Brevet FR2121622A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne des réacteurs nucléaires et plus spécialement des coeurs de réacteurs nucléaires. Dans certains types de réacteurs nucléaires, par exemple des réacteurs à ralentisseur de graphite refroidis par un gaz, il 5 est nécessaire de disposer un écran thermique en matériau absorbant les neutrons à la périphérie du coeur du réacteur afin de réduire le chauffage de 1*enceinte sous pression en béton qui entouré le coeur. Il a été proposé d'utiliser des écrans thermiques sous forme solide, tels que des plaques d'acier au bore, 10 disposées entre la périphérie du coeur et l'ençeinte sous pression et montées sur une structure de support importante. Toutefois, la structure de support est coûteuse et nécessite un agrandissement de l'enceinte sous pression,'ce qui entraîne des dépenses supplémentaires du point de vue génie civil. " - -15 Selon la présente invention, un réacteur nucléaire comporte un coeur (10) qui comprend plusieurs colonnes parallèles (12, 14, 16) d'un matériau ralentisseur^ dont une série annulaire des colonnes (14) qui se trouvent/la périphérie ou près de la périphérie -du coeur (10) contiennent des inclusions d'un matériau (20) 20 absorbant des neutrons et constituent un écran thermique entourant les colonnes (12) disposées à l'intérieur de ladite série annulaire . Lorsque le coeur (10) comporte des colonnes (12) contenant un matériau fissile,entourées par des-colonnes (14) ne contenant 25 pas de matériau fissile et qui constituent un réflecteur du coeur, les colonnes constituant l'écran thermique sont de préférence des colonnes (14) faisant partie du réflecteur. Si l'épaisseur du réflecteur est supérieure à une colonne, l'écran thermique est disposé de préférence dans les colonnes externes du réflecteur 30 II est également préférable de prévoir un moyen permettant de provoquer une circulation du fluide- de refroidissement du réacteur dans les canaux de-manière à refroidir le matériau absorbant les neutrons. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressor-35 tiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. 72 00313 2 2121622 Sur ces dessins : la figure 1 est une vue partielle schématique en plan d'une partie du coeur dlun réacteur nucléaire refroidi par. un gaz et d'une enceinte sous pression en béton j 5 la figure 2 est une autre vue partielle en plan montrant à plus grande échelle trois colonnes du coeur qui sont désignées par A, B et C sur la figure 1 ; et la figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne III-III xisur© de la figure 2 à une échelle légèrement plus grande que la/2. 10 En se référant à la figure 1, le coeur 10 du réacteur comporte plusieurs colonnes hexagonales parallèles en graphite. Les colonnës 12 qui sont hachurées contiennent un matériau fissile comme combustible, tandis que les colonnes 14 qui sont laissées en blanc et qui forment par exemple deux rangées comme représenté, 15 ne contiennent"pas de combustible et constituent un réflecteur entourant les colonnes 12 chargées de combustible. La disposition de plusieurs colonnes 16 de forme appropriée permet de donner une surface lisse à la périphérie ou bord externe du coeur 10. Une petite partie 11 de la paroi latérale de l'enceinte sous 20 pression en béton est également représentée et comporte un revêtement 11 A. En se référant en outre aux figures 2 et 3, la série annulaire externe des colonnes 14 comporte une double série annulaire de cànaux 18 contenant des masses annulaires compactes d'un 25 matériau absorbant les neutrons qui peut être convenablement du carbure de bore fritté 20 (non représenté sur la figure 2). A l'intérieur des masses compactes 20, sont disposés des'éléments annulaires en graphite 22 qui délimitent des canaux 24 réservés au fluide de refroidissement. En outre, les colonnes 1.4 qui 30 font partie de la série annulaire externe du réflecteur comportent chacune un conduit central longitudinal 26 réservé au fluide de refroidissement. Chacune des colonnes 14 est formée d'un certain nombre de blocs disposés bout à bout, comme on le voit sur la figure 3, les masses compactes 20 et les éléments 35 rapportés 22 étant de même longueur que les blocs dans lesquels ils sont disposés, bien qu'en variante, ils puissent être plus courts de manière a compléter la longueur totale. 72 00313 3 2121622. Une clavette annulaire 28 disposée à chaque joint entre les blocs assure la continuité des canaux 24 et du conduit 26. Les canaux 24 et le conduit 26 sont reliés au sommet de chaque colonne 14 par un capuchon 30 qui constitue un prolongement de 5 la colonne. Un collecteur 32 est disposé à la base de la colonne et forme avec le bloc inférieur de la colonne un orifice 34 d'entrée du fluide de refroidissement dans.chacun des canaux 24 ainsi qu'un orifice 36 de sortie du fluide de refroidissement provenant du conduit 26. : 10 Au cours'du fonctionnement du réacteur, le gaz de refroidissement descend le long des colonnes 12 du coeur 10 pour absorber la chaleur du combustible se trouvant dans les colonnes 12. Une petite partie du gaz est dirigée vers le bas entre le revêtement 11A de la paroi 11 de l'enceinte sous pression et le bord externe 15 du eoeur 10 et passe par les orifices 34 dans les canaux 24 dans lesquels il s'écoule vers le haut. Le gaz est dirigé des sommets des canaux 24 dans le conduit 26 dans lequel il descend, pour sortir par l'orifice 36-et se mélanger avec le gaz chauffé sortant de la base des colonnes 12. La dimension des orifices 20 36 est déterminée de manière à régler le débit du gaz dans les colonnes 14. Eres des orifxces 34, les colonnes 16 ont une plus petite section droite pour permettre au gaz de passer librement dans les orifices. La vitesse de chauffage des masses compactes 20 de la série 25 annulaire des canaux 18 est beaucoup moins grande que celle des masses compactes de la série annulaire interne des canaux 18. D'une façon typique, le chauffage peut être réduit d'un facteur de 100. Par conséquent, dans certains réacteurs, il suffit que le fluide de refroidissement circule dans la série annulaire 30 interne des canaux 18 si 1Ton prévoit plus d'une série annulaire de ces canaux. Il est évident que si l'on .utilise une disposition de refroidissement ne nécessitant pas■le conduit central 26, les masses compactes 20 pourraient être disposées dans des canaux ménagés dans les colonnes 16. 35 Faturellesent, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 72 00313 4 2121622 REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comporte un coeur (10) qui comprend plusieurs colonnes parallèles (12, 14, 16) en matériau ralentisseur dont une série annulaire desdites 5 colonnes (14), qui sont disposées à la périphérie ou près de la périphérie du coeur (10), contiennent des inclusions de matériau (20) absorbant les neutrons et constituent un écran thermique entourant les colonnes (12) disposées à l'intérieur de ladite série annulaire. 10 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coeur (10) comporte des colonnes (12) contenant un matériau fissile, entourées par des colonnes (14) ne contenant pas de matériau fissile et qui constituent un réflecteur du coeur,et en ce que les colonnes constituant l'écran thermique 15 sont des colonnes (14) faisant partie du réflecteur. 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune des colonnes qui constituent l'écran thermique comporte des canaux (18) contenant un absorbeur, alignés axialement avec les colonnes, et en ce que le matériau (20) absor- 20 "bant les neutrons est disposé dans lesdits canaux (18). 4. Réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que certaines des colonnes au moins qui constituent l'écran thermique comportent des canaux (24) qui sont reliés pour permettre une circulation du fluide 25 de refroidissement. 5. Réacteur nucléaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le matériau (20) absorbant les neutrons contenu dans les canaux (18) des colonnes qui comportent des canaux réservés au fluide de refroidissement est disposé sous forme 30 d'un tube dans les canaux (18) et entoure les canaux (24) réservés au fluide de refroidissement. 6. Réacteur nucléaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune des colonnes qui comportent des canaux réservés au fluide de refroidissement, présente également un conduit 35 longitudinal (26) réservé au fluide de refroidissement, chaque conduit étant relié à une extrémité de la colonne respective aux extrémités correspondantes de tous les canaux (24) de cette 72 00313 5 2121622 colonne, les canaux (24) étant ouverts à l'autre extrémité du canal pour recevoir le fluide de refroidissement et le conduit communiquant à cette autre extrémité de la colonne avec un orifice (36) de sortie du fluide de refroidissement. 5 7. Réacteur nucléaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que les colonnes du coeur sont disposées verticalement et en ce qu'il est prévu un moyen pour faire circuler le fluide de refroidissement vers le sommet du coeur et vers le bas le long des colonnes (12) qui contiennent un matériau fissile, les 10 canaux (24)- étant ouverts à leurs extrémités inférieures pour communiquer avec la périphérie du coeur et un espace formé entre le coeur et la paroi environnante d'une enceinte sous pression (11, 11 A) dans lequel le fluide de refroidissement est introduit, et en ce que les extrémités inférieures des conduits (26) communi-15 quent avec un espace formé au-dessous du coeur et dans lequel le fluide de refroidissement pénètre après avoir circulé de haut en bas le long des colonnes (12) contenant le matériau fissile..