Brevet FR2130145A1 — publié le 19721103

/ 2130145 La présente invention se rapporte à une barre d'absorption pouvant être pressée dsAs le lit de boulets d'éléments combustibles de réacteurs nucléaires et/ou en être sortie, à l'aide d'un pistojqf guidé dans un 5 cylindre. I Le problème des réacteurs nucléaires à lit de boulets d'éléments combustibles /consiste en ce que les barres ds contrôle du réflecteur ne suffisant pas pour l'exploitation sous-critique à froid d'uii réacteur de 10 puissance par exemple, des barres d1 abso/rption doivent être plongées indirectement ou directement d^ns ledit lit. La méthode indirecte consiste à introduire les barres d'absorption par exemple dans des alésages ménagés dans des nez de graphite pénétrant dans le lit. 15 La méthode indirecte consiste à presser ces barres dans le lit, à l'aide d'un dispositif pneumatique par exemple. Dans ce cas, leurextrémité inférieure arrondie pénétrant dans le lit peut dégrader les boulets. De plus, leurs introductions dans le jLit provoquent une 20 compression néfaste de ce dernier. Erj1 outre, elles ont à supporter des efforts indésirables, stjLrtout des efforts transversaux. I L'invention a pojur but d'obvier à ces inconvénients. j 25 Elle a pour obj^t une barre d'absorption du genre décrit plus haut, au pourtour de laquelle est prévu un filetage à un ou plusieurs! pas. La pénétration(de la nouvelle barre dans le lit de boulets a pour effet de lui imprimer un mou-30 vement de rotation sans le secoursj d'un mécanisme de commande, le lit faisant office de butée. Ledit mouvement de rotation est favorisé par le fait que les boulets de graphite, largement dégazés, ont jan grand coefficient de frottement en atmosphère d'hélium! pur. 35 La barre tournante pénétrant dans le lit 72 083^5 2 2130145 de boulets déplace ceux-ci dans le sens transversal, ce qui a pour conséquence de permêabiliser le lit au voisinage de la barre e\t jàe faciliter le déplacement des boulets se trouvant dans cette zone. La sollicitation mécanique des bou-5 lets est ainsi diminuée, car la résistance à surmonter à la pénétration de la barre dans le lit est supportée par un grand nombre de boulets. Gomme cette sollicitation est maximale lorsque la barre rencontre la partie centrale du boulet situa dans une profondeur importante, c'est-à-dire que 10 son axe longs.tuiudinal est dirigé sur le centre de ce boulet, une forme avantageuse de mise en oeuvre de l'invention consiste en ce q\ue le pas du filetage est plus fort à la partie inférieure del la barre que sur le reste de celle-ci. Grâce à cette disposition, la partie supérieure filetée à faible 15 pas et de grande longueur détermine le comportement de la barre à la rotation, alors que la partie filetée inférieure à fort pas et de petite longueur porte les boulets en contact direct avelc la barre et/ou les déplace dans le sens transversal et vers le haut. La barre ainsi conçue per-20 méabilise le lii de boulets, surtout dans ses couches profondes, où le déplacement des boulets est ainsi considérablement facilitée et leur sollicitation statique maximale fortement diminuée. * \ Suivant une autre caractéristique de 25 l'invention on a Avantage à limiter la longueur axiale de la partie filetée là fort pas correspond au quotient de 360° et du nombre de pal? du filetage, qui comporte de préférence plusieurs pas. Dans ces conditions, la partie filetée à faible pas est beaucoup plus longue que celle à fort pas, et 30 la barre peut donc tourner à vitesse suffisamment élevée. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que la barre tournante tend moins à s'orienter dans le lit de boulets vers la périphérie de celui-ci que les barres non tournantes et que sa contrainte de flexion 35 est donc diminuée, son mouvement de rotation n'exigeant du reste aucune commande, susceptible d'ailleurs de poser des 72 08335 3 2130145 problèmes de graissage et d'étanchéité. Suivant une autre caractéristique de l'invention onfacilite le contrôle de la plofagée de la barre dans le lit de boulets sans aucun risque de /casse ou 5 d'abrasion de ceux-ci, sur la base ds l'idéefde donner à la barre deux formes distinctes, en prévoyant une partie inférieure filetée à pas infini. On obtient ainsique l'extrémité inférieure de la barre plonge d'abord sans rotation dans le lit de boulets, sa partie filetée à pas/ infini assurant 10 le déplacement transversal avec le minimum de frottement des boulets se "trouvant au droit de la barre. Dès que celle-ci entre dans le tas de boulets par sa paptie supérieure filetée, elle tourne c1 'elle-même si bien/que sa partie inférieure perméabilise avec avantage ce t^s plus serré en 15 bas qu'en haut. Plusieurs possibilit/ês conformes à l'invention existent pour le filetage à pas[infini de la partie inférieure de la barre. Il a été trouvé particulièrement avanta-20 geux d'exécuter ce filetage en relevant! dans la matière même de la barre ou en soudant sur celle-ci/une ou plusieurs nervures disposées parallèlement à son/ axe longitudinal. Ces travaux peuvent être facilement faits./ Suivant une autre/caractéristique de 25 l'invention, une possibilité d'agencement de la partie inférieure de la nouvelle barre, très avantageuse en ce qui concerne notamment les conditions de frottement en cours de rotation, consiste en ce que la sectiop de cette partie est ovale ou polygonale. / 30 Le dessin ci-joint représente à titre d'exemples non limitatifs plusieurs formes d'exécution de la présente invention. Dans ce dessin: La figure 1 est une vue en élévation schématique d'une barre d'absorption suivant, l'invention, 35 cette barre étant plongée dans un tas de boulets d'éléments combustibles; 72 0833 2130145 barre suiv* schématique vention; La figure 2 est une coupe de ladite ît la ligne II - II de la figure 1 ; La figure 3 est une vue en élévation d'une autre barre d'absaption suivant l'in- La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV - IV de la figure 3; La figure 5 est une vue en élévation d'une autre barre d'absorption suivant l'invention; 10 \ La figure 6 est une coupe suivant la ligne VI - VI\ de la figure 5• Suivant la figure 1, une barre d'absorption 3 est attachée à un piston à double effet 2 guidé dans un cylindre 1 15 \ L'admission d'un fluide sous pression dans le cylindire 1 permet de presser la barre 3 dans un tas 5 de boulets d'éléments combustibles 4 et de l'en sortir. Dans le pourtour de la barre 3 est relevé un filetagé 6 dont le pas est plus fort à la partie in-20 férieure 7 plongee dans le tas 5 que sur le reste de la barre 3» la longueur axiale du filetage à fort pas étant avantageusement ^imitée à 360° divisé par le nombre de pas. Lorsqu'on introduit la barre 3 dans le tas 5, cette barrfe tourne à droite ou à gauche suivant le 25 sens dans lequel eljlle est filetée. Le filetage 6 se loge alors contre les boulets 4 en contact avec la barre 3 (figure 2) et les déplace dans le sens transversal. De toute manière, la force agissant sur les boulets 4 en contact avec la partie inférieure 7 de la 30 barre 3 présente une composante dirigée vers le haut, due au fort pas de cette partie. Cette composante imprime aux boulets 4 un mouvement ascensionnel, qui favorise leur déplacement. Il-en' résulte Une forte réduction de leur sollicitation-mécanique et, partant, une suppression totale de leur 35 dégradation, ainsi qu'une absence substantielle d'efforts transversaux sur la barre 3. 72 08335 5 2130145 Par opposition aux barres/ d'absorption connues, la barre 3 conduit, lorsqu'on 1'introduit dans le tas 5 à différentes reprises, à la perméabilisation de ce tas 5, cette perméabilisation s'exerçant favorablement, surtout 5 sur la sollicitation mécanique des boulets La direction de l'effet/et le taux des efforts de frottement peuvent être avantageusement influencés par la forme du profil des filets, par exemple en prévoyant des filets ronds convenablement modifiés. 10 Les figures 3 à 6 montrent deux formes intéressantes de mise en oeuvre de la présente invention, pour lesquelles le guidage et la commande de la barre 3 sont identiques à ceux de la barre 3 représentée sur les figures 1 et 2. Mais à la différence de cette derniere barre, la barre 3 15 représentée sur les figures 3 et 4 comporte un filetage à deux pas 6 dont la partie inférieure constitue un filetage à pas infini. Ce dernier filetage est formé par des nervures 8 prises dans la matière même de la barre 3 et disposées parallèlement à l'axe longitudinal de celle-ci. 20 Les nervures 8 peuvent également être soudées sur la partie inférieure 7 à se/ction circulaire sans porter atteinte au fonctionnement de la barre 3. Suivant la figure 6, la partie inférieure 7 a une section elliptique, si bien que la différence entre 25 les axes de l'ellipse donne les mêmes ^effets que les nervures fa représentées sur les figures 3 et 4| réduction de la sollicitation des boulets 4 se trouvant sur la trajectoirsde plongée de la barre 3 et perméabilisation du tas 5» notamment quand la barre 3 tourne. 30 La partie inférieure 7 de la barre 3 peut avoir une section polygonale ou toute autre section susceptible-de procurer les avantages de la présente invention. Un point essentiel de cette forme de mise en oeuvre de l'invention est que la partie inférieure 7 de la 35 barre 3, qui, au début de l'opération de plongée, pénètre dans le tas 5, présente des saillants disposés dans le sens de la 72 08335 6 2130145 longueur de la barre 3, de telle façon que le pas de cette partie du filetage soit infini. 72 08335 12130145 Revendications 1. - '3arre d'absorption pouvant être pressée dans le li"£ de "boulets d'éléments combustibles de réacteurs nucléaires en être sor tie, à l'aide d'un piston guidé dans un cylindre, /ladite barre étant 5 remarquable en ce qu'à son pourtour est prévu un filetage à un ou plusieurs pas. I 2. - Barre selon la revendication 1, remarquable en cq qUe le pas du fi letage est plus fort à la partie inférieure de li, barre que sur le reste de celle-ci. j i 10 3' - Barre selon la revendication 2, remarquable en pour un filetage à n parties filetées, est obtenue par 1/n tour. 4. - Barre selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce que le pas du filetage de la partie inférieure de la barre est infini. 15 5. - Barre selon la revendication 4j remarquable ei^ ce q^e le filetage à pas infini est formé par une ou plusieurs nervures prises n'ans la barre ou soudées sur celle-ci et disposées parallèlement £ son axe longitudinal . 6. - Barre selon xa revendication 4, remarquable ce que la section de 20 la partie inférieure de la barre est ovale ou polygonale.