Brevet FR2138329A1 — publié le 19730105

La présente invention due à Monsieur Jean-Claude AGRANIER de la Société EUROPEENNE de PROPULSION (S.E.P) et de Messieurs Jean-Claude BRARD et André CIIALONY du Commissariat à 1'Energie Atomique, a pour obJet une tête d'assemblage démontable telle que celles qui permettent la manutention des éléments de combustible d'un réacteur nucléaire, et le réglage du débit du réfrigérant. Dans un réacteur nucléaire, ce dispositif se trouve au-dessus de chaque enceinte contenant les éléments de combustible, l'ensemble de ces enceintes constituant le coeur du réacteur. La tête d'assemblage se compose essentiellement de deux parties: la tête de préhension et le corps de tete. La tête de préhension se présente sous la forme d'un long cylindre creux muni à sa partie supérieure d'un manchon permettant de saisir l'ensemble avec les pinces d'un engin de levage et à sa partie inférieure d'un dispo sitif de fixation au corps de tête. Le corps de tête, lui meme ales, est solidaire de la tête de préhension, et supporte l'enceinte dans laquelle sont placés les éléments de combustible.Le fluide réfrigérant circule autour des éléments de combustible et ressort par l'alésage prévu dans le corps de tête et dans la tête de préhension. La régulation d débit du fluide réfrigérant impose de placer sur le circuit du fluide des dispositifs entraînant des pertes de charge et en particulier un diaphragme qui est intercalé entre la tête de préhension et le corps de téte. Le dimen- sionnement du diaphragme nécessite des essais hydrauliques pour obtenir le débit souhaité, ce débit dépendant d'ailleurs de la position de la tete dans le coeur du réacteur.Les têtes d'assemblage construites jusqu'ici ne sont pas demontables, donc il fallait introduire le diaphragme pendant la construction de ladite tête d'assemblage. Cela empêche de mener de front les études hydrodynamiques et la constructlon de la tête. La présente invention a justement pour objet une tête d'assemblage démontable, qui pallie les inconvénients Cités C1 -dessus, par le fait que le montage de la tête de préhension sur le corps de tête, donc lrintroduction du diaphragme, se fait au dernier moment La tête d'assemblage se caractérise en ce que la tête de préhension qui a la forme d'un long cylindre creux se terminant à sa partie inférieure par au moins trois nervures rayonnantes, vlent s'appliquer sur un diaphragme plaqué sur un lamage profond du corps de tête, celui-ci ayant la forme d'un tube, ledit corps de tête et la tête de préhension étant solidarisés par un dispositif mécanique permettant le démontage de la tête de préhension par rapport au corps de tete. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le dispositif mécanique permettant le démontage de la tête de préhension par rapport au corps de tete peut entre de divers types: du type à douille filetée, du type à baïonnette, du type à bride De toute façon, l'lnventlon sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de quatre modes de réalisation de la têtendlassemblage expérimentale, objet de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs; ces modes de réalisation sont des variantes différant essentiellement par le systeme de fixation de la tête de préhension sur le corps de tête et leur description sera faite en se référent aux figures qui l'accompagnent sur lesquelles on a représenté: - sur la figure 1, une coupe axiale de la tête d'assemblage du type à douille filetée, - sur la figure 2, une coupe selon le plan AA de la figure 1 de la même tête d'assemblage, - sur la figure 3, une coupe axiale d'une variante de la, tête d'assemblage du type à douille filetée, - sur la figure 4, une coupe axiale de la tête d'assemblage du type à bride, - sur la figure 5, une vue en perspective de la tête d assemblage du type à baïonnette Selon la premiere variante, on a représenté la tête de préhension ] avec, à l'une de ses extrémités, un manchon 2 permettant de saisir l'ensemble pour les opérations de manutention, à l'autre extrémité les nervures rayonnantes telles que 3, au nombre de trois dans cet exemple, la tête de préhension l étant traversée axialement par un canal 4. Les nervures 3 sont munies sur leur face supérieure et sur leur périphérie d'un épaulement 5. Le corps de tête 6 se présente comme un tube dont la section extérieure est hexagonale et dont la section intérieure est circulaire, comportant intérieurement deux épaulements 7 et 8, et un filetage 9 compris entre le sommet du corps de tête 6 et l'épaulement 7. La douille filetée 10 prend appui sur l'épaulement 5, et est vissée sur le corps de tête. Les nervures 3 plaquent le diaphragme 31 sur l'épaulement 8 grâce au serrage de la douille 10.Le diaphragme 11 est positionné grâce aux pions de positionnement 12 La tête de préhension 1 est positionnée angulairement par rapport au corps de tête 6 grâce au pion 13 engagé dans une rainure intérieure du corps de tête 6 Lorsque le diaphragme définitif est mis en place, la douille filetée 10 est immobilisée en rotation en donnant un coup de pointeau sur le filetage 9 ou en faisant un point de soudure. Sur la figure 3 on a représenté une variante du montage précédent dans lequel les nervures 3 de la tête de préhension i sot entourées sur toute leur hauteur par une couronne 14, la tête de préhension 1 étant blcquée en rotation par une clavette longitudinale 15 engagée dans une rainure ménagée dans la couronne ]4 et dans le corps de tête 6. Dans cette variante, les nervures 3 de la tête de préhension 1 viennent appuyer sur un manchon cylindrique 16 se terminant par un cône de raccordement; ledit manchon, qui a même axe que le corps de tête 6, a un profil intérieur qui dépend des essais hydrodynamiques. Ce manchon 16 plaque le diaphragme il sur un épaulement intérieur 17 du corps de tête 6. Sur la figure 4 on a représenté en coupe axiale partielle la variante de tête d'assemblage du type à bride. Dans cette variante, la tête de préhension 1 est identique à celle du premier mode de réalisation, Si ce n'est que chaque nervure 3 est munie, a sa partie supérieure et sur sa périphérie, d'un crabot 18 dont le diametre extérieur est le même que celui du corps de tête 6; en outre le diaphragme il est lié aux nervures 3 de la tête de préhension 1. Lors du montage de la tête d'assemblage, chaque crabot 18 vient s'enrager dans une fente 19 pratiquée à la partie supérieure du corps de tête 6. Ces fentes 19 doivent bien sur avoir la même hauteur et la même épaisseur que les crabots 18. La tete de préhension 1 est bloquée en translation par une bride 20, vissé au sommet du corps de tête 6, cette bride 20 ayant exactement la même section que le corps de tête 6. Sur la figure 5 on a représenté en perspective une autre variante de la tête d'assemblage, du type à baïonnette. On a représenté en gris la tête de préhension 1 avec ses nervures 3, engagee dans le corps de tête 6, la bague de serrage 21 étant représentée, sortie de son logement. La tête de préhension 1 est identique à celle décrite sur ta figure 4, mais chaque crabot 78 est muni sur sa periphprie dTune gorge 22 selon un plan perpendiculaire à l'axe du corps de tête 6. La lèvre supérieure 23 de la gorge 22 est normale à l'axe du corps de tête 6, la lèvre inférieure 24 n'est pas parallRle à l'arête 23, mais fait avec celle-cl n angle a, petit. La partie supérieure 25 du corps de tête 6 est cylin drlqe, Je diamRtre de cette partie cyiindrique 25 étant égal au diamètre extérieur des crabots 18 de la tête de préhension 1. Cette partie cylindrique 25 est creusée d'autant de fentes axiales 19 qutll y a de crabots 18 sur la tête de préhension 1, ces fendes !9 ayant exactement les mêmes dimensions que les crabots 18 I-a partie cylindrique 25 est Également creusée d'lre gorge 26 sur sa périphérie. Cette gorge 26 a la même profondeur que la gorge 22 de la tete de préhension J, et sa hauteur est au moins égale à la plus grande hauteur de la gorge 22. La gorge 22 est limitée à sa partie supérieure par un rebord 27. Ce rebord 27 est percé d'autant d'échancrures 28 qu'il y a de crabots 18, ces échancrures 28 étant de niveau avec le fond de la gorge 26. La bague de serrage 21 se compose d'un manchon cylindrique 29 dont le diamètre intérieur est égal au diamètre extérieur du rebord 27 du corps de tête 6; le manchon 29 est muni intérieurement d'autant d'ergots 30 qu'il y a de crabots J8 sur la tête de préhension. Ces ergots 30 sont constitués par des portions d'un cylindre concentrique au manchon 29, le diamètre de ce cylindre étant égal au diamètre intérieur de la gorge 22 du corps de tête 6. Ces portions de cylindre sont limitées supérieurement par une section plane 31 dont le plan est perpendiculaire à l'axe du manchon, chacune des sections inférieures 32 des ergots 30 est telle qu'elle fait l'angle a avec la section supérieure 31 correspondante c'est-à-dire qu'elles forment entre elles le même angle que les lèpres 23 et 24 de la gorge 22.La hauteur des ergots 30, selon 1'axe du manchon est telle que des ergots 30 puissent s'engager dans les gorges 22, la plus grande hauteur des ergots 30 selon la même direction, devant par ailleurs tre exactement gale à la largeur de la gorge 26 De plus la longueur des ergots 30, selon la circonférence du manchon 29, doit gtre d'une part inférieure à la larguer des échancrures 28 dans le rebord 27, d'autre part supérieure a l'epaisseur des nervures 3 de la tête de préhension 1. Le montage de la tête de préhension 1 sur le corps de te te 6 est alors le suivant: On enfonce la tête de préhension 1 dans le corps de tête 6, les crabots 18 venant alors s'engager dans les fentes 19 comme cela est indiqué sur la figure 5. On engage la bague 2 dans a gorge 26 en présentant les ergots 30 devant les ^hancrures 28 du corps de tête 6. Puis on fait tourner la bague 23 Les ergots 30 viennent ainsi s'embouer dans les grges 22 des nervures 3, les ergots 30 jouant le rôle de colons, La tête de préhension I est ainsi bloquée en rotation et en translation par rapport au corps de tête.La bague 21 est immobilisée en rotation en déformant ladite bague, à la hauteur des échancrures 28, comme on l'a indiqué en 33, la bague 21 étant figurée en traits mixtes. Le premier type de tête d assembiage a été examine après deux ans d'írradlatlon dans un réacteur On n'a constaté aucune déformation ou détérioration appréciable. Certes la tête d'assemblage démontable a principalement pour but de permettre la mise en place du diaphragme au dernier moment; on peut cependant remarquer que, pour changer les éléments de combustible contenus dans l'enceinte ou pour changer le diaphragme, il suffit de désolidariser la tête de préhension du corps de tête; cette opération est très simple dans le cas de la tete d'assemblage'à bride puisqu'il suffit de défaire quelques vis Dans les autres cas, il faut forcer la douille de serrage qui a été bloquée en rotation en foirant le filetage. Il va sans dire que la présente invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemples et que la portée du present brevet s'etend salement aux variantes de tout ou partie des dispositions décrites, restant dans le cadre des équivalences alnsi qu'à toutes applications de telles dispositions. REVENDICATIONS 1 ) Tête d'assemblage démontable, telle que celle qui permet la manutention des éléments de combustible d un réacteur nucléaire et le réglage du débit du réfrigérant, caractérisée en ce que la tête de préhension, qui a la forme d'un long cylindre creux se terminant à sa partie inférieure par au moins trois nervures rayonnantes, vient s'appliquer sur un diaphragme plaqué sur un lamage profond du corps de tête, celui-ci ayant la forme d'un tube, ledit corps de tête et la tête de préhension étant solidarisés par un dispositif mécanique permettant le démontage de la tête de préhension par rapport au corps de tête. 2"; Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif mécanique permettant le démontage de la tête de préhension par rapport au coups de téte est une douille filetée, se vissant sur la paroi interne du corps de tête et prenant appui sur les nervures de la tete de préhension, des pions assurant le positionnement de a tette de préhension par rapport au corps de tête, ladite tête de préhension plaquant le diaphragme sur le lamage du corps de tête, soit directement, soit par l'intermédiaire d-un manchon introduit dans le corps de tête. 3 o Dispositif selon la revendication 1, caractérisé er ce que les nervures de la tête de préhension sont munies sur leur périphérie et sur une partie de leur longueur, de crabots venant s'engager dans res fentes ménagées sur la poelpherle du corps de tête, une bride annulaire vissée sur te corps de tête, venant immobiliser les crabots dans leurs logements, ladite tête de préhension étant par ailleurs munie à sa partie inférieure, c'est-à-dire celle comportant les nervures, d'un diaphragme solidaire desdites nervures, et dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du corps de tête. 4 Dispositif selon ia revendication 3, caractérisé en ce qne chacun des crabots est mni sur sa périphérie d-une gorge dont la largeur va en diminuant, et en ce que la partie supérieure du corps de tête est munie d'une gorge extérieure, située sur le corps de tête de façon telle que, lorsque les crabots sont enfoncés dans leurs logements, ladite gorge du corps de tête et les gorges des crabots coencident, la fixation de la tête de préhension sur le corps de tête étant obtenue par une bague munie intérieurement d'ergots, en forme de coin, en nombre egal à celui des crabots, lesdits ergots glissant dans la gorge ménagée sur le corps de tête et venant se coincer dans les gorges des crabots, solidarisant ainsi les deux pièces.