Brevet FR2036874A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne les installations nucléaires dont le réacteur est du type dit à tubes de force, qui contiennent le combustible fissile et dans lesquels circule un fluide primaire sous pression. Dans ces installations, la charge de combustible de chaque tube prend d'ordinaire la forme d'un ensemble ou "train" de cartouches empiles bout à bout et comprimées les unes contre les autres. L'accès à l'intérieur du tube, nécessaire en particulier aux opérations de chargement et de déchargement du combustible, se fait par une ex- trémité du tube, ou par toutes les deux. Ies extrémités d'accès 8Ont pourvues d'un organe obturateur dont l'étanchéité est convenablement assuré par effet autoclave. La présente invention a pour but d'améliorer les conditions de sécurité des installations à tubes de force du type sus-visé, et propose, dans ce but, un organe obturateur assurant la fermeture en bout d'un tube de force, adapté à être comprimé contre son siège d' étanchéité par effet autoclave, et caractérisé par le fait qu'en position de fermeture il est maintenu contre ledit siège par la force de réaction d'un dispositif à ressort servant à la mise eicompres- sion de la charge de combustible du tube. Dans un obturateur ainsiaménagé, la force de réaction du ressort est donc mise à profit pour parfaire l'étanchéité, et celle-ei se trouve assurée même ai la pression relative tombe à zéro à l'intérieur du tube, ce qui procure un avantage appréciable sous l'aspect de la sécurité. L'obturateur peut prendre toute forme convenable, boisseau, clapet, disque mobile dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube, ou autre. La force de réaction du ressort est transmise au siège d' étanchéité telle quelle, ou à l'aide d'un dispositif multiplicateur, à levier, à coin, ou autre Le cas échéant, elle s'applique à l'ob- turateur par l'intermédiaire d'un organe pivotant, galet ou autre. Selon un mode de réalisation applicable à un obturateur monté pivotant sur un axe perpendiculaire à I'axe géométrique du siège d'étanchéité et excentré par rapport à lui, la force de fermeture du ressort s'exerce sur l'obturateur en un point présentant, par rapport audit axe géométrique, une excentricité opposée à celle de l'axe de pivotement, ce qui permet d'augmenter notablement, par effet de levier, la force exercée par le ressort sur le siège d'étanchéité. Suivant une variante, la force de réaction du ressort, s'exer çant normalement suivant l'axe géométrique du siège d'obturateur, se transforme, au point d'application à l'obturateur, en une force inclinée sur cet axe, à l'aide d'une fae de transmission par contact convenablement aménagée, ce qui permet d'augmenter l'effort de compression exercé sur le siège d'étanchéité de l'obturateur. Une telle commande directionnelle de la force appliquée à l'obturateur est facilitée par la présence, dans la channe de transmission des efforts, d'un galet du type sus-mentionn6, dont l'axe de pivotement détermine le point de passage de la force qu'il transmet à l'obturateur. bs objets, caractéristiques et avantages de l'invention resaortiront par ailleurs de la description que l'on va en donner ciaprès, visant des modes de réalisation choisis à titre d'exemple et représentés aux dessins annexés : Sur ces dessins, la figure 1 représente un tube de force aménagé suivant l'in Invention ; la figure 2 représente une variante du dispositif de la figure 5 la figure 3 représente un détail à plus grande échelle du dis- positif de la figure 1 ou 2 ; les figures 4t 5 représentent ce meme détail, dans diverses positions de fonctionnement. las éléments Identiques ou équivalents sont représentés par les mêmes numéros d'indice eur toutes les figures. Sur les figures 1, 3, 4 et 5, wn-tube de force 1, fermé en permanence à une extrémité par un fond 2, présente près de son extré- mité opposée 7 un boisseau d'obturateur 3, monté pivotant sur un axe 4 perpendiculaire à l'axe géométrique 5 du tube, et excentré par rapport à lui. Â ce boisseau est associé un siège d'étanchéité 6, en forme de bague coaxiale au tube. Du fait de l'excentricité de l'axe de pivotement 4, la pression intérieure du tube I, qui s'exerce sur la section d'obturation de l'organe 3, se transmet intégralement au siège d'étanchéité 6, par effet autoclave. la charge en combustible fissile du tube 1 consiste en un train de cartouches 8, enfilées bout à bout sur une tige 9. Les cartouches 8 sont comprimée les unes contre les autres, sous ltaction d'un ressort à boudin 10, entre un élément il, prenant appui sur le fond 2, et un élément 12, qui prend appui sur l'obturateur 3, et qui est rigidement fixé en bout de la tige 9. Du caté fermé 2, le train de cartouches 8 se termine par une plaque 13, enfilée sur la tige 9. La plaque 13 s'appuie sur l'élément 11 par l'intermédiaire d'un manchon borgne 14, à l'intérieur duquel se trouve un écrou 15, vissé en bout de la tige 9. Du caté de l'extrémité d'accès 7 du tube 1, le train de cartouches 8 se termine par un manchon borgne 16, enfilé lui aussi sur la tige 9, et à l'intérieur duquel se trouve le ressort 10, interposé entre lui-et l'élément 12. L'élément 12, de forme cylindrique, présente, d'un caté, une partie décolletée 17 qui pénètre dans le manchon 16 pour prendre contact avec le ressort 10, et comporte du côté opposé, tourné vers l'obturateur 3, une face d'embout 18 de forme concave qui se raccorde à la face cylindrique par un bord périphérique arrondi 19. L'élément 12, qui reçoit la force de réaction du ressort 10, dirigée suivant l'axe 5 du tube, la transmet à ltobturateur 3, par l'intermédiaire d'un galet 20, solidaire de celui-ci et monté sur un axe 21 parallèle à l'axe 4. Latcirculation du fluide primaire dans le tube I est assurée par les raccords TI, 2 2 d'entrée et de sortie. La figure 9 représente une partie du tube de force 1, côté ac cès, avec ltobturateur 3 3 en position de fermeture. Dans cette position, les cartouches 8 sont élastiquement comprimées les unes sur les autres, sous l'action du ressort 10. TouJours dans cette position, le galet 8 est excentré sur L'axe 5, tandis que l'axe de pivotement 4 de l'obturateur 3 présente sur cet axe une excentricité sensiblement plus faible, de sens opposé. Ceci permet d'accroitre très notablement, par effet de levier, l'effort exercé par l'obturateur sur le siège 6, sous l'action de la force appliquée au galet 20. D'autre part, l'axe de pivotement géométrique du galet 20 est radialement plus éloigné de l'axe 5 que son point de contact avec le bord 19 de l'elEment 12. Comme la force transmise par 1' élément 12 à Irobturateur 3 doit passer par cet axe géométrique, aux frottements près, la force F imposée à l'obturateur est inclinée sur l'axe 5 et comporte une composante radiale centrifuge F' qui augmente 1' effort exercé sur le siège 6, étant donné que ce siège et cette composante radiale se situent de part et d'autre de l'axe de pivotement 4 de l'obturateur 3. Le dispositif tel que décrit permet donc d'augmenter l'effort exercé sur le siège d'étanchéité 6, d'une part grâce au rapport d' excentricité des axes 4 et 21, et d'autre part, du fait de la posi- tion de l'axe de pivotement 21 par rapport au bord d'attaque 19 sur le galet 20. La figure 4 représente l'ouverture partielle du dispositif de la figure 2. Dans cet état d'ouverture partielle, l'élément 12 prend toujours appui sur le galet 20, ce qui permet de maintenir les cartouches en position. La face de fermeture 22 de l'obturateur 3 s'est dégagés de l'ouverture délimitée par le siège 6, et un évidement 23, réservé dans cet obturateur, permet d'insérer un ringard 24 dans un trou 25 ménagé en bout de l'élément 12, afin d'empêcher les cartou ches de matière fissile de sortir brusqueient par détente du ressort 10, quand on complète ltoterture Be de l'obturateur 3 pour atteinre l'état de la figure 5. Une fois l'ouverture complétée, on peut faire sortir le train de cartouches k travers l'évidement 23, à l'aide du ringard 24. Dans la variante de la figure 2, le tube de force 1' est ouvert et accessible aux deux bouts, et présent à chaque ouverture d' accès 7 un obturateur 3, ce qui permet de procéder au chargement et au déchargement du combustible, en poussant ou en tirant indiffé- remment à l'une ou l'autre extrémité, ou aux deux à la fois, par ringardage. Les cartouches ne sont paa montées sur tige et peuvent étre manipulées une à une. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, ceux-ci n'ayant été donnés qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1) Obturateur adapté à assurer la fermeture en uout d'un tube de force de réacteur cléaire, et à être comprime contre un siège d'étanchéité par effet autoclave, caractériae par le fait qu'en position de fermeture il est maintenu contre ledit siège par la force de réaction d'un dispositi! à ressort servant à la mise en compression de la charge de combustible du tube. 2) Obturateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la force de réaction du ressort est transmise au siège d' étanchéité par l'intermédiaire d'un dispositif multiplicateur, par exemple à levier ou à coin. 3) Obturateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par la présence d'un organe pivotant, par exemple un galet servant d' é- liment de trenamission entre le ressort et l'obturateur. 4) Obturateur suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est monté pivotant sur un axe perpendiculaire à l'axe géométrique du siège et excentré par rapport à celui-ci. 5) Obturateur suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la force du ressort s'exerce en un point de l'obturateur présentant, par rapport à l'axe géométrique d iège, une excentricité opposée à celle de l'axe de pivotement précité. 6) Obturateur suivant la revendication 4 ou 5, dans lequel la force de réaction du ressort agit dans l'axe géométrique du siège, caractérisé par des moyens pour permettre à ladite force d'exercer sur l'obturateur un effort incliné sur ledit axe, la composante radiale dudit effort ayant pour effet de faire pivoter l'obturateur en le comprimant contre son siège d'étanchéité. 7) Obturateur suivant la revendication 6, dans lequel la force de réaction du ressort s'exerce sur l'obturateur par l'intermédiaire d'un galet, le point d'application de la force fournie audit galet et l'axe de pivotement géométrique de celui-ci étant situés à des distances différentes de l'axe géométrique du siège d'étanchéité. 8) Obturateur suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que la force du ressort s'exerce sur le galet par l'interaé- diaire de la face terminale d'un élément cylindrique, ladite face étant de forme concave et se raccordant à la face cylindrique dudit élément par un bord périphérique arrondi. 9) Obturateur suivant l'une conque des revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait qu'il est capable de recevoir la réaction du ressort et de retenir le charge combustible à l'inté- rieur du tube, alors qu'il occupe une position d'ouverture partielle permettant d'accéder à ladite charge. 10) Obturateur tel que décrit au présent mémoire, en référence aux dessins annexés.