Brevet FR2073318A1 — publié le 19711001

L'invention concerne un récipient pour le transport de substances fort-îment- radioactives telles que les éléments combustibles de réacteurs nucléaires irradiés engendrant de la chaleur résiduelle, récipient du type constitué par 5 un conteneur à pression entouré par un bouclier de protection contre les rayonnements, avec deux couvercles séparés vissables obturant le conteneur d une façon étanche. Pour le transport de matières radioactives telles que éléments combustibles hautement radioactifs, 10 irradiés dans un réacteur, et qui en outre produisent de la chaleur résiduelle, sont prescrites des gaînes qui doivent satisfaire à des exigences très strictes concernant 1'étanchéité. Le respect de ces conditions est rendu d'autant plus difficile que celles-ci doivent être respectées dans les accidents-types exac-15 tement déterminés comme, par exemple, après une chute libre de 9 m de hauteur avec des retardements jusqu'à 1.000 g à l'impact ainsi qu'après un test au l'eu d'une durée d'une demi-heure. Etant donné que ces exigences d'étanchéité correspondent à des fuites -3 —4 de l'ordre de 10 à 10 torr par litre/seconde, on doit, dans 20 la construction de couvercles de ce genre de gaines, observer des mesures spéciales. On connaît de nombreuses constructions de gaînes dans lesquelles un ou plusieurs couvercles sont fixés à l'aide de vis normales et de joints étanches, où l'on ne 25 prête pas une attention spéciale au problème de 1'étanchéité des couvercles. Dans le cas de grandes gaînes pour plusieurs éléments combustibles, qui sont nécessaires pour le transport économique d'éléments, les couvercles vissés ne sont pas capables de supporter sans se déformer des retardements aussi élevés, en 30 raison de l'augmentation du poids des couvercles; ainsi, 1*étanchéité des fermetures des récipients est très défavorablement influencée. En outre, le déchargement des gaînes de ce genre n'est possible que dans des "cellules dites chaudes", d'où résultent des difficultés considérables de maniement qui se tra-35 duisent, en particulier, par une diminution de la disponibilité d'exploitation de la gaine. L'invention a pour but de réaliser un récipient permettant de satisfaire à des exigences élevées d'étanchéité dans des conditions très difficiles d'exploitation 40 ayant en vue des techniques de déchargement et de transport 70 3925k - 2 - 20 73516 économiques ainsi que des conditions économiques d'exploitation Le récipient de l'invention est caractérisé par une garniture d'étanchéité mobile étanchant l'interstice entre le couvercle intérieur et la paroi de la gair.' 5 le long de l'axe longitudinal de la gaine et parallèlement à la direction de la pression qui est maintenue. Selon un mode d'exécution particulier de l'invention, cette garniture d'étanchéité est constituée par une bague de retenue disposée concentriquement autour du cc-u-10 vercle intérieur avec lequel elle est reliée et qui, vissée, presse une bague métallique contre la paroi de la gaine. La liaison entre la bague de retenue et le couvercle est formée par un compensateur soudé d'une façon étanche. Une variante de cette disposition consiste à prévoir encore une deuxième bague 15 qui, en se vissant, presse une bague d'étanchéité métallique contre le couvercle intérieur et qui est logée concentriquement à l'intérieur de l'autre bcgue et est reliée avec elle par un compensateur. Le couvercle intérieur peut être constitué par un couvercle de protection à forte paroi, et le couvercle exté-2 0 rieur peut servir de couvercle de blocage qui est fixé à l'aide de vis, ce qui permet d'accéder sans précautions spéciales aux joints disposés sur le côté du couvercle de protection tourné vers l'espace intérieur de la gaîneslorsque celle-ci est chargée: après enlèvement du couvercle de blocage. Cela est avantageux 25 pour le chargement et le déchargement de la gaine selon la technique dite "technique de doubles couvercles" où le risque de contamination extérieure est minimale. Le couvercle de blocage est fixé avantageûsement à l'aide de vis extensibles qui sont capables 30 d'absorber l'énergie cinétique des couvercles et du contenu de la gaine se formant lors du choc, ainsi que par la déformation aussi bien élastique que plastique. Afin d'éviter une diminution de la protection résultant du perçage des ouvertures de réception des vis, on remplit les espaces vides autour des tige? 35 de vis avec du plomb. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation de l'invention représenté aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale 40 d'une gaine de transport selon l'invention; BAD ORIGINAL 70 39254 2073318 - la figure 2 montre une vue détaillée de la construction du dispositif d'étanchéité. Le corps de base du récipient 1 formant simultanément le dispositif de protection et la gaine à 5 pression est partiellement entouré par un circuit secondaire de refroidissement 2 et fermé par les deux couvex*cles 3 et 4. Le circuit de refroidissement secondaire 2 est constitué par un manteau en tôle d'acier 27 qui entoure un canal de refroidissement circulaire 28 et des rainures de refroidissement 29 soudées sur 10 le récipient. Les éléments combustibles 7 qui sont enveloppés et éventuellement remplis avec un métal liquide 8 se trouvent dans une cage 5 fabriquée dans une matière absorbant les neutrons et qui est fixée à l'aide de segments circulaires 6. La partie intermédiaire 9 du récipient 1 est renfofcée dans la zone d'acti-15 vité élevée des éléments combustibles 7 pour des raisons de protection supplémentaire. Le couvercle de protection 3.avec sa comparativement grande massa est logé librement dans la partie intérieure du récipient et il n'est pas fixé par des vis. Le jour 17 entre le couvercle et 20 la gaine 1 est cependant rendu étanche aux gaz, grâce aux bagues 11 et 12 soudées ensemble par le compensateur 10 parallèle à l'axe du récipient et les joints métalliques 13 et 1 ^ rendus étanches par la pression des vis 15 et 16. Ainsi, le couvercle 3 possède une certaine mobilité axiale sans cependant diminuer l'é-25 tanchéité. Le couvercle de blocage 4 est maintenu à l'aide de vis 18 qui sont disposées dans les trous 19 du corps principal de la gaine 1 et est entouré d'une manchette de plomb 21. Un joint supplémentaire 22 rend étanche le couvercle 4 pour le cas où, pendant le travail, 1'étanchéité des joints 13 et 14 viendrait 30 à se relâcher. Le vissage du couvercle 4 avec les vis 18 s'effectue à l'aide d'écrous 23. Une solution, non dessinée, ayant la même valeur du point de vue de 1'étanchéité, mais moins bonne du point de vue fabrication, consiste à laisser de coté la bague 35 de retenue 11, le joint 13 et la vis 15, et de les remplacer sur le couvercle par une simple bride. Des espaces vides 24 en forme de cloches sont prévus, du coté intérieur du couvercle de protection 3, pour la réception de la partie supérieure des éléments combus-40 tibles 7 qui sont reliés, par les trous d' égalisation 25, 70 39254 .4 2073318 partiellement entre eux et aireo la surface du manteau cylindrique 26 du couvercle de protection 3. Les espaces vides en forme de cloches 24 forcent le niveau étage d'un liquide réfrigérant à se déplacer si, par suite d'une élévation de tempéra-5 ture dans la gaine 1, l'extension de l'agent réfrigérant s accroît au point qu'il pénètre dans les espaces vides 24 et que la gaîne est obligée d'être transportée dans une position oblique, les éléments combustibles 7 devant, en même temps, être assurés d être recouverts uniformément par l'agent réfrigérant. 10 Si la gaiie, par suite d:un choc, est exposée à un retardement axial élevé, le couvercle de protection 3, chargé additionnellement par les forces massiques des éléments combustibles 7 et de l'agent réfrigérant 8, se déplace jusqu'au contact du couvercle de blocage 4. Les boulons 18 avec 1 5 les écrous 23, sont disposés de manière que même des forces très élevées peuvent être transférées sans rupture à 17 intérieur du domaine de déformation plastique, ce qui, pour des raisons de construction, pourrait difficilement avoir lieu dans les limites du domaine élastique„ L'espace intérieur de la gaîne reste 20 étanche, malgré la déformation admise de la fixation des couvercles, étant donné que 1'étanchéité du couvercle de protection n'est pas défavorablement influencée par cette déformation. On peut ouvrir la gaine, dans la mesure où une apparition éventuelle d'une pression a été réduite par la valve d'écoulement 20, 25 La description qui précède montre que la solution adoptée du problème de fermeture des gaines pour le transport des substances à très grande activité apporte une série d'avantages par rapport aux constructions en usage jusqu'à présent, et que ce système de fermeture présente un progrès 30 technique certain» Les avantages sont, entre autres, les suivants - Il n'est pas nécessaire que le couvercle de protection lui-même soit maintenu par des boulons, étant donné qu'il est fixé,soit dans l'assise de la gaiae, soit au contact du couvercle de blocage extérieur. 35 - On peut accéder facilement aux joints sans protection spéciale; en outre, les joints sont plus faiblement sollicités par la chaleur. - L'étanchéification est, dans certaines limites, insensible au mouvement axial du couvercle de 40 protection. 70 39254 - 5 - 2073318 - Les espaces vides en forme de eloches, à l'intérieur de la gaîne, assurent une couverture suffisante en agent réfrigérant des éléments combustibles, même dans le cas d'une position de transport inclinée de la gaina, et permettent ainsi un transfert économique de très longs éléments combustibles . — Une exécution économique du système de fermeture des couvercles, en ce qui concerne le poids de ces derniers, est possible en raison de l'utilisation optimale ie la déformabilité des boulons. L'invention trouve son application principale dans le transport d'éléments combustibles de très iiaute radioactivité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et repré-ianté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 39254 -6- 2073318 * I REVENDICATIONS ? 1°) Récipient pour le transport des substances hautement radioactives telles que éléments combustibles - - vt ■ de réacteurs nucléaires engendrant de la chaleur résiduelle, consti- -5 tué par un conteneur à pression entouré d'un écran de protection contre les rayonnements avec deux couvercles séparés fermant et verrouillant d'une façon étanche l'ouverture axiale du conteneur V à pression, récipient caractérisé par une garniture d'étanchéité mobile étanchant l'interstice entre le couvercle intérieur et la r - 10 paroi de la gaine, le long de l'axe longitudinal de la gaine et parallèlement à la direction de la pression qui est maintenue. 2°) Récipient de transport selon la revendication 1, caractérisé en ce Que la garniture d'étanchéité : est constituée par une bague de retenue disposée concentriquement 15 autour du couvercle intérieur auquel elle est reliée et qui \ presse, par l'intermédiaire d'une vis, une bague d'étanchéité . V métallique contre la paroi de la gaine. * = 3°) Récipient de transport selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de retenue est 20 reliée élastiquement avec le couvercle par un compensateur soudé :'/-M" i - g d'une façon étanche au couvercle. >"VHXàt' * . -• -i 4°) Récipient de transport selon la : • J* revendication 2, caractérisé en ce qu'une deuxième bague de retenue, qui presse une bague d'étanchéité métallique contre le 25 couvercle à l'aide d'une vis, est reliée élastiquement avec elle I par un compensateur soudé d'une façon étanche. 5 5°) Récipient de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couvercle intérieur est construit en guise de couvercle de 4.-' 30 protection à paroi épaisse, et le couvercle extérieur comme un ; couvercle de blocage fixé à l'aide de boulons. 6°) Récipient de transport selon 13une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ee que '- -4- la garniture d'étanchéité est disposée sur le côté du couvercle '''■■? 35 de protection tourné vers l'espace intérieur de la gaine, * 7°) Récipient de transport selon la revendication 5, caractérisé en ce que les trous dans lesquels - *' sont logés les tiges des boulons du couvercle de blocage sont -» remplis, pour des raisons de protection supplémentaire, dsun 40 manteau de plomb. m 70 39254 2073318 8°) Récipient de transport selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans les surfaces intérieures du couvercle de protection, sont prévus plusieurs espaces vides en forme de cloches, pour recevoir la partie supérieure des 5 éléments combustibles qui sont partiellement réunis.par des trous d'égalisation, entre eux et avec la surface du manteau cylindrique du couvercle. 9°) Récipient de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, renfermant un agent réfrigé-10 rant caractérisé en ce que l'agent réfrigérant de la gaine est constitué par un métal liquide tel que ïïaK. 10°) Récipient de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, avec une cage de retenue pour les éléments combustibles, caractérisé en ce que la cage de retenue 15 pour les éléments combustibles est exécutée dans une matière absorbant les neutrons comme, par exemple, un alliage de bore ou de cadmium, et que les matières absorbantes sont fondues directement en tant que noyaux dans le matériau de construction»