Brevet FR2105062A1 — publié le 19720428

La présente invention est relative à la fermeture des extré mités des tubes de réacteurs. Les réacteurs nucléaires classiques comportent un coeur dans lequel s'étendent verticalement un * luralitd de tubes à combustible contenant chacun des barreaux d'éléments combustibles disposés les uns au-dessus des autres -pour former une barre. Un fluide réfrigérant primaire circule, généralement, de bas en haut le long des tubes à combustibles et autour des éléments combustibles de manière à être chauffé par ceux-ci, puis est envoyé dans des tubes d'échangeurs de chaleur qu'il chauffe en vue de produire de la vapeur.Au cours de la vie des éléments combustibles, il est nécessaire d'intervertir ceux-ci; c'est-à-dire de les extraire d'un tube disposé dans une certaine partie du coeur pour les introduire dans un autre tube disposé dans une autre partie de ce coeur de manière à maintenir dans ce dernier une température auss ni- forme que possible et à obtenir un taux de combustion constant. En outre, il est nécessaire au cours de cette interversion, de remplacer les éléments combustibles usés par des éléments neufs. Au cours de ces dernières années, différents procédés ont été proposés en vue de permettre l'interversion et le remplacement des éléments combustibles d'un coeur de réacteur pendant le fonctionnement de ce réacteur, c'est-à-dire alors que les tubes du coeur contiennent du réfrigérant primaire sous pression et que le réacteur est en charge. Un problème slest trouvé posé du fait que les tubes à combustible doivent être pourvus d'organes de fermeture d'extrémités susceptibles d'être manoeuvrés à distance par une machine de déchargement et de rechargement en vue soit d'obturer ces tubes, soit de provoquer leur ouverture pour livrer passage à une barre de combustible devant être enlevée ou remplacée.Une machine pour le déchargement et le rechargement d'un réacteur en charge doit pouvoir être reliée hermétiquement à un tube à combustible et être mise sous pression avant de procéder à la manoeuvre d'ouverture de l'organe de fermeture étanche de ce tube, d'où la nécessité d'actionner le dispositif de fermeture d'extrémité des tubes de réacteurs à distance à partir de l'exté- rieur du coeur, par exemple au moyen de mouvements linéaires et de rotation simples et sûrs. La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif de fermeture de tube de réacteur qui puisse etre actionné à distarje par une macnlne de d-Sqarennt et rechargement en vje soit d'obturer de tels tubes, soit de provoquer leur ouverture pour livrer passage aux barres de combustible devant être enlevées ou remplacées tandis que le réacteur est en charge. L'invention a également pour but la réalisation d'un dispositif d'obturation de l'extrémité d'un tube dé réacteur qui puisse être actionner à distance de l'extérieur du coeur. au moyen de mouvements linéaires et de rotation simples et sûrs pendant que ledit réacteur est en charge. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de fermeture d'extrémité de tube de réacteur permettant soit d'obturer hermétiquement ce tube, soit d'accéder à l'intérieur de celui- ci en vue d'expériences ou en vue de l'utilisation d'instruments scientifiques. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de fermeture d'extrémité de tube de réacteur caractérisé en ce qu'il comprend: un corps d'obturation en forme de cuvette s'insérant dans ledit tube, ledit corps présentant autour de son extrémité fermée un rebord chanfreiné formant un siège destiné à venir en contact avec une surface conique ménagée à l'intérieur dudit tube à proximité de son entrée; une tige filetée s'étendant à l'intérieur du dit corps et qui est assujettie de manière à pouvoir pivoter dans la partie d'extrémité fermée; un collier ou noix, taraudé et disposé sur une partie de la tige s'étendant à l'intérieur du corps; des moyens coulissants reliant le collier au corps de manière à empêcher une rotation relative entre eux; une pluralité d'entretoises à resso-rt fermant une douille et fixées en différentes positions autour du collier de telle sorte qu'elles soient orientées de l'intérieur vers l'extérieur en s'écartant de ladite tige et que leurs extrémités libres se trouvent à l'extérieur; un logement recevant des patins prévus sur lesdites extrémités libres des entretoises et sollicités vers l'extérieur par suite ds montage à ressort de ces entretoises de telle sorte qu'ils s' engagent dans le logement prévu à l'intérieur du tube t et des moyes pour raccorder la tige à un élément rotatif d'entrat.nement d'une machine de déchargement et de rechargement, de. telle sorte que l'entraine- ment en rotation de la tige dans une direction par l'élément d'entraînement rapproche le-collier de l'extrémité fermée, tire les entretoises vers l'intérieur du corps et fait appliquer celles-ci contre-le rebord du corps en dégageant ainsi les patins du -loge- ment. Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple dans le dessin annexé sur lequel la figure unique est une vue en coupe d'un dispositif de fermeture obturant de manière étanche l'extrémité d'un tube à combustible de réacteur. La figure unique représente un dispositif de fermeture d'extrémité de tube de réacteur comportant un corps d'obturation 1 en forme de cuvette inséré dans un tube à combustible de réacteur 2, ce corps 1 présentant autour de son extrémité fermée 3 un rebord chanfreiné 5 formant un siège susceptible de venir en contact avec une surface de mme conicité 7 ménagée à l'intérieur du tube 2 à proximité de son entrée 8. Une tige filetée 10 s'étend à l'intérieur du corps 1 et est assujettie de manière à pouvoir pivoter dans la partie d'extrémité 3 du corps. Un collier ou nois 11, taraudé, est engagé sur une partie de la tige 10 à l'intérieur du corps 1.Des moyens constitués par une clavette 14 logée dans une rainure 15 sont prévus pour la liaison coulissante du collier il avec le corps 1 de manière à empêcher une rotation de l'un de ces éléments par rapport à l'autre. Un certain nombre d'entretoises 16 à ressort, au nombre de six dans le mode de réalisation repré senté, formant une douille, sont fixées en différentes positions autour du collier 11 de manière qu'elles soient orientées vers l'extérieur à partir de l'intérieur du corps 1 de telle sorte que leurs extrémités libres se trouvent à l'extérieur de ce corps 1. Des patins 18 prévus aux extrémités libres 17 des entretoises sont sollicités vers l'extérieur, au moyen des ressorts dont sont pourvues ces entretoises, en vue de s'engager dans une gorge annulaire ou logement d'assemblage 19 ménagée à l'intérieur du tube 2. Ce logement présente des parois latérales inférieure "xt et supérieure flyll Un moyen constitué par une roue dentelée 20, est prévu pour relier la tige 10 à un élément rotatif d'entrainement 21 d'une machine de déchargement et de rechargement indiquée de manière générale par la référence 22 et représentée en traits mixtes. Le corps 1 comporte, à son extrémité fermée, une partie saillante 23 dans laquelle est ménagé un alésage 24 > -me goupille 25 permettant la fixation de l'extrémité supérieure d'une barre 30 de combustible dont seulement l'emplacement est indiqué en traits mixtes au dispositif de fermeture d'extrémité. L'extrémité fermée 3 comporte également un logement taraudé 26 pour recevoir l'extrémité filetée d'une tige 27. La tige 10 est équipée d'un palier de butée 28 fixé à son extrémité inférieure et d'un palier supérieur 29 permettant à cette tige 10 et à la roue dentelée 20 de pivoter autour de la tige 27 à l'intérieur du corps 1. La tige 27 a une extrémité étranglée 32 par laquelle le dispositif de fermeture et la barre de combustible peuvent être reliés à un grappin 34 de la machine de déchargement et rechargement 22. Le tube 2 comporte des orifices 36 livrant passage au réfrigérant du coeur du réacteur,qui sont disposés au-dessus de la surface conique 7. L'extrémité supérieure 37 du tube 2 est chanfreiné à la fois intérieurement et extérieurement. Le collier 11 taraudé présente une rainure annulaire 39 dans laquelle les entretoises 16 prennent appui et sont fixées avec un certain Seu au moyen de goupilles 40 afin de permettre leur déplacement angulaire. Chacune des entretoises 16 est soumise à l'action d'une lame de ressort 41 disposée entre le collier 11, sans lui être fixée et l'extrémité supérieure de l'entretoise 16 où elle est fixée par une cheville 44. En fonctionnement, le corps 1, assujetti par l'étranglement d'extrémité 32 de la tige 27 au grappin 34 de la machine de rechar-. gement et déchargement 22, est introduit dans le tube 2 tandis qu'un tube prolongateur 46(représenté en traits mixtes) vient s'adapter autour de ce tube 2 de manière étanche grâce aux joints 47 et 48. Le corps 1 est introduit dans le tube 2 jusqu a ce que les entretoises 16 s'engageant brusquement dans le logement 19 prévu à l'intérieur du tube 2. L'élément rotatif d'entratnement 21 est alors engagé avec la roue dentelée 20 et pivote de manière à amener les patins 18 en contact avec la paroi latérale "Y" du logement 19 et à déplacer ensuite le corps 1 vers le bas jusqu'à ce que le rebord chanfreiné 5 entre en contact avec la surface conique 7. Lorsque le dispositif de fermeture doit être enlevé, la roue dentelée 20 est tournée au moyen de l'élément 21 en sens inverse de manière à amener les entretoises 16 en contact avec la paroi "X". En poursuivant ce mouvement de rotation on écarte les surfaces de joint 5 et 7 l'une de l'autre. En poursuivant encore la rotation de la roue dentelée 20, le corps 1 prend appui sur les entretoises 16 qui pivotent alors vers l'intérieur de telle sorte que les patins 18 sont dégagés du logement 19. L'élément 1, avec les entretoises ainsi rétractées, est ensuite extrait du tube 2. La charge importante que l'on peut appliquer au dispositif de fermeture permet à celui-ci d'trie particulièrement propre à être utilisé avec les réacteurs à réfrigérant organique. D'autres avantages importants du dispositif résident dans l'auto-dégagement de l'élément d'obturation et dans le mécanisme auto-nettoyant incorporé dans cet ensemble à vis filetée qui permettent de surmonter nombre de difficultés rencontrées du fait de l'encrassement dû au réfrigérant organique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de fermeture d'extrémité de tube de réacteur caractérisé en ce qu'il comprend : un corps d'obturation stinsé- rant dans ledit tube, ledit corps présentant autour de son extrémité fermée un rebord chanfreiné formant un siège susceptible d'entrer en contact avec une surface conique ménagée à l'intérieur dudit tube à proximité de l'entrée de celui-ci; une tige filetée s'étendant à l'intérieur dudit corps et assujettie de manière à pouvoir pivoter dans la partie d'extrémité fermée; un collier ou noix taraudé et disposé sur une partie de la tige filetée; des moyens reliant le collier au corps de manière à permettre leur coulissement relatif tout en empêchant leur rotation relative; une pluralité d'entretoises à ressort formant une douille et fixées en différentes positions autour du collier de telle sorte qu'elles soient orientées de l'intérieur vers l'extérieur en s'écartant de ladite tige et que leurs extrémités libres se trouvent à l'extérieur; un logement recevant des patins prévus sur les extrémités libres des entretoises et sollicités vers l'extérieur par suite du montage à ressort de ces entretoises de telle sorte qu'ils s'engagent dans le logement prévu à l'intérieur du tube; et des moyens pour raccorder la tige à un élément rotatif d'entraînement d'une machine de déchargement et de rechargement, de telle sorte que ltentratnement en rotation de la tige dans un sens par l'élément d'entraînement rapproche le collier de l'extrémité et fermée, tire les entretoises vers l'intérieur du corps,/fait ap- pliquer celles-ci contre le rebord du corps en dégageant ainsi les patins du logement. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tige centrale s'étend dans un élément en forme de cuvette auquel elle est reliée, et entre que ladite tige filetée est creuse et montée de manière à pouvoir pivoter autour de ladite tige centrale. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite tige centralé s'étend hors de l'élément en forme de cuvette et au-delà de la tige creuse, et en ce qu'une partie d'extrémité accessible de la tige centrale présente une partie étranglée pouvant être saisie par un grappin d'une machine de déchargement et de rechargement des tubes. 4 - Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que ledit corps en forme de cuvette comporte des moyens pour le relier à une barre de combustible nucléaire.