Brevet FR2061560A1 — publié le 19710625

La présente invention, due aux travaux de Monsieur rober Robert-PiARiNOT du C.E.A. et de Monsieur Jean SIOD2ET de la S,I.C,N. (Société Industrielle de Combustible Nucléaire), est relative à un dispositif destiné à assurer le maintien, notamment à chaud, des lames de centrage radiales d'un élément de combustible nucléaire dans une chemise annulaire extérieure entourant celleci, ces. lames, solidaires Du non de l'élément et régulièrement réparties autour de celui-ci, s'engageant dans des rainures longitudinales ménagées dans la surface interne de la chemise. Compte tenu des tolérances de fabrication et des nécessités du montage du barreau gainé dans sa chemise, chaque centreur est engagé dans la rainure correspondante avec un jeu faible mais non négligeable. I1 en résulte au cours du fonctionnement dans le réacteur, des contraintes et des vibrations de l'élément dans sa chemise, provoquées essentiellement par la circulation forcée du gaz dé refroidissement. A la limite, ces efforts peuvent conduire à la rupture des centreurs, entraînant une obstruction partielle ou même totale du canal où se trouve placé l'élément et provoquant un défaut de refroidissement et, le cas échéant, la fusion de cet élément. La présente invention a pour but de pallier l'inconvénient cidessus en autorisant un positionnement souple des lames de centrage dans leurs rainures. A cet effet, ce dispositif se caractérise en ce qu'il comprend des ressorts métalliques, logés au moins partiellement entre chaque lame de centrage et une rainure longitudinale où elle s'engage, lesdits ressorts comportant un prolongement radial assurant la fixation desdits ressorts sur ladite chemise. Dans un premier mode de réalisation, lesdits ressorts présentent un profil à au moins une ondulation en appui contre une face latérale de ladite lame, lesdits ressorts comportant au moins un prolongement cylindrique traversant un alésage radial de ladite chemise et terminé par une tete de fixation obtenue par fusion locale de l'extrémité dudit prolongement. Dans un autre mode de réalisation directement dérivé du précédent, lesdits ressorts présentent un profil à au moins une ondulation en appui contre l'extrémité radiale de ladite lame, la fixation sur la chemise étant analogue à celle envisagée ci-dessus, Dans un troisième mode de réalisation, lesdits ressorts comportent deux éléments identiques, montés symétriquement de part et d'autre de ladite lame et respectivement en appui contre ses deux faces latérales, lesdits éléments comportant des prolongements plans, s'épanouissant latéralement après traversée de ladite chemise puis recourbés en sens inverse pour etre réunis ensemble à leur extrémité communes Dans un quatrième mode de réalisation ènfin-, lesdits ressorts également formés de deux éléments identiques et symétriques comportent chacun deux prolongements~cylindriques traversant ladite chemise et réunis ensemble bout à bout. L'invention sera plus explicitement exposée à travers la-descrip- tion qui suit de différents exemples de réalisation-donnés à- titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels les Fig. 1 à 5 sont des vues schématiques en perspective d'une portion de chemise annulaire pour élément combustible de réacteur nucléaire, comportant, conformément à l'invention, un dispositif de maintien des lames-de centrage de cet élément par rapport à cette chemise. Sur la Fige 1 la référence 1 désigne ainsi une partie d'une chemise annulaire, notamment en graphite destinée à entourer un élément combustible 2 comportant dans sa surface externe des lames-de centrage 3 s'étendant radialement à partir de l'élément de manière à venir s'engager dans des rainures longitudinales 4, ménagées dans la surface interne de la chemise 1. Pour maintenir convenablement chaque lame 3 dans sa rainure 4 associée, la chemise 1 est munie, conformément à I'invention, de ressorts de positionnement, de préférence disposés en des points bien localisés de sa longueur et plus particulièrement à l'une et à l'autre de ses extrémités. Dans l'exemple représenté sur la Fig. 1, le ressort illustré comprend une partie bombée 5, logée entre la rainure 4 de la chemise et une des faces latérales de la lame 3, cette partie bombée 5 venant s'appuyer contre la lame de manière à plaquer ceD sci contre le bord opposé de la rainure. Cette partie bombée 5 se prolonge par une partie amincie 6 en forme de tige cylindrique, traversant radialement la chemise 1 pour venir déboucher dans un logement 7, prévu dans la surface externe de cette chemise.L'immobilisation du ressort par rapport à la chemise s'effectue notamment par fusion locale de- l'extrémité de la tige 6 dans le logement 7, cette fusion locale étant de préférence obtenue à l'aide d'un chalumeau de soudure sous argon, créant en cet endroit une boule ou tete bloquant le ressort par rapport à la chemise.On notera que cette boule, venant remplir le logement 7, évite de créer à travers le passage de la chemise réservé à la traversée de la tige 6 un chemin de fuite pour le gaz de refroidissement qui circule habituellement entré l'élément combus tible et la chemise, Dans l'exemple représenté sur la Fig. 2, la lame de centrage 3 de l'élément 2, engagée dans la rainure longitudinale 4, est également maintenue par rapport à celle-ci au moyen d'une lame de ressort 9, présentant au moins une ondulation agencée, non plus comme dans le mode de réalisation de la Fig. 1 de façon à venir s'appuyer contre une face latérale de la lame 3, mais pour venir ici porter contre l'extrémité radiale de cette dernière. Comme précédemment, le ressort 9 comporte un prolongement 10 en forme de tige cylindrique, traversant radialement la chemise et servant à l'extérieur de celle-ci à l'immobilisation du ressort, notamment par fusion locale en 11. Dans le mode de réalisation illustré sur la Fig. 3, le dispositif de maintien de la lame de centrage 3 par rapport à la chemise 1 est réalisé au moyen de deux éléments de ressort 12 et 13, symétriques l'un de l'autre par rapport à la lame 3 et venant respectivement s'appuyer contre l'une et l'autre des deux faces de cette dernière à l'intérieur de la rainure 4 Chacun des éléments de ressort 12 ou 13 comporte un prolongement, respectivement 14 ou 151traversant radialement la chemise puis s'écartant de celle-ci latéralement à l'intérieur d'un logement 16 prévu dans la surface externe de celleci, ces deux prolongements étant ensuite recourbés vers l'intérieur pour venir se réunir finalement l'un à l'autre.L'ensemble forme ainsi un dispositif en forme de tête d'aspic assurant l'ancrage des éléments de ressort 12 et 13 dans la paroi de la chemise 1. Dans l'ensemble représenté sur la Fig. 4 directement dérivé de celui illustré sur la Fig. 3, les éléments de ressort 12a et 13a symétriques l'un de l'autre par rapport à la lame 3, sont disposés de telle sorte qu'ils s'appuient sur cette dernière en étant partiellement déportés à l'extérieur de la rainure 4 vers la base de la lame 3. La fixation des éléments de ressort dans ce cas particulier peut etre également assurée par un dispositif analogue au précédent, avec ancrage dans la surface de la chemise 1 par un ensemble 17 en forme de tête d'aspic. Enfin, dans la variante illustrée sur la Fig. 5, on retrouve une disposition voisine mais Où, si les éléments de ressorts 12b et 13b sont analogues à ceux illustrés dans la variante de la Fig 4, leur mode de fixation sur la chemise est cette fois légèrement différent. L'élément 12b par exemple comporte deux prolongements, en forme de tiges cylindriques 18 et 19, traversant radialement la chemise, ces tiges étant ensuite recourbées à l'extérieur de celle-ci de manière à pouvoir etre assemblées entre elles notamment par soudure par points Quel que soit le mode de réalisation mis en oeuvre, on réalise ainsi un dispositif de maintien des lames de centrage d'un élément combustible par rapport à une chemise annulaire extérieure, agencé de telle sorte que les moyens de positionnement de ces lames soient en fait directement solidaires de la chemise et indépendants de l'élément combustible. Dans ces conditions, le remplacement d'un élément usé après un temps donné de fonctionnement dans un réacteur nucléaire, peut s'effectuer après déchargement en conservant la même chemise et en introduisant seulement à la place du précédent un élément neuf dont les lames de centrage viennent s'engager dans les rainures de la chemise. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne doit pas etre consi dérée limitée aux modes de réalisation plus spécialement décrits et repré sentes, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 10/ Dispositif de maintien des lames de centrage d'un élément combustible dans des rainures longitudinales d'une chemise annulaire extérieure, comprenant des ressorts métalliques, logés au moins partiellement entre chaque lame de centrage et une rainure longitudinale où elle s'engage, caractérisé en ce que lesdits ressorts comportent un prolongement radial assurant la fixation desdits ressorts sur ladite chemise, 20/ Dispositif de maintien selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits ressorts présentent un profil à au moins une ondulation en appui contre une face latérale de ladite lame, lesdits ressorts comportant au moins un prolongement cylindrique traversant un alésage radial de ladite chemise et terminé par une tête de fixation obtenue par fusion locale de l'extrémité dudit prolongement. 30/ Dispositif de maintient selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits ressorts présentent un profil à au moins une ondulation en appui contre l'extrémité radiale de ladite lame, 40/ Dispositif de maintient selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits ressorts comportent deux éléments identiques, montés symétriquement de part et d'autre de ladite lame et respectivement en appui contre ses deux faces latérales, lesdits éléments comportant des prolongements plans, s'épanouissant latéralement après traversée de ladite chemise puis recourbés en sens inverse pour être réunis ensemble à leur extrémité commune. 5 / Dispositif de maintien selon la revendication l, caractérise en ce que lesdits ressorts formés de deux éléments identiques et symétriques comportent chacun deux prolongements cylindriques, traversant ladite chemise et réunis ensemble à leurs extrémités,