Brevet FR2147773A1 — publié le 19730311

La présente invention est relative à un bouclier de protection pour réacteur nucléaire dit à haute température, destiné notamment à protéger les parois latérales dtun caisson de béton entourant le coeur de ce réacteur vis-à-vis des effets des neutrons et de la température en fonctionnement. On sait que les réacteurs du genre précité comportent ordinairement un caisson épais en béton précontrain t contenant le coeur ou partie active du réacteur et également des échangeurs de chaleur séparés du coeur et placés par exemple dans des alvéoles prévus dans la paroi du caisson, ces échangeurs servant à transférer les calories reçues à la traversée du coeur par un fluide gazeux primaire à un fluide secondaire, utilisé à l'extérieur du caisson dans une installation de production d'énergie électrique. Dans ce caisson, la paroi qui entoure le coeur est pourvue habituellement d'une enveloppe métallique formant peau d'étanchéité et isolant le béton du fluide primaire en circulation.En outre, pour protéger ce même béton des effets des neutrons et de la haute température dans le coeur, il est nécessaire de disposer entre celui-ci et la paroi du caisson un bouclier latéral, pouvant lui-meme être éventuellement refroidi. Selon l'invention, le bouclier de protection considéré se caractérise en ce qu'il est constitué d'éléments prismatiques empilés en colonnes verticales, certaines au moins des colonnes périphériques du bouclier étant liées à la peau d'étanchéité du caisson, et en ce que ces éléments prismatiques sont constitués pour partie de matériau modérateur et pour partie de matériau absorbant. Selon diverses variantes de réalisation, les éléments prismatiques sont en graphite et percés de canaux contenant des barres d'acier ordinaire ou d'acier boré, ou bien sont formés d'un graphite additionné de bore dispersé dans la masse des éléments, ou encore sont en acier et percés de canaux contenant du graphite. Ces caractéristiques de l'invention apparaissent plus explicitement à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence à la figure unique du dessin annexé, qui illustre une vue schématique en coupe partielle du coeur d'un réacteur nucléalre à haute température et de son bouclier de protection. Sur cette figure, la référence 1 désigne une partie du coeur d'un réacteur nucléaire à haute température, comportant de façon générale un assemblage d'éléments prismatiques 2 en graphite notamment, dans lesquels le combustible nucléaire, par exemple sous la forme de tiges, crayons ou barreaux gainés tels que 2a, est régulièrement réparti. Les éléments 2 comportent par ailleurs un alésage ou trou borgne central 3, permettant d'effectuer leur manutention au moyen d'un organe de préhension (non représenté) commandé depuis une machine spécialisée.Sur le dessin, la référence 4 schématise en traits plus accentués, les limites du coeur, de son réflecteur et d'un bouclier latéral, c'est-àdire pour le coeur la partie du réacteur ou les éléments prismatiques 2 comportent du matériau combustible, pour le réflecteur la partie 5 composée d'éléments prismatiques en graphite (hachurés sur la Fig.j enfin pour le bouclier latéral la partie la plus extérieure formée d'éléments prismatiques 6. avantageusement, les éléments prismatiques 6 du bouclier présentent un module exactement semblable à icelui des éléments 2 du coeur et du réflecteur. Toutefois, ils sont dépourvus de matériau combustible et sont constitués d'un mélange de matériau modérateur et de matériau absorbant. Tant que la proportion en poids du matériau absorbant est inférieure à 20%, il est avantageux de constituer l'élément prismatique de graphite incorporant l'élément absorbant soit sous forme massive, par exemple sous forme de barres d'acier inoxydable au bore 6a, soit sous forme disperse dans Ja masse de graphite. Au-delà d'une proportion d'absorbant de 20 %, il est plus avantageux de constituer l'élément prismatique en acier éventuellement boré, incorporant l'élément modérateur sous forme de barres de graphite, par exemple. L'ensemble du coeur 1, du réflecteur 5 et du bouclier latéral 6 est placé à l'intérieur d'un caisson en béton précontraint 7, dont la paroi est entourée d'une enveloppe métalliqa isolante 8, formant peau d'étanchéité, cette peau étant elle-mAme doublée vers le coeur par une couche 9 d'épaisseur suffisante d'un matériau calorifuge. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, les éléments prismatiques de certaines au moins des colonnes périphériques il du bouclier latéral sont alors liés à la peau d'étanchéité 8 par l'intermédiaire de dispositifs d'attache appropriés tels que 12, constitués par des tirants de blocage, des vis de fixation, ou autres. Selon une première variante, la liaison entre les colonnes périphériques 11 du bouclier latéral et la peau d'étanchéité 8 est permanente et interdit donc le remplacement de ces colonnes liées, par la machine de chargement du réacteur. Selon une seconde variante, la liaison entre les colonnes périphériques 11 du bouclier latéral et la peau d'étanchéité 8 est démontable, ce qui permet le remplacement de ces colonnes liées par la machine de chargement Quelle que soit la variante adoptée, il est avantageux de n'effectuer la liaison qu'entre la peau d'étanchéité 8 et soit l'élément prismatique inférieur, soit l'élément prismatique supérieur, soit l'élément prismatique inférieur et l'élément prismatique supérieur de la colonne périphérique 11. Le bouclier latéral 5 se trouve nécessairement placé à la périphérie du coeur 1 du réacteur, les températures présentes au sein de ce bouclier sont moins élevées que dans le coeur lui-même- Dans ces conditions, le refroidissement de ce bouclier n est pas obligatoire; toutefois dans certains cas, il peut être intéressant de ménager à travers les colonnes quelques canaux permettant le passage du fluide primaire et le refroidissement complémentaire de cette partie du réacteur. REVENDICATIONS 10/ Bouclier de protection pour réacteur à haute température comprenant un caisson isolé du coeur du réacteur et du fluide de refroidissement circulant à travers celui-ci par une peau d'étanchéité, constitué d'éléments prismatiques empilés en colonnes verticales, caractérisé en ce que certaines au moins des colonnes périphériques du bouclier sont liées à la peau d'étanchéité du caisson et en ce que les éléments prismatiques sont formés pour partie de matériau modérateur et pour partie de matériau absorbant. 20/ Bouclier de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments prismatiques sont en graphite et sont percés de canaux contenant des barres d'acier ordinaire ou d'acier boré. 30/ Bouclier de protection selon la revendication1, caractél sé en ce que les éléments prismatiques sont formés d'un graphite additionné d'au moins un composé de bore, dispersé dans la masse de ces éléments. 40/ Bouclier de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments prismatiques sont en acier et sont percés de canaux contenant du graphite. sol Bouclier de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre la peau d'étanchéité et les colonnes périphériques du bouclier est assurée soit au niveau de l'élément prismatique inférieur dans chaque colonne, soit au niveau de l'élément prismatique supérieur, soit à ces deux niveaux. 60/ Bouclier de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre la peau d'étanchéité et les colonnes périphériques du bouclier est fixe. 70/ Bouclier de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre la peau d'étanchité et les colonnes périphériques du bouclier est démontable. Revendications déposées après premier projet dgavis documentaire.