Brevet FR2132705A1 — publié le 19721124

La présente invention se rapporte à un no-reau type de grille pour l'es- pacenent d'un ensemble de barreaux combustibl s nucléaires, et plus particulièrement u une grole pour barreaux combustibles disposes parallèlement l'un à l'autre selon un réseau carré et destinée aux réacteurs nucléaires refroidis par eau. Les grilles d'espacement pour assemblage combustible à pas carré sont généralement constituées d'un ensemble de cellules carrées, comportant cliacune plusieurs points fixes et un ou deux appuis élastiques pour le positionnement des barreaux. Une telle grille est décrite par exemple dans le brevet belge No. 636 550. Les cellules carres peuvent être constituées soit par un ensemble de tubes carrés juxtaposés, soit par emboîtement de lames disposées à 900. Les points fixes et appuis clastiques sont généralement obtenus respectivement par déformation plastique et par découpe adéquate, d'une partie des parois des cellules. Pour les appuis élastiques il est toutefois impératif de choisir un matériau dont les propriétés élastiques sont suffisantes et ne sont pas af fectées par un sejour prolongé dans le réacteur nucléaire. A cet effet, on a déjà proposé des alliages contenant du nickel, tel celui connu sous la dénomination d'Inconel. Ces matériaux présentent toutefois l'inconvénient d'avoir une section d'absorption neutronique élevée, et donc de créer des perturbations dans le flux de neutrons, d'où un abaissement du rendement du réacteur. Par contre, si on réalise la grille dans un matériau peu absorbant tel que le Zircaloy, les appuis élastiques ne remplissent pas toujours leur rôle, étant donné que les propriétés élastiques du Zircaloy sont insuffisantes. La présente invention propose une grille qui concilie les deux impéra- tifs en utilisant des lames en matériau peu absorbant, tel aune le Zircaloy, pour la constitution du squelette et des points fixes, et des lames en un matériau ayant les propriétés élastiques requises, tel l'inconel, pour la réalisation des appuis élastiques. Pour la ii,plicite d ce texte, le matériau pu absorbant sera désigné ci -après par "Zircaoy" et le matériau ayant les propriétés élastiques requises par "Inconel". Mais il est bien entendu qu'une matière différente répondant aux mêmes caractéristiques peut salement être utilisée dans le cadre de l'invention. La grille suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle est cons tituée de ceux réseaux de lames, un premier réseau n Zircaloy constituant le squelette de la grille et portant les appuis fixes et un second réseau de lames en Inconel accolé au premier résea. et portant des appuis élastiques, les deux réseaux étant-emboîtés l'un dans l'autre sans qu'aucune soudure ou autre fixation mécanique intervienne entre matériaux dissemblables. L'inve.ticn sera mieux comprise à la lecture des exemples nullement limitatifs onçIés c-i-apres à l'aide des figures et dans lesquels La figure 1 montre plusieurs vues en perspective des éléments constituants et ensuite de ces éléments assemblés d'une partie d'une grille selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan d'une partie de la grille montrée à la figure 1. La figure 3 est une coupe verticale d'une partie de la grille montrée à la figure 1. La figure 4 montre plusieurs vues en perspective des éléments constituants et ensuite de ces éléments assemblés d'une partie d'une autre grille selon l'invention. Comme le montre la perspective de la figure 1, le squelette de la grille est obtenu en emboîtant un certain nombre de lames 1 en Zircaloy parallèles entre elles dans un nombre correspondant de lames en Zircaloy disposees perpendiculairement aux prières. A cet effet, ces lames comportent des entailles 3 jusqu'à mi-hauteur ; en outre, chaque entaille 3 est élargie par une fenêtre 4 pour la mise en place des lames 2 en Inconel. Ces lames 2 ont la même hauteur que les fenêtres 4 et y sont introduites par glissement perpendiculaire dans l'entaille 3 par leur partie mince, puis par déplace- ment latéral jusqu'à ce que la partie 7, plus épaisse, se coince dans la fenêtre 4.Les lames 2 en Inconel qui sont introduites par chacune des deux faces superieure et inférieure du squelette en Zircaloy portent des parties ressort 6 qui sont donc dirigées soit vers le bas, soit vers le haut. Le montage est conçu pour que les points de contact de ces ressorts avec le barreau combustible soient au même niveau et à mi-distance des bossages 8. En plus des entailles utilisées pour l'emboîtage du squelette et le blocage des lames en Inconel, les lames en Zircaloy comportent en effet des bossages, qui dans cet exemple ont la forme circulaire, et qui sont obtenus par déformation des lames. Sur chaque portion de lame, on réalise deux de ces bossages, l'un en parte haute de la lame, l'autre en partie basse, le guidage du crayon étant d'autant meilleur que ces bossages sont éloignés. Dans les lames en Zircaloy, on pratique aussi généralement des perforations 9 permettant d'obtenir sur la hauteur de la grille, le passage du réfrigérant d'une cellule vers ses voisines. L'emboîtement des lames 1 permet donc d'obtenir des cellules identiques en Zircaloy, qui constituent un réseau de base. Ce réseau sert d'autre part de support aux lames 2 en Inconel portant des parties ressort 6. Le positionnement recherché du barreau coinbustible est donc réalisé par les cellules comportant chacune quatre points fixes (bossages 8) et 2 appuis élastiques (ressorts 6). Le réseau de base obtenu est rendu rigide, d'une part, par soudure des points de jonction entre lames en Zircaloy, c'est-à-dire aux extrémités des entailles 3 et, d'autre part, par soudure des extrémités des lames en Zircaloy à une ceinture 11 en Zircaloy entourant le réseau. La figure 2 représente en plan une partie de la grille, entourée de la ceinture 11. Le montage a eté effectué pour que la ceinture ne serve pas d'appui à des lames en Inconel mais porte uniquement des bossages 10 sur toute sa longueur , chaque cellule comporte ainsi 4 appuis fixes 10 contre lesquels le barreau combustible 12 est pressé par les 2 ressorts 13. La ceinture périphérique peut porter éventuellement des plaquettes 14 permettant par rectification, le positionnement précis de la grille dans l'assemblage combustible et/ou,par profilage adéquat, le réglage du débit dans les cellules périphériques. La figure 3 montre en coupe la forme des ressorts 15 et des bossages 16 selon exemple décrit. Cette figure montre aussi des moyens supplémentaires pour la fixation des lames en Inconel dans le réseau en Zircaloy, constitues par des découpes 17 de la lame en Inconel qui permettent par repliage de bloquer la lame afin d'éviter son déplacement latéral. Le mode de mise en application de l'invention telle que décrite ci-dessus correspond à un type de grille où les appuis élastiques sont tous placés d'un côté des lames en Zircaloy parallèles et les appuis fixes de l'autre côté. On pourrait aisément transformer le concept en fixant les appuis élas- tiques opposés dos à dos sur une lame en Zircaloy sur deux et les appuis fixes également opposés dos à dos, sur les autres lames en Zircaloy. La figure 4 montre un exemple d'une autre mise en application de l'xn- vention, qui diffère principalement de celui représenté figure 1 par son mode de montage. Sur la figure 4, les chiffres de référence correspondent aux nénies parties que celles décrites en détail sur la figure 1. La grille, dans cette modalité de montage, est constituée par emboîtement de deux demigrilles, chacune de celles-ci etant formée par entrecroisement perpendiculaire de lames 1 en Zircaloy et de lames 2 en Inconel, ces dernières étant glissées dans des fenêtres adéquates 4 pratiquees dans les lames en Zircaloy. I1 est à remarquer que les lames en Inconel sont profilées de façon à s'entrecroiser dans la partie centrale des lames en Zircaloy. Les deux demi-grilles sont emboîtées l'une dans l'autre par l'intermédiaire d'entailles 3 à mi-hauteur dans les lames en Zircaloy de façon que les lames en Inconel soient bloquées par leur partie plus épaisse 7 et par les lames en Zircaloy 1 sur lesquelles elles s'appuient. L'ensemble est rigidifié par soudure des noeuds Zircaloy Zircaloy et des extrémités des lames en Zircaloy dans une ceinture en Zircaloy qui entoure complètement le réseau des lames. Il est entendu que les formes de mise en application de la présente invention, telles qu'elles sont décrites ci-dessus,ne sont nullement limitatives et que diverses modifications ou améliorations peuvent y être apportées sans en changer les principes fondamentaux. En effet, le principe de combiner deux réseaux de lames de nature différente et ayant chacun un rôle distinct peut encore être réalisé de diverses autres façons. REVENDICATIONS 1- grille d'espacement pour barreaux combustibles disposés parallele- ment l'un à l'autre selon un réseau carré caractérisée en ce qu'elle est constituez de Jeux réseaux de lames, un premier rèseau en matériau peu absorbant formant le squelette de la des appus fixes et n second réseau de lames, en matériau ayant des propriétés Élastiques suffisantes, accolé au premier réseau et portant tous les appuis élastiques, les deux réseaux étant emboîtés l'un dans i'autre. 2.- Grille d'espacement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est entourée d'une ceinture périphérique en matériau peu absorbant qui assure le maintien dlensemble. 3.- Grille d'espacement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ces lames en matériau peu absorbant sont en Zircaloy et les lames en matériau ayant de bonnes propriétés élastiques sont en Inconel. 4.- Grille d'espacement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle réalise dans chaque cellule carrée le positionnement du barreau combustible par quatre appuis fixes et par deux ressorts. 5.- Grille d'espacement caracterisee en ce quelle est constituez par emboîtement de deux demi-grilles, chacune de celles-cl étant formée par entrecroisement perpendiculaire de lames en matériau peu absorbant entail lées à mi-hauteur et de lames en un matériau ayant de bonnes propriétés élastiques bloquées dans des fenêtres des lames épaisses contre lesquelles elles s'appuient.