Brevet FR2130024A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un système pour recharger en combustible un réacteur nucléaire et un combustible nucléaire pour charger un réacteur nucléaire réfrigéré par un liquide pendant la marche, ainsi qu'un procédé pour charger un tel réacteur Certains réacteurs canadiens du type des réacteurs nucléaires à tubes sous pression réfrigérés par un liquide sont rechargés pendant la marche. Cela nécessite l'introduction d'un faisceau d'éléments combustibles ou d'une série de faisceaux de remplacement à la place des faisceaux présents dans un canal particulier de combustible, lVaccès étant assuré par un dispositif de fermeture de l'extrémité du canal, Le nouveau faisceau est introduit en sens irverse au sens de circulation du réfrigérant pour déplacer le premier faisceau présent vers l'intérieur le long du canal, Le déplacement inverse de la série de faisceaux du fait des forces hydrauliques exercées par le réfrigérant agissant contre les faisceaux est empêché par un dispositif de verrouillage du faisceau d'éléments combustibles à l'extrémité extérieure du canal. ce dispositif comportant plusieurs doigts ou griffes chargés par des ressorts et engagés contre une surface diextrémité du faisceau le plus extérieur. Suivant une pratique antérieure, l'extrémité intérieure du nouveau faisceau d'éléments combustibles de remplacement est utiliséè comme dispositif d'ouverture des griffes, le nez du faisceau servant à forcer les griffes vers une position d'ouverture. La force de serrage, exercée par les griffes contre le nez du faisceau d'éléments combustibles introduit > endommage dans certains cas le faisceau Un autre risque avec cette combinaison antérieure résulte de la force importante de friction dans la direction radiale développée entre les griffes de verrouillage et la surface de contact de verrouillage du faisceau. En raison des conditions de fonctionnement rencontrées dans un tel réacteur, il est courant de prévoir un jeu d'environ 1 mm dans la direction diamétrale entre les surfaces du faisceau d'éléments combustibles et du canal, Ce jeu permet une position excentrée du faisceau d'éléments combustibles par rapport au dispositif de verrouillage, ce qui entraîne le dégagement non simultané des griffes.La charge unitaire élevée du fait de la charge hydraulique, résultant du réfrigérant à laquelle est soumise la dernière griffe devant être dégagée et qui est de l'ordre de 135 kg, provoque parfois le non-déga gement initial de la griffe, I1 a été constaté que le faisceau d'éléments combustibles avance pendant son introduction le long de la griffe restant en pcsition de verrouillage, en venant en contact avec le faisceau d'éléments combustibles incliné se trouvant en place et en contact forcé angulaire avec la paroi de la griffe du canal pour le combustible. Cela entraîne un endommagement sévère des éléments combustibles. L'invention a pour objet un procédé pour l'introduction d'un faisceau d'éléments combustibles dans un canal pour combustible contenant un faisceau d'éléments combustibles verrrouillé par rapport au canal, ce procédé comportant l'établissement d'un accès vers le canal, l'introduction d'un nouveau faisceau dans le canal, de façon qu'il soit engagé contre le premier faisceau, se trouvant dans le canal, et le déplacement des faisceaux en contact à l'intérieur du canal en opposition aux forces hydrauliques agissant sur les faisceaux d'éléments combustibles et agissant sur le dispositif de verrouillage du faisceau afin de permettre un degagement sensiblement uniforme des éléments de verrouillage. L'invention a aussi pour objet un faisceau d'éléments combustibles pour un canal de combustible d'un réacteur nucléaire, ce faisceau comportant plusieurs griffes de verrouillage dépassant vers l'intérieur dans le canal de combustible quand elles sont en position de verrouillage pour être engagées contre une surface d'extrémité du premier faisceau présent dans le canal et pour empêcher le déplacement axial vers l'extérieur du faisceau, le faisceau étant caractérisé en ce qu'il cpmporte les parties extérieures d'extrémité de dimension transversale réduite pour établir un jeu radial par rapport aux parties inférieures radialement des griffes quand celles ci sont en position de verrouillage, le développement axial combiné des parties d'extrémité des deux faisceaux en contact étant supérieur à la profondeur axiale des griffes coïncidant avec les faisceaux pour établir un jeu axial entre les faisceaux adjacents pour l'engagement des griffes au moment de l'introduction d'un faisceau, afin qu'au début de l'introduction d'un nouveau faisceau dans le canal, la charge exercée axialement sur les griffes par un faisceau présent dans le canal puisse être réduite du fait du contact avec l'extrémité du faisceau adjacent. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre dsexemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe schématique d'un faisceau d'éléments combustibles selon un mode de mise en oeuvre de l'invention pénétrant dans le canal contenant déjà un autre faisceau d'éléments combustibles, et la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2w2 de la figure 1 La figure 1 représente un ensemble 10 comprenant un faisceau d'éléments combustibles 11 qui est introduit par un vérin 14 dune machine de rechargement dans le tube sous pression 15 d'un réacteur nucléaire.Le faisceau ll est représenté en contact avec le faisceau extérieur 12 déjà présent d'une serie de faisceaux d'éléments combustibles. Le faisceau éléments combustibles 12 est retenu dans le tube sous pression 15 par plusieurs doigts ou griffes de verrouillage 20, ces griffes étant maintenues radialement vers l'intérieur par des ressorts 22 montés sur des goujons ou des éléments équivalents 23. Chaque griffe de verrouillage 22 comporte un bec dépassant radialement vers ltintérieur 24 et qui est engagé contre la surface dRextrémité circulaire ou épaulement du faisceau 12 présent dans le réacteur afin de le retenir dans le tube sous pression Le positionnement dans le sens radial du faisceau 12 à l'intérieur du tube 15 est assuré en partie par des patins d'espacement 16 qui sont aussi représentés sur la figure 2. L'espace annulaire établi entre deux faisceaux voisins 11 et 12 et, dans lequel les becs 24 des griffes 20 sont engagés, assure un jeu C du fait des dimensions relatives dans la direction axiale des parties d'extrémité 18 des faisceaux 11 et 12 par rapport à la dimension dans le sens axial des becs 24 des griffes de verrouillage à un rayon égal au rayon extérieur R de la gaine du faisceau, Le jeu C permet au vérin 14 de la machine de rechargement de faire avancer le faisceau 11 axialement vers le tube sous pression pour libérer toutes les griffes de verrouillage 20 de la charge hydraulique axiale exercée par le réfrigérant agissant sur la série de faisceaux 12 se trouvant dans le tube sous pression. Comme il a été indiqué ci-dessus, cette charge hydraulique provoquerait autrement des forces importantes de frottement et une charge indésirable sur la dernière griffe de verrouillage 20 restant en contact avec le faisceau 12. I1 a été constaté qu'un dégagement complètement simultané des griffes 20 est pratiquement impossible. Cependant, en introduisant le faisceau 11 pour qu'il vienne en contact avec le faisceau extérieur 12 présent en opposition à la charge hydraulique pour réduire une partie du jeu C, la charge axiale exercée sur les griffes 20 est supprimée, ce qui permet le dégagement libre et sensi bleent simultané de toutes les griffes des positions de verrouillage par rapport au faisceau 12 du fait du contact de l'épaulement de l'extrémité du faisceau introduit contre les griffes de verrouillage. Le faisceau de remplacement 11 peut ensuite entre entièrement introduit dans le tube sous pression en opposition à la force de résistance résultant de l'écoulement du réfrigérant, jusqu'à ce que les griffes 20 soient engagées à l'extrémité arrière du faisceau pour le verrouiller. En plus de la réduction de Ia possibilité d'endommagement accidentelle des éléments combustibles, le risque de coincement du dispositif de verrouillage, qui est hautement indésirable, est pratiquement supprimé. Un système selon l'invention peut être utilisé pour des éléments combustibles en barreaux, des éléments combustibles du type annulaire ou des éléments combustibles contenus dans une gaine ou enveloppe tubulaire. Bien entendu, la description qui précède n!est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre, REVENDICATIONS 1 Procédé pour introduire un faisceau éléments combustibles dans un canal pour combustible nucléaire contenant déjà un faisceau d'éléments combustibles verrouillé dans le canal, caractérisé par l'éta- blissement d'un accès au canal, l'introduction d'un nouveau faisceau d'éléments combustibles dans le canal pour qu'ils viennent en contact avec le faisceau extérieur présent dans le canal et le déplacement des faisceaux en contact vers l'intérieur du canal en opposition aux forces hydrauliques agissant sur les faisceaux d'éléments combustibles pour supprimer les charges axiales agissant sur le dispositif de verrouillage du faisceau qui comporte plusieurs griffes de verrouillage engagées sur le faisceau d'éléments combustibles déjà présent dans le canal, et permettre le dégagement pratiquement uniforme des griffes de verrouillage. 2. Faisceau éléments combustibles pour un canal de combustible d'un réacteur nucléaire, le canal comportant plusieurs griffes de verrouillage dépassant vers l'intérieur du canal quand elles sont en position de verrouillage pour venir contre une surface d'extrémité du faisceau afin d'empêcher son déplacement axial vers l'extérieur, caractérisé par des parties d'extrémité axiales du faisceau de dimension transversale réduites pour établir un jeu radial par rapport aux parties intérieures radialement des griffes quand elles sont en position de verrouillage, l'étendue axiale de l'ensemble des parties d7extrémité en contact de deux faisceaux étant supérieure à la profondeur axiale d'une griffe coincidant avec le faisceau pour établir un jeu axial entre deux faisceaux voisins pour recevoir les griffes pendant le chargement d'un faisceau, afin qu'au début de lçintroduc- tion du faisceau dans le canal, la charge axiale exercée sur les griffes par les faisceaux déjà présents dans le canal soit supprimée du fait du contact sous pression entre les extrémités des faisceaux adjacents 3. Faisceau d'éléments combustibles selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre d:éléments combustibles en forme de barreaux sensiblement parallèles entre les parties formant les extrémités du faisceau.