Brevet FR2034181A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne les éléments combustibles pour les réacteurs nucléaires comportant des éléments combustibles dans des canaux constitués par des tubes sous pression. Les réacteurs nucléaires du type comportant des canaux dans chacun desquels sont introduits plusieurs éléments combustibles alignés d'une façon sensiblement axiale ont l'inconvénient de comporter des canaux dont la section transversale n'est en général pas uniforme sur toute la longueur du canal, ces canaux comportant souvent des parties excentrées Ces deux faits ont tendance à provoquer des charges transversales indésirables dans les matières des éléments combustibles individuels pendant leur passage aux points irréguliers dgun canal Dans le cas des réacteurs nucléaires verticaux réfrigérés par de l'eau lourde du type à circulation descendante dans lesquels les éléments combustibles sont disposés en groupes simples d'éléments superposés, et dont la commande nécessite un mouvement de montée des éléments combustibles en opposition aux forces exercées par le courant circulant vers le bas, les problèmes posés par les contraintes transversales ont une grande importance. I1 doit être noté que les forces transversales nécessaires pour déplacer un élément combustible pour son alignement axial avec un élément superposé, dépendent de plusieurs facteurs tels que le poids de l'élément combustible lui-meme situé au-dessus d'un élément inférieur, la vitesse du réfrigérant circulant vers le bas autour des éléments superposés et la force ascendante appliquée éventuellement pour provoquer le mouvement de la chatne d'éléments combustibles superposes. La présente invention a pour objet un élément combustible perfectionné, en particulier un élément combustible comportant un dispositif à emboitement et à centrage automatique pour un réacteur nucléaire Un élément combustible selon la présente invention destiné à être monté avec d'autres éléments combustibles semblables en groupe sensiblement coaxial et venant en contact bout à bout, comprend un dispositif à embottement et à centrage automatiques dépassant axialement vers ltextérieur d'une extrémité de l'élément combustible pour s' engager dans ltextrémité voisine d'un élément combustible semblable, afin d'assurer pratiquement l'autoScentrage des deux éléments. Un éiément combustible selon l'invention comporte aussi à la seconde extrémité une partie complémentaire coopérant avec le dispositif à embottement tel qu'un embout de l'élément associé voisin Bien que la description donnée ciwaprès concerne des éléments combustibles du type comportant un certain nombre de barreaux combustibles sensiblement parallèles tenus entre deux plaques de montage aux extrémités, il doit eAtre noté que 19invention peut être utilisée pour d'autres types d'éléments combustibles, par exemple des éléments combustibles comportant un tube à l'intérieur d'une enveloppe et des éléments combustibles du type à section annulaire Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1A et 1B sont des coupes schématiques de canaux montrant deux formes géométriques de canaux pour éléments combustibles pour lesquels la présente invention peut autre utilisée; - la figure 2 représente schématiquement et partiellement en coupe les extrémités de deux éléments combustibles voisins, comportant un dispositif d'auto-centrage, suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention ;; - la figure 3 représente schématiquement et partiellement en coupe les extrémites de deux éléments combustibles voisins, comportant un dispositif d'auto-centrage analogue à celui de la figure 2, mais avec un embout de centrage creux, et - la figure 4 représente schématiquement et partiellement en coupe les extrémités de deux éléments combustibles voisins, comportant un dispositif dsauto-centrage suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure la représente un canal pour éléments combustibles comportant une partie inférieure 20 décalée axialement par rapport à une partie supérieure 21 La figure lb représente un canal pour éléments combustibles comportant une partie inférieure 24 d'un diamètre supérieure à celui de la partie supérieure 25 I1 est facile de voir qu'en l'absence d'un dispositif dsauto-centrage basé sur le poids exercé axialement par un élément combustible en contact, tel que celul représenté à la partie supérieure, les efforts transversaux de frottement tels que les frottements résultant du contact d'un élément combustible approchant d'une discontinuité dans la forme du canal peuvent être suffisants pour endommager l'élément combustible avant que celui-ci soit reposit.onné dans le sens transversal pour permettre la suite du passage à travers le canal pour les éléments combustibles. La figure 2 représente deux éléments combustibles 30 comportant un dispositif d'autogeentrage par emboîtement suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention Une plaque d'extrémité 32 est fixée à l'extrémité supérieure de l'élément .30 inférieur par exemple par une soudure et cette plaque compor.te un embout plein 33 de forme tronconique dépassant vers le haut. L'extrémité inférieure de l'élément comporte, de la façon représentée pour l'élément 30 supérieur, une plaque inférieure 34 ayant une ouverture circulaire 35 pour recevoir l'embout 33. L'ouverture 35 est représentée avec un chanfrein 36 pour permettre un contact doux avec la surface latérale 37 de l'embout 33. I1 sera noté que, bien que la figure 2 de même que les figures 3 et 4 décrites ci-après, représentent une extrémité de chacun des éléments combustibles 30 en contact, chaque élément combustible comporte un élément de centrage supérieur et un élément de centrage inférieur. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 3, l'embout 40 est un embout tronconique creux formé par emboutissage du milieu d'une plaque 42 fixée à l'extrémité supérieure de l'élément inférieur 30, de façon que cet embout présente une surface latérale tronconique 44 orientée vers le haut. La plaque inférieure 34 de chaque élément est semblable à celle représentée sur la figure 2 Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 4, les embouts mies de centrage 33 et 40 sont remplacés par un élément d'emboîtement femelle 50 qui comporte unsbord périphérique relevé 52 de forme génrale tronconique pour recevoir la plaque d'extrémité 48 de l'extrémité inférieure de l'élément combustible 30 situé immediatement au-dessus. I1 sera noté que la plaque 48 de l'extrémité inférieure peut comporter une ouverture centrale semblable à celle des plaques 34 des figures 2 et 3 pour permettre le centrage en cas d'utilisation d'éléments ayant des dispositifs de centrage supérieurs de l'un quelconque des types 32, 42 ou 50. De plus, la plaque de centrage 50 peut comporter en plus un embout de l'un des types 33 et 40. Bien que la présente invention concerne une structure pour le maintien d'un alignement pratiquement axial entre les éléments combustibles successifs superposés, elle permet aussi. de legers écarts d'alignement afin que la série d'éléments combustibles superposés s'adapte aux irrégularités existant habituellement dans les canaux pour les éléments combustibles. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut Autre mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Un élément combustible long de forme cylindrique destiné à être introduit longitudinalement à l'intérieur d'un canal pour éléments combustibles d'un réacteur nucléaire et comportant une plaque à chaque extrémité, caractérisé par un dispositif d'auto-centrage à emboîtement dépassant axialement d'une extrémité pour être engagé dans une partie complémentaire de l'élément combustible voisin afin de maintenir les deux éléments sensiblement coaxiaux 2 - Un élément combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que lé dispositif d'auto centrage à-emboî- tement est un embout de section décroissant vers l'extrémité et dépassant axialement de l'extrémité de l'élément combustible 3 - Un élément combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'embout est un embout tronconique plein 4 - Un élément combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'embout est un embout tronconique creux formé par le métal d'une plaque d'extrémité fixée à l'élément combustible 5 - Un élément combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément dgauto-centrage est une plaque comportant un bord péripherique circulaire relevé de forme générale tronconique dépassant coaxialement de l'élément pour former une surface annulaire tronconique venant s'emboîter avec une partie complémentaire de l'extrémité inférieure de l'élément combustible voisin.