Brevet FR2063133A1 — publié le 19710709

-1- 2063133 la présente invention concerne des réacteurs nucléaires, et plus particulièrement un réacteur nucléaire du type dans lequel le coeur est formé de cartouches de combustible disposées suivant une configuration convenable. Un exemple particulier est un réac-5 teur nucléaire à neutrons rapides dans lequel des sous-ensembles de combustible ayant une section droite hexagonale sont disposés d'une façon généralement parallèle et au contact les uxls des autres pour former une région généralement cylindrique du coeur qui, pour effectuer une surrégénération , peut être entourée d'une couverture 10 comprenant d'autres ensembles de section droite hexagonale, chacun d'eux contenant une région de surrégénération et d'autres contenant un réflecteur.Dans un tel coeur,il se produit une -variation très importante du flux neutronique des régions centrales du coeur où le flux atteint une valeur maximale vers les régions externes où 15 le flux est à une valeur minimale. Cela produit une importante variation de la puissance dans le sens transversal du coeur et, par suite, la puissance moyenne produite par le coeur peut être relativement faible. Afin de "niveler" la répartition de la puissance dans le sens transversal du coeur, on dispose de deux moyens : 20 premièrement, faire varier la concentration du combustible dans le sens transversal du coeur de façon qu'il y ait une plus grande concentration du combustible dans les régions externes, et deuxièmement, faire varier la teneur en matière fissile du combustible dans le sens transversal du coeur, de façon qu'il y ait une plus 25 forte teneur en matière fissile dans les régions externes. On peut faire varier la concentration du combustible,soit enkfaisant varier le diamètre des barreaux de combustible dans les sous-ensembles, de façon que lesdits barreaux de combustible des régions externes aient un diamètre supérieur à celui des barreaux des régions cen-30 traies» soit/utilisant un plus grand nombre de barreaux de combustible par sous-ensemble. Un plus grand nombre de barreaux a l'inconvénient de réduire de manière inadmissible le volume du réfrigérant, et les inconvénients d'une teneur variable en matière fissile et d'un diamètre variable des barreaux sont dus à une plus 35 grande complexité et à un prix de fabrication plus élevé, ainsi qu'à un enfournement plus difficile. 70 29095 -2 2063133 La présente invention a notamment pour objet une forme de coeur de réacteur nucléaire dans laquelle les inconvénients sont éliminés ou réduits et qui offre d'autres avantages, comme on le verra dans la description qui va suivre. 5 Selon l'invention, un réacteur nucléaire présente un coeur formé par un groupement de cartouches de combustible et présentant au moins une zone interne et une zone externe, les cartouches de •combustible constituant la zone interne étant plus longues et plus espacées que les cartouches constituant la zone externe et à la 10 fois la teneur en matière fissile du combustible et la section droite des cartouches de combustible étant constantes dans tout le coeur, de manière à réduire la variation de la puissance produite dans le coeur. Cette configuration du coeur permet également d'obtenir une 15 haute température moyenne du réfrigérant de sortie,sans qu'il soit nécessaire de faire varier l'écoulement du réfrigérant dans le coeur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention s'appliquant,dans le présent cas, à un réacteur nucléaire surrégénérateur à neutrons rapides refroidi par un métal liquide. Sur ce dessin : 25 la figure unique est une vue de côté en coupe médiane. l'ensemble 1 du coeur et de la couverture du réacteur est généralement cylindrique et se compose de trois zones, la zone centrale 2 comprenant des sous-ensembles de combustiblev 3 de grande longueur formés chacun de barreaux de combustible 4 espacés d'une 30 grande distance ; la zone intermédiaire 5 comprenant des sous- ensembles de combustible 6. de longueur intermédiaire formés chacun de barreaux de combustible 7 espacés d'une moins grande distance que les barreaux 4 ; et une zone externe 8 comprenant des sous-ensembles de combustible 9 de courte longueur formés chacun de bar-35 reaux de combustible 10 espacés d'une distance minimale compatible avec un refroidissement satisfaisant. Les barreaux de combustible 4 7 et 9 sont tous de même diamètre et la teneur en matière fissile du 70 29095 -3- 2063133 combustible est la même dans toutes les zones. La région radiale de surrégénération est désignée par 11 et la région axiale de surrégénération est prévue dans la zone centrale au-dessus et au-dessous des barreaux de combustible 4, 5 notamment dans des régions 12 et 13 respectivement ; dans la zone intermédiaire 5 au-dessus et au-dessous des barreaux de combustible 7 dans des régions 14 et 15 respectivement ; et dans la zone externe 8 au-dessus et au-dessous des barreaux de combustible 10 dans des régions 16 et 17»respectivement. 10 La configuration représentée du coeur donne une meilleure répartition de la puissance dans le sens radial (répartition nivelée), permet d'obtenir une température moyenne élevée du réfrigérant de sortie, sans avoir recours à un étranglement différent, par exemple entre les zones, des canaux du réfrigérant formés par 15 les sous-ensembles de combustible ; elle peut permettre d'utiliser une plus faible quantité de combustible et on peut s'attendre à ce qu'elle permette de réduire le temps de doublement du réacteur. En outre, la fabrication di/combustible est favorisée par le fait que les barreaux de combu&tible de tout le coeur sont de même dia-20 mètre et présentent une teneur constante en matière fissile. 70 29095 -4- 2063133 - REVEUDICATIOHS - 1. Réacteur nucléaire caractérisé en ce qu'il comporte un coeur formé par un groupement de cartouches de combustible et présentant au moins une zone interne et une zone externe, les car- 5 touches de combustible constituant la zone interne étant plus longues et plus espacées que celles constituant la zone externe et. aussi bien la teneur en matière fissile du combustible que la section droite des cartouches de combustible étant constantes dans tout le coeur, de manière à réduire la variation de la puis-10 sance produite dans ledit coeur. 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des zones interne, intermédiaire et externe, les cartouches de combustible constituant la zone interne étant plus longues et plus espacées que celles constituant la zone inter- 15 médiaire et, de même, les cartouches de combustible constituant la zone intermédiaire étant plus longues et plus espacées que celles constituant la zone externe, le coeur comportant également des éléments de surrégénération situés dans des positions entourant la zone externe et dans des positions axiales aux extrémités des zones 20 interne, intermédiaire et externe du coeur. 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est un réacteur surrégénérateur à neutrons rapides refroidi par un métal liquide.