Brevet FR2063107A1 — publié le 19710709

La présente invention.due à Mr. Jean-Claude AGRANIER de la Société d'Etudes pour la Propulsion par Réaction (S.E.P.R.) et Mr. André CAYOL du Commissariat à l'Energie Atomique, concerne un dispositif d'accrochage destiné à assurer, dans un assemblage du type comprenant un faisceau d'aiguilles 5 de combustible groupées de façon jointive suivant un réseau régulier, la liaison entre les aiguilles et un support» Les assemblages de combustible destinés aux réacteurs nucléaires à densité de puissance élevée, tels que les réacteurs surrégénérateurs refroidis par circulation de métal fondu, comprennent un ou plusieurs faisceaux 10 d'aiguilles de combustible (matériau fissile ou fertile) gainé disposé dans une enveloppe parcourue par le fluide réfrigérant» Les aiguilles doivent être retenues dans l'enveloppe. En général, on monte les aiguilles de chaque faisceau sur une grille portée par le pied de l'enveloppe ou par une bague fixée à la partie courante de celle-ci. L'écartement des aiguilles est déterminé 13 par des organes entretoises dont elles sont munies, constitués généralement par un fil enroulé en hélice sur chaque aiguille» Dans la plupart des dispositions utilisées jusqu'à présent, il était nécessaire d'enfiler une à une les aiguilles de combustible sur la grille : Cette solution présente des inconvénients notables qui apparaissent immédia-20 tement si l'on se souvient que les opérations doivent être effectuées en boîte à gants dans la plupart des cas» La présente invention vise à fournir un dispositif d'accrochage répandant mieux que ceux antérieurement proocsés aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il est pratiquement exempt des inconvénients ci-dessus. 25 Dans ce but, l'invention propose un dispositif d'accrochage des tiné à assurer.dans un assemblage combustible comportant un faisceau d'aiguilles de combustible groupées de façon jointive suivant un réseau régulier, l'accrochage des aiguilles dans une enveloppe de guidage du fluide réfrigérant, dispositif caractérisé notamment en ce qu'il comprend au moins deux 30 broches parallèles fixées à un support solidaire de l'enveloppe et placées transversalement au sens de circulation du réfrigérant, et des rails parallèles, placés perpendiculairement aux broches, coulissant sur celles-ci et coulissant dans les bouchons d'une nappe d'aiguilles pour retenir celles-ci. L'enveloppe est en général constituée par une gaine mince tubulaire 35 à section polygonale entourant le faisceau et par un pied massif : l'enveloppe peut alors être prévue pour enserrer le faisceau et, par là, empêcher les aiguilles du faisceau de coulisser hors des rails et les rails de coulisser hors des broches» Le support lui-même est alors avantageusement 69 32031 2 20 '6310? constitué par un bloc de manutention tubulaire fixé de façon amovible à l'enveloppe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple non limi-5 tatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: - la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de la partie terminale inférieure d'un assemblage de combustible; - les fig. 2 et 3 sont des vues en coupe suivant les lignes II-II et III-III de la fig. T; 10 - les fig. 4 et 5 montrent, respectivement en élévation et en coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4, le bloc de manutention du dispositif d'accrochage illustré en fig. 1 à 3; - la fig. 6 est une vue en coupe de la partie terminale d'une aiguille du dispositif de la fig. 6; 15 - la fig. 7, similaire à la fig. 6, est une vue en coupe d'une aiguille destinée à un dispositif constituant une variante de mise en oeuvre de l'invention. L'assemblage de .combustible dont la partie terminale inférieure est montrée en fig. 1 comprend une enveloppe 10 constituée d'une gaine 11 à 20 section droite hexagonale régulière et d'un pied massif 12 qui se prolonge par un tube 14 d'entrée de réfrigérant. La gaine 11 est.fixée au pied 12 par soudage en 16. Le pied 12 est percé d'un passage central d'entrée d'un fluide réfrigérant dans l'enveloppe 10, de forme légèrement évasée, se raccordant à l'alésage du tube 14. 25 Dans l'enveloppe 10 est disposé un faisceau d'aiguilles 18 occupées par du matériau fissile ou fertile, retenu dans l'enveloppe par le dispositif suivant l'invention. Ce dispositif comprend un bloc de manutention 20 illustré en fig. 1, 4 et 5. Ce bloc comporte des moyens de fixation amovible sur le pied 12, constitué dans le mode de réalisation illustré par des tenons 22 30 qui s'insèrent dans des rainures 24 en L du pied pour former un accouplement à baïonnette. Une fois en place,1e bloc de manutention peut être bloqué à l'aide de vis pointeau 26 ou de pions montés radialement dans des trous du pied 12, sous la gaine 11. Des encoches 28 ménagées dans la face inférieure du bloc de manutention 20 permettent au réfrigérant de s'écouler lorsqu'on 35 soulève l'assemblage hors du coeur immergé. Le bloc de manutention 20 porte deux broches 30 parallèles, constituées chacune par un corps cylindrique de longueur telle qu'il déborde légèrement, du bloc, de manutention 20 tout en restant inscrit dans la gaine 11 69 32031 3 20 63107 et par une nervure longitudinale et radiale 32, Cette dernière s'engage dans des encoches du bloc de manutention 20 prévues à cet effet et est soudée au bloc. Entre les deux encoches , le bloc de manutention 20 présente deux larges échancrures 34 facilitant la répartition du réfrigérant qui pénètre 5 par le pied 12. Sur les broches 30 coulissent les rails 36 qui portent les aiguilles 18. Chacun des rails représentés en fig. 1 et 2 est constitué par une pièce profilée en forme de lame terminée par un renflement semi-cylindrique 38. Lorsque le rail 36 est enfilé sur les broches, le renflement est perpendicu— 10 laire à l'axe de celles-ci. La lame de chaque rail est percée de deux trous destinés à livrer passage aux portions cylindriques des broches 30, de dimensions telles que les rails ne puissent pas s'incliner d'un angle suffisant pour obstruer notablement l'arrivée de réfrigérant. Comme le montre la fig. 4 sur laquelle un rail 36 est indiqué en traits mixtes, chaque trou est relié à 15 l'arête inférieure du rail par une fente destinée à livrer passage à la nervure 32 de la broche correspondante. Les rails présentent une forme allongée dans le sens de l'écoulement du fluide caloporteur et ne créent donc qu'une perte de charge faible. Pour la même raison, le passage aménagé dans le bloc 20 présente une conicité 20 identique à celle du passage dans le pied 12 et s'y raccorde sans discontinuité. Le bouchon 40 qui ferme la partie terminale de chaque aiguille 18 comporte de son côté une fente de dimension transversale suffisante pour livrer passage à la lame d'un rail 36, terminée par un passage semi-cylindri-25 que 42 destinée à emprisonner le renflement semi-cylindrique du rail correspondant s une fois que les aiguilles 18 appartenant à une même nappe sont enfilées sur un rail et que celui-ci est en place sur les broches, les aiguilles de la nappe sont immobilisées dans le sens longitudinal par rapport à l'enveloppe, tout en restant libres de se déplacer légèrement en plan. 30 L'intérêt de l'invention apparaît immédiatement si l'on considère le mode de montage qu'elle permet d'adopter: on commence par constituer toutes les nappes d'aiguilles nécessaires. Pour cela on enfile sur chaque rail les aiguilles 18 de la nappe correspondante. On place ensuite le bloc de manutention 20 sur un support convenable qui maintient son axe horizontal et les 35 broches 30 arientéesverticalement. On place également, pour recevoir les nappes successives, des supports en V dont les faces internes reproduisent la section droite de la gaine 11 de l'enveloppe. Dans le cas d'une enveloppe à section droite hexagonale par exemple, les V délimitent un volume correspondant à la moitié de celui de l'enveloppe, entre une face plane de celle-ci 69 32031 4 20 '63107 et le plan de symétrie qui lui est parallèle. Les nappes sont alors' empilées une à une, en enfilant chaque fois leur rail 36 sur les broches 30 jusqu'à ce que les aiguilles reposent sur les supports en V (pour la première nappe) ou sur la nappe précédente. On constitue ainsi l'ensemble du faisceau. Pour pou-5 voir le manipuler en bloc il suffit d'enfiler sur lui la gaine 11 ou de placer un collier de retenue temporaire. On coiffe ensuite le bloc 20 dB manutention tubulaire avec le pied 12, on verrouille l'accouplement à baïonnette et on met en place les vis pointeau 26 : on peut alors enfoncer complètement la gaine 11 pour l'amener dans sa position définitive par rapport au pied et 10 la souder en 16. Il va sans dire que 1'invention est susceptible de nombreuses variantes. En particulier on peut remplacer les rails 36 en profilés usinés du type illustré en fig. 1, 2 et 4 par des rails en tôle emboutie moins coûteux à fabriquer. Toutefois, étant donné que des rails de type présentent une 15 partie plane formant nervure au-delà de la portion renflée, il est nécessaire d'adopter des bouchons d'aiguilles 40' du type représenté en fig. 7. Ces bouchons, comportant au-delà du passage semi-cylindrique 42' une encoche 44, ont en contrepartie 1'-inconvénient d'être plus longs de quelques millimètres. De plus, cette encoche affaiblit légèrement les bouchons, fendus sur 20 une longueur plus importante que les précédents. Il doit être entendu que cette variante, ainsi plus généralement que toutes celles restant dans le cadre des équivalences, est couverte par le présent brevet. 69 32031 5 20 63107 REVENDICATIONS 1°) Dispositif d'accrochage pour assemblage combustible comportant un faisceau d'aiguilles de combustible groupées par nappes de façon jointive suivant un réseau régulier, dispositif destiné à retenir les aiguilles dans une enveloppe de guidage 5 du fluide réfrigérant et comprenant au moins deux broches paral lèles, fixées à un support solidaire de l'enveloppe et placées transversalement au sens de circulation aux broches, caractérisé en ce que les rails coulissent sur les broches et coulissent dans les bouchons des aiguilles appartenant à une même nappe 10 pour retenir celles-ci et en ce que l'enveloppe empêche les ai guilles du faisceau de coulisser hors des rails et les rails de coulisser hors des broches. 2°) Dispositif d'accrochage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dit support est constitué par un bloc de 15 manutention tubulaire fixé de façon amovible à l'enveloppe. 3°) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'enveloppe comprenant une gaine mince tubulaire entourant le faisceau d'aiguilles et comprenant un pied massif percé d'un passage axial pour le réfrigérant, le dit bloc de manuten-20 tion est fixé au pied. 4°) Dispositif suivant la revendication 33 caractérisé en ce que le bloc de manutention et le pied sont percés de passages évasés d'entrée de réfrigérant qui se placent dans le prolongement l'un de l'autre lorsque le bloc tubulaire est en place. 25 5°) Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, carac térisé en ce que le bloc de manutention est retenu longitudinalement dans le pied par une liaison à baïonnette, des moyens amovibles étant prévus pour interdire la rotation relative du bloc et du pied. 30 6°) Dispositif suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 5j caractérisé en ce que chaque broche comporte un corps cylindrique et une nervure longitudinale et radiale fixée au support. 7°) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé 35 en ce que chaque rail présente des trous de section droite corres pondant à celle de la portion cylindrique des broches,, en nombre égal à celui des broches, et des fentes livrant chacune passage à une nervure et reliant un trou à 11 arête du rail. 69 32031 20 "63107 8°) Dispositif suivant la revendication 75 caractérisé en ce que chaque rail est constitué par un profilé présentant un renflement semi-cylindrique terminal sur lequel coulissent les bouchons terminaux des aiguilles appartenant à une même nappe, 5 percés de passages de forme correspondante. 9°) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chaque rail est constitué par une pièce en tôle emboutie présentant une partie renglée prolongée par une partie formant nervure et en ce que chaque bouchon d'aiguille de combustible 10 comporte un passage semi-cylindrique de dimension correspondant à la partie renflée du rail, reliée par une fente à l'extrémité de l'aiguille et munie d'une encoche de passage de la nervure du rail correspondant.