Brevet FR2116204A1 — publié le 19720713

Dans certains réacteurs nucléaires et notamment dans les réacteurs à neutrons rapides, il est prévu, au-dessus de la partie supérieure des assemblages combustibles du coeur, une structure appelée "couvercle de coeur" qui 5 supporte les instruments tels que thermocouples, détecteurs d'ébullition,. dispositifs de localisation de rupture de gaine, et autres, ces divers instruments étant ensuite prolongés à travers la dalle supérieure de fermeture de l'enceinte du réacteur ot reliés â des dispositifs extérieurs. 10 Une telle structure doit recouvrir la totalité de la surface supérieure du coeur car la plupart de ces instruments les thermocouples par exemple, doivent être en nombre correspondant à celui des assemblages combustibles et être placés chacun â l'aplomb de l'un d'eux. 15 Elle doit par ailleurs permettre l'accès aux assemblaçs combustibles contenus dans le coeur en vue notamment de leur rechargement et par suite être mobile. Le couvercle de coeur est donc généralement supporté par une partie d'un bouchon tournant aui est excentré 20 par rapport au coeur du réacteur de façon 3 surr.lomber un espace libre entre le coeur et la cuve qui le contient. La rotation de ce bouchon neriret l'escanotage latéral du couvercle dans cet esnace libre et l'accès aux assemblages combustibles. Un tel bouchon tournant est supporté par l'en-25 ceinte dans laquelle se trouve le coeur du réacteur soit directement,soit par l'intermédiaire d'\.n bouchon extérieur tournant dans ladite paroi de l'enceinte - il est dans ce cas traversé par un ou plusieurs canaux de manutention et il assure avec le bouchon extérieur le rechargement des 30 assemblages combustibles. Etant donné la dimension du couvercle de coeur, cruel que soit le mode de support du bouchon tournant, il est nécessaire que celui-ci soit très excentré par rapport au coeur du réacteur et par suite que l'espace laissé libre 35 autour dudit coeur pour le déplacement du couvercle pendant le rechargement soit important. Ceci oblige à construire une cuve de réacteur de très grande dimension par rapport au COPY 70 37310 2 2116204 coeur, dans laquelle l'espace inutilisé pendant la marche normale du réacteur est considérable. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en réalisant un réacteur nucléaire dans lequel 5 les diamètres des bouchons tournants sont relativement faibles et l'importance de l'espace vide autour du coeur est réduite bien que le couvercle de coeur conserve sa forme et sa dimension normales. Le réacteur nucléaire, objet de cette invention, 10 qui comprend un couvercle de coeur, deux bouchons tournants de manutention des assemblages combustibles dont l'un supporte ledit couvercle, et. un pot de manutention desdits assemblages, monté a côté du coeur, est caractérisé en ce qu'il comporte un bouchon interne, excentré par ranport au coeur mais avant 15 un diamètre nettement inférieur ?. celui dudit coeur, qui supporte un couvercle de coeur faisant saillie latéralement par rapport à lui, des passages pour des mécanismes de barres de contrôle prolongés sans liaison mécanique à travers ledit couvercle et un bras de manipulation et de déplacement des 20 assemblages combustibles entre le coeur et le pot da manutention,, porté par le bouchon extérieur, la rotation du bouchon interne assurant le dégagement d'une partie du coeur tandis que celle du grand bouchon permet le rechargement des assemblages combustibles ainsi accessibles. 25 La combinaison du bras porté par le bouchon extérieur, dont le caractère extensible permet nour une même position des bouchons la manipulation d'assemblages placés dans plusieurs canaux, avec la disposition des tubes de guidage des mécanismes de barres de contrôle, répartis dans 30 le bouchon interne ou dans les deux bouchons, sans liaison mécanique entre eux et les passages dans le couvercle, permet de laisser libre une partie de la surface de ce couvercle et de le faire supporter par un bouchon interne ayant un diamètre faible. Celui-ci peut facilement être placé à 35 l'intérieur d'un bouchon de diamètre relativement peu important et de plus sensiblement centré par rapport au coeur du réacteur, ce qui réduit considérablement 1'espace nécessaire autour dudit coeur. BAD ORIGINAL 70 37310 2116204 Les dispositifs de mesure de température et autres sont facilement rassembles au-dessus du couvercle dans le seul bouchon interne malgré son faible diamètre. La description ci-dossous d'un mode de 5 réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif et représente en coupe axiale sur la figure unique du dessin annexé, fera apparaître plus clairement les divers avantages et caractéristi Le réacteur nucléaire représenté est par 10 exemple un réacteur S neutrons ranidés dans lequel la circulation du fluide de refroidissement est ascendante. Dans un tel réacteur le coeur 1 est placé à l'intérieur d'une cuve 2 elle-même entourée par une enceinte de protection biologique 4, la cuve 1 et l'enceinte 4 étant 15 fermées par un bouchon principal rotatif 6 3 l'intérieur duquel peut tourner un second bouchon interne de plus petite dimension 8. Le coeur proprement dit 1 est entouré par une couverture 14 latérale dont le diamètre extérieur est 20 sensiblement égal 3 celui du bouchon 6. Un couvercle de coeur 10 qui sert de collecteur pour tous les instruments et dispositifs destinés S des mesures ou 3 des contrôles dans les canaux d'assemblages combustibles du coeur, recouvre toute la partie supérieure 25- dudit coeur 1. 11 est, comme le montre la ^igur?f supporté sur l'un des ces côtés par un prolongement 9 du bouchon 8 dont le diamètre comme celui dudit bouchon est nettement inférieur au sien. Les surfaces extérieures da ces doux organes, prolongement 9 st couvercle 10, sont de préférence 30 tangentes intérieurement. Des tubes 12 de guidage des barres de contrôle et de leurs mécanismes de commande traversant les bouchons 6 et 8 et sont répartis dans chacun d'eux. Ils sont prolongés par des passages rectilignes 11 à travers le 35 couvercle de coeur 10 sans qu'aucun lien mécanique ne les relie à ces passages. • ^ BAD QRlGlHM* 70 37310 2116204 Au droit de la périphérie du coeur 1, au-dessus de la couverture 14, le bouchon 6 supporte un bras extensible de manutention 20 dans lequel des biellettes articulées 21 règlent la position d'un système de 5 préhension 22. Le pivotement de ces biellettes, et par suite du système 22 par rapport au bras, associé à la rotation dudit bras, permet le déplacement des assemblages combustibles contenus dans les divers canaux 18 du coeur et leur 10 transport depuis, ou jusqu'à, un pot de manutention 24 parallèle auxdits canaux 1S du coeur 1 mais placé â l'extérieur de la couverture 14. Ca pot 24 est supporté par un dispositif 26 mobile dans un conduit d'évacuation 23 fixé dans la paroi supérieure 4 de l'enceinte de protection 15 biologique, â proximité du bouchon G. En position de fonctionnement normal du réacteur, le couvercle 10 est dans la position représentée en pointillés sur la figure, les tubes 12, les passages 11 et les canaux de barres de contrôle du coeur sont alignés 20 tandis que les instruments de mesura sont chacun au droit d'un canal d'assemblages combustibles. Lorsque la bouchon 3 est entraîné en rotation autour de son axe 15, il provoaue un déplacement de ce couvercle 10 jusqu'5 une position d'escamotage représentée en traits nleins sur la figure. 25 Une partie des canaux 13 contenant les assemblages combustibles est dégagée et par suite facilement accessible. La rotation du bouchon 5 peut alors déplacer le bras de manutention 20 au dessus du coeur du réacteur dans l'espace ainsi libéré et amener le système de 30 préhension 22 successivement au-dessus de chacun des canaux puis du pot de manutention. Comme cette rotation du bouchon 6 entraîne celle du bouchon 8, la totalité des canaux du coeur du réacteur peut Stre desservie successivement après une seule rotation de 180° du bouchon G par rapport 35 audit bouchon S. Lorsque le rechargement est terminé, il suffit de faire pivoter S nouveau le bouchon 8 pour replacer le 70 37310 2116204 couvercle 10 au-dessus du coeur et mettre à nouveau les tubes 12 en face de leur prolongement 11 et au droit des canaux correspondant dans le coeur du réacteur. De même les appareils de mesure et de contrôle se trouvent à 5 nouveau en face des assemblages combustibles correspondants. Les barres de contrôle peuvent être soulevées et le réacteur remis en marche. L'ensemble du coeur 1 et de l'élément de couverture 14 est de préférence, à l'intérieur de la cuve 2, entouré 10 par une protection neutronique qui comporte une paroi latérale 30 prolongée par une protection supérieure qui, dans le mode de réalisation représente, est disnosée juste au-dessus du couvercle 10. Cette protection supérieure est constituée par une plaque 32, suspendue au bouchon 5. qui est 15 percée d'un orifice 34 de passage du prolongement S du bouchon 3, et d'un disque 36 contenu dans ce prolongement 9 et tournant avec lui comme la plaque 32 tourne avec le bouchon. La plaque 32 est également perese d'un couloir 20 radial 38 de passage du bras extensible 20 qui permet le mouvement latéral de l'organe âe manipulation 22 vers les canaux ou vers le pot 24. Il est ainsi possible d'effectuer le rechargement des assemblages combustibles sans déplacer ni retirer les protections supérieures 32, 3G. 25 Dans certains cas toutefois les parois latérales 30 de la protection neutronique sont prolongées au-dessus du bras 20 jusqu'à un niveau voisin de la dalle 4. La paroi supérieure de la protection qui est disposée juste au-dessous de cette dalle 4, est également rSalisée 30 en deux parties 32. 36 solidairos chacune de l'un des bouchons mais le couloir radial 38 est sunprir-e et le bras de manutention peut être extensible ou tournant. La paroi latérale 30 est alors de préférence reportée au-delS du conduit 2S et du pot de manutention 24 qui se trouvent ainsi S- l'intérieur 35 de la protection de même que le bras de manutention 20. Cette protection n'entoure toutefois que l'espace strictement nécessaire pour la manutention, la couverture et le coeur. 70 37310 6 2116204 Par ailleurs, la partie du couvercle qui fait saillie sur la côtô du bouchon interne et est placée au-dessous du bouchon extérieur bien que libre par rapport â ce dernier contribue au guidage des mécanismes de barres 5 de contrôle et au support des divers instruments de mesure. En effet, les organes de mesure et autres sont disposés dans ce couvercle da coeur de façon à correspondre aux assemblages du coeur mais sont reliés a l'extérieur 3 travers le seul bouchon interne. Ils peuvent donc facilement être déplaces 10 puis ramenés au-dessus des canaux du coeur et centrés sur ceux-ci. Aucune déconnexion n'est nécessaire. De même les tubes de guidage des barres de contrôle supportés par le bouchon extérieur 6 sont interrompus et rétablis nar la seule rotation du bouchon 0 dans le bouchon 6 après relèvement des 15 mécanismes de commande. Las démontages préliminaires à la manutention sont donc extrêmement peu nombreux, ainsi que les opérations de restitution de l'installation, tandis que la place perdue est réduite à un minimum, ce qui est particulièrement important 2.0 dans les réacteurs â échangeurs intégrés. Diverses modifications pourraient bien entendu être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple las tubes de guidage dos barres de contrôle et de leurs mécanismes 25 de commande pourraient être portés par le bouchon interne. 70 37310 2116204 REVENDICATIONS 1°/ Réacteur nucléaire comprenant un couvercle de coeur, deux bouchons tournants de manutention des assemblages combustibles, dont l'un supporte ledit couvercle, et un pot de manutention desdits assemblages, monté S côté du coeur, 5 caractérisé en ce qu'il comporte un bouchon interne, excentré par rapport au coeur mais' avant un diamètre nettement inférieur S celui dudit coeur, gui supporte un couvercle de coeur faisant saillie latéralement par rapport à lui, des passages pour des mécanismes de barres de contrôle prolongés sans liaison 10 mécanique à travers ledit couvercle et un bras de manipulation et de déplacement des assemblages combustibles entre le coeur et le pot de manutention, porté par le bouchon extérieur, la rotation du petit bouchon assurant le dégagement d'une partie du coeur tandis que celle du grand bouchon permet le 15 rechargement des assemblages combustibles ainsi accessibles. 2°/ Réacteur nucléaire suivant la revendication 1, dans lequel l'axe de rotation du grand bouchon est extérieur au couvercle de coeur en position de dégagement. 3°/ Réacteur suivant l'une des revendications 1 et 2, 20 qui comporte autour du coeur, une protection neutronique qui comprend une paroi sunérieure en deux parties solidaires chacune de 1'un des bouchons. 4°/ Réacteur suivant la revendication 3, dans lequel la protection neutronique entoure le pot de manutention, 25 le bras de manipulation extensible ou tournant et le conduit d'évacuation. 5°/ Réacteur suivant la revendication 3. dans lequel la paroi supérieure de la protection neutroniguî est située juste au-dessus du couvercle de coeur et est percée 30 d'un couloir radial de déplacement du bras de manipulation extensible. 6°/ Réacteur suivant l'une der; revendications 1 à 5, dans lequel les surfaces extërioure-s du couvercle et du prolongement du bouchon qui le supporte sont tangentes intérieurement. BAD ORtGiNAL