Brevet FR2117985A1 — publié le 19720728

kU259 La présente invention se rapporte a des barres de combustible pour réacteur nucléaire, comportant des dispositifs assurant leur espacement à l'intérieur de la structure d'un élément de combustible, à des distances axiales déterminées. Pour résoudre ^ le problème de l'espacement de barres de combustible dans la structure d'un élément de combustible, on a déjà proposé des modes de réalisation très divers, car il est nécessaire, en vue de l'évacuation uniforme de la chaleur, que les distances entre les barres de combustible restent constantes pendant toute la durée d'exploita- 10 tion d'ion réacteur. L'espacement a, en outre, pour fonction d'empêcher des vibrations des différentes barres de combustible. Normalement, on utilise des dispositis d'espacement en forme de grille, constitués par exemple par un réseau d'éléments placés de chant, dans lesquels sont emboutis des mamelons 15 élastiques et rigides. Ces derniers assurent chaque fois le centrage d'un barreau de combustible à l'intérieur d'une maille de ce réseau. On a également déjà proposé de munir les barres de combustible elles-mêmes de languettes de guidage qui s'appliquent de nouveau dans les différentes mailles d'un tel dispositif d'es- 20 pacement en forme de grille. Par ailleurs, on connaît des barres de combustible pourvues de nervures ou pannes en hélice qui, soi% sont positionnées dans vin tel dispositif d'espacement en forme de grille, soit se trouvent en contact mutuel ou en contact avec la gaine de la barre de combustible voisine. 25 Tous ces modes de réalisation connus de dispositifs d'espacement présentent le risque d'un grippage mutuel, conduisant le cas échéant même à des endommagements de la gaine de la barre de combustible, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie de telles barres de combustible. En outre, notamment l'utilisation de grilles d'espacement exige une mise en oeuvre relativement importante de matériaux, ce qui est défavorable, compte tenu de l'absorption nuisible des neutrons, de sorte que l'on cherche à réduire le plus possible la mise en oeuvre de matériaux et à empêcher en même temps des endommagements mécaniques des dispositifs d'espace- 35 ment et des barres de combustible. Par ailleurs, il est avantageux de pouvoir renoncer à la mise en place des différentes barres de combustible dans une position angulaire bien déterminée, comme cela est nécessaire normalement, par exemple pour les barres de combustible à nervures ou pannes en hélice, afin de pouvoir éviter les 40 diffé rences inévitables dans œ cas quart aux distances entre lœ barres de co mbustUSLe. 71 44239 2 2117985 Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que la gaine de la barre de combustible est pourvue de façon connue en soi de courtes nervures essentiellement axiales ou en hélice, à des distances axiales déterminées, et que des courts 5 tronçons de tube sont engagés, aux distances mentionnées, sur ces parties et sont reliées au moins de façon ponctuelle à ces dernières par voie métallurgique. On renonce donc complètement à l'utilisation d'une grille d'espacement proprement dite et on munit les différentes barres de combustible d'un élément de combus-10 tible, au niveau des plans d'espacement, de manchons ou bagues espacés se trouvant en contact mutuel. De ce fait, la mise en place des barres de combustible dans une position angulaire bien déterminée dans l'élément de combustible est superflue, les points chauds dangereux, pouvant se produire par suite du contact des 15 mamelons et languettes avec la gaine des barres de combustible ne peuvent pas se former, le faisceau de barres de combustible est souple radialement et la gaine ne peut pas être endommagée par grippage. En outre, contrairement aux dispositifs d'espacement à grille, une structure de support n'est pas nécessaire. 20 Le dessin annexé représente une telle structure d'espacement simple; sur ce dessin : la fig. 1 est xme coupe transversale d'une partie d'un élément de combustible; la fig. 2 est une coupe longitudinale suivant II-II 25 de la fig. 1. Les barres de combustible proprement dites pourvues d'une gaine, portent la référence 2. Sur cette gaine sont soudées, dans les plans d'espacement, des nervures 3 rectilignes ou en hélice sur lesquelles sont engagés des tronçons de tube 1. 3° Ces tronçons de tube 1 sont reliés par des points de soudure aux nervures 3 et sont ainsi immobilisés dans leur position. Lors de l'assemblage de l'élément de combustible, les manchons 1 viennent en contact mutuel et assurent ainsi le centrage des différentes barres de combustible 2. Cette position est représentée sur la 35 fig. 2. Selon la structure que présente par ailleurs l'élément de combustible, il peut être avantageux de placer, au niveau de ces manchons ou bagues d'espacement 1, chaque fois un bandage autour du faisceau, à moins que ce résultat ne soit déjà assuré par les éléments de structure extérieurs, par exemple les enveloppes des éléments de combustible. Comme le montre le dessin, les barres 71 44239 3 2117985 de combustible peuvent être misés en place dans l'élément de combustible dans n'importe quelle position angulaire, et pour faciliter l'engagement des barres de combustible dans leur position définitive, il est avantageux que les extrémités des nervures 3 5 soient biseautées. Normalement, les nervures 3 sont rectilignes. Cependant, si un écoulement turbulent du fluide de refroidissement à l'intérieur de l'élément de combustible s'avère désirable, on peut également utiliser des nervures légèrement hélicoïdales, ou 10 obliques. Selon les sollicitations auxquelles sont soumis les éléments d'espacement, on peut utiliser, pour ce système d'espacement, des matériaux connus en soi, par exemple des alliages de zirconium ou également de l'acier inoxydable. En outre, l'utilisation d'un tel système d'espacement n'est pas limité à des types 15 déterminés de réacteurs. 71 44239 2117985 REVENDICATIONS 1. Barres de combustible pour réacteurs nucléaires avec des dispositifs assurant leur espacement dans la structure d'un élément de combustible, à des distances axiales déterminées, 5 caractérisées par le fait que la gaine de la barre de combustible est pourvue de façon connue en soi de courtes nervures essentiellement axiales ou en hélice, et que des courts tronçons de tube sont engagés, aux distances mentionnées, sur ces parties et sont reliées, au moins de façon ponctuelle, à ces dernières par voie 10 métallurgique. 2. Barres de combustible suivant la revendication 1, caractérisées par le fait que les tronçons de tube des barres de combustible d'un élément de combustible sont tous disposés dans les mêmes plans et se trouvent en contact mutuel.