Brevet FR2060379A1 — publié le 19710618

La présente invention concerne des ensembles de combustible pour réacteursnucléaires et en particulier un ensemble de combustible du type comportant plusieurs barreaux de combustible allongés, dont les axes longitudinaux sont parallèles, supportés 5 sous forme d'un faisceau. Un tel ensemble de cartouches de combustible utilise une ou plusieurs grilles d'écartement disposées entre les extrémités de l'ensemble et destinées à limiter le mouvement des barreaux de combustible dans la grille d'écartement et à maintenir les barreaux de combustible de l'ensemble correc-10 tement en position les uns par rapport aux autres. Dans une forme de réalisation antérieure d'une grille d'écartement, les barreaux de combustible étaient supportés par des éléments élastiques opposés. Toutefois, cette disposition constitue un agencement élastique instable dans lequel les barreaux de com-15 bustible continuent à se déplacer jusqu'à ce que la flexion du ressort produise une force suffisamment grande pour compenser la perturbation. Indépendamment de la rigidité des éléments élastiques, il se produit un mouvement microscopique de nature oscillante qui produit un frottement des barreaux de combustible,-c'est-à-dire 20 l'usure desdits barreaux aux points de contact avec les éléments élastiques. Dans une autre forme de grille d'écartement, les barreaux de combustible sont maintenus contre des éléments de support rigides par des éléments élastiques disposés de manière à agir contre 25 les éléments de support rigides. Dans cette disposition, la force de l'élément élastique est choisie de manière à garantir que les barreaux de combustible ne s'écartent pas des éléments de support rigides et en particulier, de manière à garantir que les barreaux de combustible ne heurtent pas les éléments de support rigides, 30 étant donné que cela se traduit par une forte usure par frottement. Bien que la vibration des barreaux de combustible dans une grille d'écartement soit réduite au minimum par cette disposition, il peut encore se produire des oscillations latérales des barreaux de combustible entre les grilles d'écartement adjacentes à l'intérieur 35 de l'ensemble. Ces oscillations produisent un frottement entre le barreau et l'élément de support, ce qui se traduit par une usure importante . 70 31926 2060379 Selon la présente invention, une grille d'écartement pour un ensemble de combustible nucléaire comportant plusieurs barreaux de combustible allongés supportés sous forme d'un faisceau, de façon que leurs axes longitudinaux soient parallèles, est de forme 5 cellulaire et présente des ouvertures dans lesquelles pénètrent les barreaux de combustible, trois éléments de support sensiblement rigides faisant saillie dans chacune des ouvertures, des éléments élastiques étant prévus dans chaque ouverture de manière à être orientés vers les éléments de support pour pousser un barreau de 10 combustible dans l'ouverture contre les éléments de support, ces derniers étant positionnés de façon que l'un au moins desdits éléments de support touche le barreau de combustible en un point lon-gitudinalement espacé de l'axe longitudinal du barreau par rapport aux points de contact entre les deux autres éléments de support et 15 le barreau de combustible, les points de contact entre les trois éléments de support et le barreau de combustible correspondant aux angles d'un triangle. Dans la disposition selon l'invention, le support en trois points de chacun des barreaux de combustible par les trois éléments 20 de support rigides garantit un contact entre chaque.barreau de combustible et les trois éléments de support rigides. Cette disposition introduit un couple qui s'oppose à une oscillation latérale des barreaux de combustible entre les grilles d'écartement adjacentes, ce qui réduit au minimum l'usure par frottement des barreaux de com-25 bustible contre les éléments de support rigides. Cette disposition réduit également le degré de perturbation qui est transmis d'une grille intermédiaire de l'ensemble du combustible à une autre et garantit l'alignement correct des barreaux de combustible dans lesdites grilles d'écartement. 30 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre,faite en regard des dessins annexés et.donnant à titre explicatif,mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : 35 la figure 1 est une vue en plan d'une grille d'écartement selon l'invention ; la figure 2 est une élévation latérale de la grille d'écarte- 70 31926 2060379 ment, en partie en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective d'un détail de la grille d'écartement représentée sur la figure 1 ; la figure 4 est une vue en plan d'une partie d'une seconde 5 forme de grille d'écartement selon la présente invention ; la figure 5 est une coupe horizontale à un niveau inférieur de la grille d'écartement représentée sur la figure 4 ; et la figure 6 est une vue en perspective d'un détail de la grille d'écartement représentée sur la figure 4. 10 La grille d'écartement représentée sur les figures 1 et 2 comporte une virole centrale 1 et un "bandage circulaire externe 2. La virole centrale 1 et le bandage externe 2 sont reliés par des âmes radiales 3 qui divisent la zone intérieure du bandange externe 2 en huit secteurs 4. Chaque secteur 4 contient six viro-15 les tubulaires 5 à la face supérieure de la grille et six viroles tubulaires correspondantes 6 à la face inférieure de la grille. Les composants de l'ensemble, c'est-à-dire la virole centrale 1, le bandage externe 2, les âmes radiales 3 et les viroles 5 et 6 sont réunis par brasage ou soudage par points. La grille d'écarte-20 ment maintient latéralement en position un ensemble de barreaux de combustible allongés 7 supportés sous forme d'un faisceau de façon que leurs axes longitudinaux soient parallèles. Chacune des paires correspondantes de viroles 5 et 6 est traversée par un barreau de combustible 7» bien qu'on nrait représenté que quelques bar-25 reaux de combustible 7 sur la figure 1 pour plus de clarté. Comme on le voit sur la figure 3» deux éléments de support rigides 8 et un élément de butée arrière rigide 9 sont formés dans chacune des viroles supérieures 5. Les éléments de support 8 et l'élément de butée arrière 9 sont à égale distance les uns des 30 autres, c'est-à-dire à 120°. Les viroles inférieures 6 ne comportent qu'un seul élément de support rigide 8 et deux éléments de butée arrière rigides 9 qui sont aussi à égale distance les uns des autres, c'est-à-dire à 120°. Des doubles ressorts cintrés 10 sont ajustés sur les âmes 3 entre les viroles 5 et 6. Chaque ressort 10 est 35 introduit dans des fentes 11 des viroles supérieures 5 ménagées au-dessous des éléments de butée arrière 9 et sont disposées dans des évidements 12 ménagés dans les bords supérieur et inférieur des âmes 70 31926 ~4~ 2060379 radiales 3» les ressorts 10 maintiennent les barreaux de combustible 7 en contact avec lés deux éléments de support rigides 8 des viroles supérieures 5 et avec l'unique élément de support rigide 8 des viroles inférieures 6. 5 Normalement, les barreaux de combustible 7 ne touchent les éléments de butée arrière 9 qu'en cas de défaillance des ressorts 10 et alors, les éléments de butée arrière 9 limitent le déplacement latéral des barreaux de combustible 7 à. l'écart des éléments 8. 10 La grille d'écartement représentée sur les figures 4> 5 et 6, comporte une structure supérieure 13 et une structure inférieure correspondante 14» toutes deux étant en forme de réseau carré. Les structures supérieure et inférieure 13 et 14 de la grille sont toutes deux en un feuillard mince et sont réunies par un bandage de 15 support externe (non représenté). Dans ce cas de nouveau, la grille d'écartement maintient latéralement en position un ensemble de barreaux de combustible 7 supportés sous forme d'un faisceau de façon que leurs axes longitudinaux soient parallèles. Les structures 13 et 14 de la grille présentent des ouvertures carrées 15 20 dans lesquelles entrent longitudinalement les barreaux de combustible 7- Les feuillards formant les structures 13 et 14 de la grille sont façonnés pour former des éléments de support rigides 16 et des éléments de butée arrière rigides 17 faisant saillie dans chacune des ouvertures 15. Des doubles ressorts cintrés 18 sont dis-25 posés longitudinalement entre les structures supérieure et inférieure 13 et 14 de la grille. Comme on le voit sur la figure 6, les ressorts 18 sont introduits dans des fentes 19 ménagées dans les côtés correspondants de l'ouverture 15 des structures supérieure et inférieure 13 et 14 de la grille. En se référant de nouveau à 30 la figure 6, dans l'ouverture désignée par 15a de la structure supérieure 13 de la grille, le ressort associé 18 pousse un barreau de combustible 7 au contact de deux éléments de support rigides 16 qui font saillie à partir des côtés opposés de l'ouverture 15a. Dans l'ouverture correspondante 15a de la structure inférieure 35 14 de la grille, le ressort 18 pousse le barreau de combustible 7 au contact d'un seul élément de support rigide 16 formé dans le côté de l'ouverture 15a en regard du ressort 18. 70 31926 -5- 2060379 L'ouverture 15a de la structure supérieure 13 de la grille présente un seul élément de butée arrière 17 du côté de l'ouverture comportant le ressort cintré 18. L'ouverture 15a de la structure inférieure de la grille présente deux éléments de butée arrière 5 opposés 17. Dans cette disposition également, le barreau de combustible 7 ne touche les éléments de butée arrière 17 qu'en cas de défaillance du ressort cintré 18. La disposition est inversée dans les ouvertures 15b voisines des ouvertures 15a des structures supérieure et inférieure 13 et 10 14 de la grille. Dans l'ouverture 15b de la structure supérieure 13 de la grille, le ressort cintré associé pousse le barreau de combustible 7 au contact d'un seul élément de support rigide 16 faisant face audit ressort 18. Dans l'ouverture correspondante 15b de la struc-15 ture inférieure 14 de la grille, le ressort cintré 18 pousse le barreau de combustible 7 contre deux éléments de support rigides 16 qui font saillie à partir des côtés opposés de l'ouverture 15b de la structure inférieure 14. L'ouverture 15b de la structure supérieure 13 de la grille présente deux éléments de butée arrière 20 opposés 17 et l'ouverture 15b de la structure inférieure 14 de la grille présente un seul élément de butée arrière 17. 70 31926 "6" 2060379 REVENDICATIONS 1. Grille â'écartement pour un ensemble de combustible de réacteur nucléaire comportant plusieurs barreaux de combustible allongés supportés sous forme d'un faisceau de façon que leurs 5 axes longitudinaux soient parallèles, grille d'écartement caractérisée en ce qu'elle est sous forme cellulaire présentant des ouvertures dans lesquelles entrent les barreaux de combustible, trois éléments de support rigides faisant saillie dans chacune des ouvertures, un élément élastique étant prévu dans chaque ouverture 10 à l'opposé des éléments de support et étant placé de manière à pousser contre les éléments de support un barreau de combustible situé dans l'ouverture, lesdits éléments de support étant placés de façon que l'un d'eux au moins touche le barreau de combustible en un point longitudinalement espacé de l'axe longitudinal du bar-15 reau par rapport aux points de contact entre les deux autres éléments de support et le barreau de combustible, les points de contact entre les trois éléments de support et le barreau de combustible se trouvant aux angles d'un triangle. 2. Grille d'écartement selon la revendication 1, caractéri- de 20 sée en ce que l'élément élastique touche le barreau/combustible en un point situé entre le point de contact d'un élément de support et les points de contact des deux autres éléments de support avec le barreau de combustible, l'élément élastique agissant sur le barreau de combustible à 1'encontre des éléments de support pour pous-25 servledit barreau contre les trois éléments de support. 3. Grille d'écartement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux couches superposées de viroles tubulaires, les viroles de chaque couche étant reliées entre elles et les deux couches de viroles étant supportées longitudinalement 30 à distance l'une de l'autre dans la grille d'écartement, les barreaux de combustible d'un ensemble passant chacun dans une paire correspondante de viroles, une de chaque couche, deux éléments de support rigides périphériquement espacés étant formés de manière à faire saillie vers l'intérieur de chaque virole de chaque paire, 35 un seul élément rigide étant formé dans la seconde virole de la paire, de façon que les deux éléments de support rigides de la , 70 31926 -7- 2060379 de chaque paire soient situés aux angles d'un triangle, un ressort coopérant avec chaque paire de viroles pour agir à 1'encontre des éléments de support rigides afin de pousser les "barreaux de combustible contre ces derniers. 5 4» Grille d'écartement selon la revendication 3, caractéri sée en ce que l'élément élastique est agencé de manière à agir sur le barreau de combustible en un point situé entre les deux éléments de support d'une première virole et le seul élément de support de la seconde virole de chaque paire. 10 5. G-rille d'écartement selon la revendication 3, caractéri sée en ce que l'élément élastique est constitué par un ressort cintré monté longitudinalement entre les deux viroles de chaque paire, les ressorts cintrés exerçant une pression sur les barreaux de combustible entre les deux viroles de chaque paire. 15 6. Grille d'écartement selon la revendication 3, caractéri sée en ce qu'un élément de butée est formé de manière à faire saillie à l'intérieur de la première virole de chaque paire à l'opposé des deux éléments de support rigides et en ce que deux éléments de butée périphériquement espacés sont formés de manière à faire sail-20 lie vers l'intérieur de la seconde virole de chaque paire à l'opposé du seul élément de support rigide de la seconde virole, les barreaux de combustible étant espacés des éléments de butée des viroles lorsqu'ils sont en contact avec les éléments de support desdites viroles. 25 7. Grille d'écartement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux structures superposées, chaque structure comprenant plusieurs feuillards se croisant perpendiculairement pour délimiter des ouvertures rectangulaires danslesdites structures, les barreaux de combustible d'un ensemble s'étendant chacun 30 dans une paire correspondante d'ouvertures des deux structures, chaque paire d'ouvertures comportant des éléments élastiques qui agissent à partir d'un côté pour pousser un barreau de combustible situé dans 1'ouverture en direction de l'autre côté et dans chaque paire d'ouvertures, deux éléments de support rigides faisant saillie dans 35 l'ouverture de l'une des structures,un de chaque côté, de l'ouverture près de l'élément élastique, un seul élément de support rigide faisant saillie dans l'ouverture de l'autre structure du côté de l'ou 70 31926 -8- 2060379 verture opposée à l'élément élastique, les deux éléments de support rigides et le seul élément de support rigide étant en contact avec le barreau de combustible correspondant en des points correspondant aux angles d'un triangle, l'élément élastique 5 poussant le barreau de combustible contre les éléments de support rigides^ 8. Grille d'écartement selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément élastique est agencé de manière à agir sur des barreaux de combustible en un point situé longitudinale- 10 ment entre les deux éléments de support rigides de la première ouverture et le seul élément de support rigide de la seconde ouverture de chaque paire correspondante des deux structures de la grille. 9. Grille d'écartement selon la revendication 7' caracté-15 risée en ce que l'élément élastique est constitué par un ressort cintré monté longitudinalement entre chaque paire correspondante d'ouvertures des deux structures de la grille, les ressorts cintrés s'appuyant contre les barreaux de combustible en, un point situé entre les deux structures de la grille. 20 10. Grille d'écartement selon la revendication 7, caracté risée en ce que des éléments de butée sont formés dans les paires correspondantes d'ouvertures des deux structures de la grille pour limiter le déplacement latéral des barreaux de combustible à l'écart des éléments de support rigides à 1*encontre de l'action 25 de l'élément élastique, un seul élément de butée étant formé de • façon qu'il fasse saillie dans l'ouverture de chaque paire qui présente les deux éléments de support rigides, le- seul élément de butée faisant saillie dans l'ouverture du côté de cette dernière comportant l'élément élastique, deux éléments de butée faisant 30 saillie dans l'autre ouverture de la paire comportant un seul élément de support rigide, les deux éléments de butée faisant saillie dans l'ouverture à partir de chaque côté adjacent de celui présentant l'élément élastique, les éléments de butée étant espacés des barreaux de combustible qui sont maintenus en contact avec 35 les éléments de support des paires d'ouvertures par les éléments élastiques.