entre 250 et 50 microns. Be tube est ensuite vibré de façon à obtenir une haute densité en matière combustible. Le bouchon 2 est séparé des grains 4 et 5 par une pastille isolante 3; une pastille analogue 6 est placée au-dessus des grains. On introduit alors dans le tube 1 une bague 7 fendue constituée également de Zircaloy et ayant 3 mm de longueur et 8 mm de diamètre extérieur et 0,5 mm d'épaisseur de paroi; la fente 10 est de l'ordre de 1 mm. Cette bague est poussée dans le tube jusque contre la pastille 3. Le tube est ensuite fermé par soudage d'un bouchon 9. Des essais ont montré que la force nécessaire pour déplacer la bague à la température ambiante est de l'ordre de 5 kg, et que cette force reste constante jusqu'à des températures dépassant les 5000C. Pour une bague de 12 mm de longueur dans les mêmes circonstances, cette force atteint 16 kgo Parmi les avantages de ce procédé, on peut citer une fixation simple du combustible sans diminuer le volume laissé libre pour la rétention des gaz de fission libérés au cours de l'irradiation0 D' autre part, la bague selon l'invention empêche très efficacement le mouvement axial du combustible par rapport à la gaine au cours des manutentions. De plus, la fabrication de ces bagues peut se faire facilement par découpe du tube de gainage lui-m8me et ne nécessite pas une mise à dimension très rigoureuse des matériaux structuraux. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Ainsi par exemple, la bague ne doit pas être nécessairement une pièce cylindrique simplement fendue, mais peut comporter d'autres évidements ou découpes quelconques0 il est clair que l'invention est également applicable pour maintenir en place du combustible en pastilles ou sous toute autre forme. R E VE N D i C T i 0 N S i) Procédé pour maintenir en place le combustible dans le gainage d'un barreau combustible nucléaire, caractérisé en ce que l' on introduit dans le tube de gainage, une bague fendue de diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur du tube de gainage 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague est placée en contact avec la pastille isolante se trouvant contre le combustible. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague est constituée d'une section découpée du tube de gainage. 4) Barreau combustible dans lequel le combustible est maintenu en place selon le procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3.