Brevet FR2135232A1 — publié le 19721215

La présente invention se rapporte aux barreaux combustibles nucleaires et plus particulièrement aux barreaux combustibles à pression interne de gaz. Les barreaux combustibles nucléaires comportent généralement une gaine métallique, contenant le combustible, fermée aux deux extrémités par des bouchons de façon a constituer un récipient etanche. Lors du fonctionnement du réacteur, la gaine est sollicitée par la pression externe du réfrigérant. Etant donné les déformations qui peuvent en resulter, le barreau combustible risque de ne plus présenter sous irradiation une stabilité mécanique suffisante. En vue d'éviter ces déformations, il a été proposé de conférer au barreau une pression interne due à l'action d'un gaz sous pression. La mise sous pression exiqe toutefois que l'on procede a une soudure d'étanchéité qu'il est n- cessaire de réaliser sous une pression correspondant à celle qui rogne a l'interieur du barreau. Comme la soudure du bouchon sur la gaine peut difficilement être réalisée sous pression élevee, on utilise jusqu'à présent un bouchon pourvu d'un orifice de faible section, qui est soudé sur la gaine avant la mise sous pression. Dans un stade ultérieur, le barreau est mis sous pression par l'intermédiaire de l'orifice qui est ensuite fermé par soudure. Etant donné que les spécifications sont assez sévères et que le qaz a l'intérieur du barreau doit avoir un degré de pureté assez élevé, on est obligé avant d'admettre le gaz de pressurisation de purger l'atmosphère du barreau. Cette purge a travers un orifice de faible section est toutefois une opération de lonque durée et, par conséquent, relativement coûteuse. La presente invention a pour objet un procédé de fermeture d'un barreau combustible nucléaire pressurise ainsi qu'un bouchon pour ces barreaux, permettant d'éviter les inconvénients des procedés connus. Conformément à l'invention, le bouchon pourvu d'un orifice de faible section, provisoirement fermé par une membrane métallique, est soudé sur la gaine dans une enceinte contenant le même gaz que celui qui est utilisé pour la pressurisation du barreau, l'atmosphère du barreau etant au préalable purge. Le barreau peut alors être enlevé de l'enceinte dans laquelle le bouchon a ete soudé, puis soit stocké orovisoirement, soit placé directement dans l'enceinte de pressurisation et mis sous Dression sans qu'il soit necessaire d'effectuer une nouvelle purge lors de l'admission du gaz de pressurisation. En effet, la membrane metallique empêche l'entrée de tout gaz indésirable. Lors de la mise sous pression du barreau, la membrane métallique se brise sous l'effet de la pression du gaz. Après pressurisation, le barreau est fermé par fusion localisée du metal entourant l'orifice de faible section. Il est évident que si la fusion localisée du metal entourant l'orifice ne permettait pas d'obtenir une fermeture accentable du barreau, une source de me- tal d'apport approprié pourrait être prévue. Le bouchon selon l'invention est donc muni d'un canal de pressurisation et porte sur sa face interne-une membrane métallique, soudée de façon étanche, destinée a assurer l'étanchéité provisoire du barreau. La membrane utilise est choisie en fonction de la pression de pressurisation, car elle doit pouvoir se rompre pendant la mise sous pression du barreau. De préférence, la membrane est de meme nature que le métal dont sont formés la gaine et le bouchon. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de l'exemple et de la figure jointe qui représente une coupe schemati- que d'un bouchon selon l'invention. La figure présente une extrémité d'un barreau combustible constitue d'une gaine 1 en acier inoxydable déjà fermée a l'autre extrémité. La gaine est fermée par un bouchon 2 pourvu d'un canal de pressurisation 3, fermé sur sa face interne par une membrane métallique 4. Le bouchon est soudé sur la gaine 1 à l'aide du cordon de soudure 5. La figure montre, en plus, une soudure 6 fixant d'une façon étanche la membrane 4 sur la périphérie du bouchon. Le procéde selon l'invention peut etre schématise par les etapes principales suivantes a) le barreau fermé a une extrémité et rempli de combustible est in troduit dans une enceinte normale de soudage. Dans cette enceinte, on elimine d'abord a l'aide d'une pompe a vide, l'air susceptible d'être contenu dans le barreau combustible ainsi que dans l'enceinte. Ensuite, on remplit l'enceinte du gaz utilise pour la mise sous pression du barreau, ce aaz etant en général de l'hélium à une pres sion voisine de la pression atmosphérique. On place alors sur le barreau,le bouchon muni de son orifice et pourvu d'une membrane métallique (telle que représenté sur la figure) et on effectue en suite la soudure du bouchon sur la gaine. Le barreau est ainsi fer mé de façon étanche et est donc susceptible d'être manipulé à l'air libre; b) le barreau est ensuite introduit dans une enceinte de pressurisation qui est purgée avant l'admission d'helium à une pression de 40 kq/cm2. Du fait de la pression, l'hélium brise la membrane métallique et ou vre ainsi l'orifice du bouchon permettant la pressurisation du bar reau. L'orifice du bouchon est ensuite fermé par fusion localise du me tal a l'aide d'une soudure telle par exemple celle qui est connue sous le nom de TIG. Outre l'avantage d'éviter la purge répétée du barreau à fermer, l'invention permet de décontaminer le barreau après la soudure du bouchon sur la gaine, puisque la membrane assure son étanchéité provisoire. Ceci permet, par exemple, d'effectuer des controles non destructifs sur les barreaux avant la mise sous pression de ceux-ci. Un autre avantage réside dans le fait que l'enceinte de pressurisation peut être maintenue à un niveau de contamination substantiellement nul. Le danqer de contamination peut être complètement évité en plaçant, par exemple, un filtre métallique dans l'orifice de faible section. Bien entendu, l'invention n'est nullement limite aux exemples donnés ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on s'écarte pour c21a de l'esprit de l'invention. Ainsi, par exemple, le bouchon ne doit pas nécessairement être constitué d'acier inoxydable, et la forme de l'orifice n'est pas nécessairement telle qu'illustrée. Par ailleurs, le bouchon neut avoir plus qu'un seul orifice. De plus, la fermeture du bouchon par fusion peut être obtenue à l'aide d'autres methodes que le soudage TIG; ainsi, par exemple,les soudage plasma, resistance, laser etc.., peuvent également être utilisés. REVENDICATIONS 1.- Bouchon pour barreau combustible pressurise, comportant un canal de pressurisation, caracterise en ce que la face interne du bouchon est pourvue d'une membrane métallique assurant l'étanchéité provisoire du barreau, ladite membrane etant susceptible d'être brisée sous l'effet de la pression de pressurisation. 2.- Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane est constituée du même matériau que celui du bouchon. 3.- Bouchon selon les revendications 1 ou 2, caractérise en ce que le canal de pressurisation est pourvu d'un filtre métallique. 4.- Procede de fermeture d'un barreau combustible nucleaire, a l'aide d'un bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bouchon est soudé sur la gaine, dans une enceinte contenant le même gaz que celui qui est utilise pour la pressurisation du barreau après purge de l'atmosphère du barreau.