Brevet FR2126079A1 — publié le 19721006

La présente invention concerne les dispositifs d'irradiation pour les réacteurs dont le coeur est refroidi par du métal liquide, notamment du sodium. On sait que dans de tels réacteurs, le coeur est situé dans une cuve reliée à un circuit de métal liquide, ladite cuve étant contenue dans une enceinte de protection biologique dont le volume libre est occupé par du gaz inerte tel que de l'argon. Dans ces réacteurs, les moyens pour amener au voisinage du'coeur, des ensembles à irradier ou des appareils de mesure ou de contrôle, moyens connus sous les .dénominations de "dispositifs d'irradiation" et de "bouchons spéciaux", doivent donc traverser la paroi de l'enceinte de protection biologique, au niveau d'un bouchon tournant, un volume de gaz inerte et un volume de métal liquide. L'invention vise les dispositifs d'irradiation (ou bouchons spéciaux) pour un réacteur du type de ceux définis ci-dessus qui permettent la libre rotation des bouchons tournants sans nécessiter leur extraction hors du réacteur, ce qui évite par conséquent des manutentions génératrices de pertes de temps considérables du fait d'une part de leurs durées propres et d'autre part de l'impossibilité de les entreprendre avant refroidissement complet du métal liquide. Elle a dans ce but pour objet un dis-positif d'irradiation pour un réacteur du type à neutrons rapides, dans lequel le coeur est refroidi par un métal liquide, comprenant un coeur dont les éléments fissiles définissent une zone libre s'éten- ■ . dant verticalement au travers du coeur et en regard de passages dans des bouchons tournants, caractérisé par le fait qu'il est rétractable, manoeuvrable et accessible de l'extérieur de la protection biologique du réacteur, traversant au moins un bouchon, tournant, et qu'il comporte au moins une partie inférieure susceptible d'occuper sélectivement deux positions dans l'une desquelles elle est au.moins partiellement contenue dans l'espace libre du coeur et dans l'autre desquelles elle est située entre le coeur et le bouchon tournant traversé, en permettant dans cette dernière position la rotation dudit bouchon, des moyens pour la protection biologique du dispositif d'irradiation vis-à-vis de l'extérieur, des moyens pour ménager dans le 71 06131 2 2126079 dispositif une ambiance gazeuse déterminée et des moyens de contrôle et/ou de mesure, admissibles au moins temporairement dans celle des parties du dispositif d'irradiation pouvant pénétrer dans le coeur du réacteur. 5 Suivant une autre disposition de l'invention, le dispositif d'irradiation s'introduit dans les passages pratiqués dans les bouchons tournants et prend appui sur lesdits bouchons par l'intermédiaire d'un dispositif de dégagement. Il comprend, au moins deux fourreaux concentriques coulissant l'un dans l'autre. 10 Avantageusement, le fourreau extérieur peut porter des moyens de verrouillage dudit fdurreau dans le dispositif de dégagement et/ou une bague magnétique interdisant sélectivement la rotation du bouchon qu'il traverse. L'étanchéité entre les fourreaux peut Être assurée par 15 des joints glissants- portés par l'un desdits fourreaux et portant sur l'autre de ceux-ci. Suivant une autre disposition avantageuse de l'invention, le fourreau intérieur est constitué par deux éléments liés bout à bout par des moyens d'assemblage temporaire, l'élément 20 ' inférieur formant à sa partie inférieure doigt de gant. Pour perm.ettre de. libérer facilement l'aire située autour des extrémités supérieures des fourreaux dans la position haute desdits fourreauxt l'élément supérieur du fourreau intérieur présente une longueur au moins égale à celle dont l'élément 25. inférieur dépasse, dans sa position basse, hors du fourreau extérieur. L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons possibles. Un réacteur suivant l'invention est représenté à titre 30 d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints. • - Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique partielle du réacteur suivant l'invention, en coupe longitudinale, le dispositif d'irradiation étant où se trouve le dispositif d'irra- 35 diation en position haute, - la figujre 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 mais montrant le dispositif d'irradiation dans sa position basse, - la figure 3 est une vue analogue à celles des figures 40 1 et 2 montrant le positionnement d'une canne de mesure dans le 71 06131 3 2126079 dispositif d'irradiation, - la figure 4 est une vue schématique de face en coupe, des fourreaux du dispositif d'irradiation montré sur les figures 1 à 3. Dans un réacteur à neutrons rapides tel que représenté sur les figures 1 à 3 des dessins, on trouve généralement un coeur 1 immergé dans un volume de métal liquide 2 surmonté d'un volume de gaz inerte 3, au-dessus duquel est situé un bouchon tournant 4 traversé par la partie centrale 5b du corps tubulaire d'un couvercle 5. Le dispositif d'irradiation formé de deux fourreaux concentriques 6-7 traverse ce corps tubulaire. Le coeur 1 du réacteur est constitué d'assemblages 8, 9 dans lesquels les éléments fissiles figurés par un seul d'entre eux en 10 définissent un espace central libre 11, matérialisé par un tube guide 12 ouvert vers le haut. Le coeur 1 est dans cet exemple surmonté d'un couvercle 5 présentant trois parties alignées et solidaires l'une de l'autre : une partie basse 5a s'étendant transversalement au-dessus du corps, une partie centrale tubulaire 5b s'étendant au travers du métal liquide 2, du gaz inerte 3 et du bouchon tournant 4 et une partie haute 5c tubulaire s'étendant au-dessus du bouchon tournant. Les fourreaux extérieur 7 et intérieur 6 formant le dispositif d'irradiation, coulissent l'un dans l'autre-. Le fourreau extérieur 7 est réalisé en plusieurs éléments soudés les uns aux autres. Il porte, au voisinage de sa partie inférieure, d'une part des portées 13 coopérant avec des éléments complémentaires d'un dispositif de verrouillage 14 porté par.la partie centrale 5b du couvercle 5 et, d'autre part des plaquettes les unes extérieures 15, les autres intérieures 16, assurant le guidage, respectivement du fourreau extérieur 7 sur la partie centrale 5b du couvercle, et du fourreau intérieur 6 sur le fourreau extérieur 7 (fig. 4). Dans ce cas le dispositif d'irradiation sert à verrouiller le couvercle du coeur. Au niveau du bouchon tournant 4, le fourreau extérieur présente une surépaisseur intérieure complétant la protection biologique de l'ensemble ; il est, au-dessus de cette surépaisseur, partiellement constitué par un élément tubulaire chromé intérieurement dont le rôle sera vu plus loin. Au voisinage de 06131 4 2126079 son extrémité supérieure, le fourreau extérieur porte un jeu de billes constituant dispositif de verrouillage 17 permettant sa sclidarisation avec la partie haute du dispositif de dégagement et une bague magnétique 10 pour interdire la rotation du bouchon tournant 4. Suivant une disposition connue en elle-même, le dispositif de verrouillage à billes 17 peut être déverrouillé par action d'un tube 19 concentrique extérieurement au fourreau 7. Le fourreau intérieur 6 qui peut définir un canal étanche ou une enceinte fermée est, lui, réalisé en deux éléments amovibles l'un par rapport à l'autre, un élément inférieur 6a et un élément 6b, liés bout à bout par des moyens d'assemblage temporaire tels qu'un raccord vis-écrou 20 avec joint d'étanchéité. L'élément inférieur 6a porte à son extrémité un doigt de gant 6ar qui en est solidaire, et est susceptible de pénétrer (fig. 2-3) dans le coeur du réacteur. Au voisinage de son extrémité supérieure, l'élément inférieur 6a porte des joints constituant un bloc d'étanchéité 21, et glissant dans l'élément tubulaire chromé intérieurement du fourreau extérieur 7. Les joints du bloc d'étanchéité 21 sont aisément remplaçables eri sortant une partie du fourreau intérieur 6 hors du fourreau extérieur 7. L'élément inférieur 6a du fourreau intérieur 6 peut porter en outre deux doigts de gants 22 soudés extérieurement à sa paroi et courant jusqu'au niveau du doigt de gant 6a'. Ces doigts de gants permettent l'introduction de thermocouples pour la surveillance de la température de sortie de l'assemblage central 9 du coeur 1 du réacteur. L'élément supérieur 6b du fourreau intérieur porte d'une part des connecteurs de sortie 23 des thermocouples contenus dans les doigts de gants 22 et d'autre part un dispositif de raccordement 24 permettant de créer entre les deux fourreaux, au-dessus du bloc d'étanchéité 21, une contre-pression de gaz inerte. Au-dessous du bloc d'étanchéité 21, la remontée du métal liquide entre les'fourreaux intérieur 6 et extérieur 7 est empêchée en mettant en communication le volume intérieur entre ces fourreaux et le volume de gaz inerte par des trous 25 percés dans le fourreau extérieur 7 au niveau de la couche de gaz inerte. 71 06131 5 2126079 Le positionnement relatif du fourreau intérieur 6 dans le fourreau extérieur 7 est assuré par une bague de verrouillage 26 amovible, quand le dispositif est en position rétractée. Les figures 1 à 3 illustrent le fonctionnement du 5 dispositif d'irradiation du réacteur de l'invention. A la figure 1, un dispositif de dégagement a placé le fourreau extérieur à très faible distance des têtes d'assemblage 0-9. Après mise en place d'un plancher anti-explosion 27 au niveau 0, on procède successivement à la mise en place 10 d'un treuil de manutention 20, puis à l'aide de ce treuil 28 au raccordement des éléments 6a et 6b du fourreau inférieur, à l'abri d'une gaine souple 29 dans laquelle débouche une arrivée de gaz inerte 30. Lors de ces manoeuvres, le conduit intérieur de l'élément supérieur 6b du fourreau intérieur 6 est 15 obturé par son bouchon de manutention 31. La mise en place du doigt de gant 6a' dans le coeur - du réacteur s'effectue alors comme illustré en finale à la figure 2 : après avoir ôté la bague de verrouillage 26 et établi les jonctions des connecteurs 23, on commande la descente 20 du fourreau intérieur 6 en contrôlant celle-ci par le dynamomètre 32. Dans sa position basse le fourreau intérieur 6 est bridé de façon étanche sur le fourreau extérieur 7. Le bouchon de manutention est remplacé par un bouchon de protection biologique. Pour introduire alors dans le canal étanche défini 25 par le fourreau intérieur 6 (fig. 3) une canne de mesure 8, destinée à des mesures neutroniques ou de flux et déplaçable pour cela le long du canal, ou une canne d'irradiation pouvant être bridée temporairement, de façon étanche à la tête du canal, on procède alors successivement : à 1'enlèvement du 30 bouchon de protection biologique du fourreau intérieur, à la • mise en place d'une plaque de joint 33, à la descente de la canne 34 dans le canal, au branchement de la tuyauterie 24 (fig. 4} de balayage de gaz inerte et des connecteurs 23 (fig. 4)~ s'il y a lieu. 35 Les dispositions suivant l'invention permettent les mesures aisées de paramètres physiques tels que les flux neutroniques et gamma nécessaires pour-l'étude et/ou la surveil-. lance du fonctionnement d'un réacteur. 71 06131 6 2126079 Par ailleurs, ces dispositions permettent de procéder aisément à toutes manutentions du fourreau intérieur du dispositif d'irradiation sans provoquer à aucun moment une rupture de l'étanchéité de la pile. 5 Le dispositif d'irradiation objet du présent brevet peut être mis dans n'importe quel autre passage pratiqué dans les bouchons tournants en regard d'un élément du coeur. Dans d'autres réalisations, le fourreau extérieur pourrait ne pas participer au maintien de l'élément du coeur. 10 D'autre part,le fourreau extérieur n'est pas nécessairement formé de deux éléments tubulaires. Enfin, l'élément inférieur constitue soit un canal étanche dans lequel est enfilée une canne d'irradiation ou de mesure, soit une enceinte renfermant 'directement les dispositifs de mesures et/ou les■échantillons 15 à irradier. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisations sans pour cela sortir du cadre 20 de l'invention. 71 06131 7 2126079 REVENDICATIONS 1°/ Dispositif d'irradiation pour réacteur du type à neutrons rapides, dans lequel le coeur est refroidi par un métal liquide comprenant un coeur dont les éléments fissiles définis-5 sent une zone libre s'étendant verticalement au travers du coeur et en regard des passages dans des bouchons tournants caractérisé par le fait qu'il est rétractable, manoeuvrable et accessible de l'extérieur de la protection biologique du réacteur traversant au moins un bouchon tournant, et qu'il comporte au 10 moins une partie inférieure susceptible d'occuper sélectivement deux positions dans l'une desquelles elle est au moins partiellement contenue dans l'espace libre du coeur et dans l'autre desquelles elle est située entre le coeur et le bouchon tournant traversé, en permettant dans cette dernière position la rotation 15 dudit bouchon, des moyens pour la protection biologique du dispositif d'irradiation vis-à-vis de l'extérieur, des moyens pour ménager dans le dispositif une ambiance gazeuse déterminée, et des moyens de contrôle et/ou de mesure, admissibles au moins temporairement dans celle des parties du dispositif d'irradiation 20 pouvant pénétrer darts le coeur du réacteur. 2°/ Dispositif d'irradiation suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il s'introduit dans les passages pratiqués dans les bouchons tournants, et prend appui sur lesdits bouchons par l'intermédiaire d'un dispositif de dégagement. 25 3°/ Dispositif d'irradiation suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux fourreaux concentriques coulissant l'un dans l'autre. 4°/ Dispositif d'irradiation suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le fourreau extérieur porte des moyens de 30 verrouillage dudit fourreau dans le dispositif de dégagement. 5°/ Dispositif d'irradiation suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le fourreau extérieur porte une bague magnétique interdisant sélectivement la rotation du bcuchon qu'il traverse. 35 6°/ Dispositif d'irradiation suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par des joints glissants d'étanchéité solidaires de l'un des'fourreaux et portant sur l'autre de ceux-ci. 06131 6 2126079 7°/ Dispositif d'irradiation suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le fourreau extérieur porte sur l'une au moins de ses faces interne et externe, au voisinage de son extrémité inférieure, des plaquettes pour assurer respectivement le guidage du fourreau intérieur dgns le fourreau extérieur et/ou celui du fourreau extérieur dans les passages des bouchons tournants. 8D/ Dispositif d'irradiation suivant l'une quelconque des revendications 4 àf , caractérisé en ce que le fourreau intérieur est constitué par deux éléments liés bout à bout par des moyens d'assemblage temporaire1'élément inférieur formant à sa partie inférieure doigt de gant. 9°/ Dispositif d'irradiation suivant la revendications , caractérisé en ce que l'élément supérieur du fourreau intérieur présente une longueur au moins égale à celle dont l'élément inférieur dépasse, dans sa position basse, hors du fourreau extérieur.