Brevet FR2189817A1 — publié le 19740125

Pour compenser la consommation du cceur d'un réacteur à eau bouillante, on procède en service r.ormal à une modification du modèle des barres de contrôle à certains intervalles de temps, par exemple une fois r > ar semaine. Cette modification peut par exemple consister à extraire quelques barris de contrôle sur 8% environ de leur longueur, tandis qu'on abaisse-en même temps la vitesse-de rotation des pompes qui entraient un courant d'eau circulant à travers le coeur du réacteur. Une telle manoeuvre combinée peut être effectuée de telle sorte que la puissance du réacteur ne soit pas abaissée. Lorsqu'un point d'un ensemble de combustible, contrôlé par une barre de-eommande, est dégagé à la suite d'un mouvement de cette barre, il se produit un accroissement notable de l'effet en ce point, ce qui donne lieu à une augmentation correspondante du flux de chaleur superficielle dans les barres de combustible. Etant donné qu'on réalise ordinairement les dispositifs d'entrat nement des barres de contrôle de sorte que celles-ci puissent autre manoeuvrées à une vitesse assez élevée, par exemple de 15 mm/s, l'accroissement local de l'effet se produit en un temps relativement bref (20 s environ). Cette contrainte à laquelle est soumis le combustible peut être à l'origine d'éventuels endom magements, eu égard à la fragilisation du blindage par suite de l'irradiation et, par suite, elle peut exercer un effet nuisible sur la sûreté de fonctionnement d'un réacteur à eau bouillante. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvé nients sus-menticnnés autrement que par une réduction de la cour se et/ou de la vitesse d'extraction. En termes plus précis, ce problème est résolu par le fait que les barres de contrôle sont construites de manière particulière.A cet effet, le réacteur suivant la présente invention est caractérisé en ce que les bar res de contrôle ont à leur extrémité supérieure, le long de 25 au maximum de leur longueur, une teneur en matière at-oroante dont la valeur moyenne par unité de longueur correspond au maximum à 1/3 de la valeur moyenne correspondante du reste dé la barre L'invention sera ci-après décrite de façon plus détaillée en référence aux dessins annexés. La figure 1 es.t une coupe transversale partielle d'un coeur de réacteur selon l'invention ou, plus precisernent, elle repre- sente une coupe transversale passant par quatre ensembles de combustible 1 avec la barre de contrôle 2 associée. La fig. 2 représente, en fonction de la hauteur du coeur, l'effet développé par unité de volume en cas d'extraction, respectivement à 84 % et 92 %, d'une barre de controle classique. La fig. 3 représente des courbes correspondantes dans le cas où l'on;utilise des barres de contrôle du type précité. La fig. 4 représente en une vue d'élévation horizontale le dispositif indiqué sur la fig. 1. Sur la fig. 2 à gauche, une fente de guidage prévue pour une barre de contrôle et ayant la même hauteur que le coeur du réacteur est indiquée et désignée par A, tandis que la partie inférieure remplie 3 symbolise la partie restante d'une barre de contrôle extraite à 84 %. La courbe A2 représente le développement de puissance par unité de volume à différents niveaux du coeur et dans la position de la barre de contrôle indiquée au moyen du rectangle A. - La courbe B2 représente de manière correspondante les conditions de puissance après que la barre de contrôle a été extraite à 92 %, si bien qu'il ne se trouve plus encore que la partie 4 de la barre de contrôlé dans le coeur du réacteur. La fig. 3 représente de la même manière les conditions dans un coeur de réacteur où sont utilisées des barres de contrôle selon l'invention qui sont extraites respectivement jus qu'à 84 ffi et 92 P dans les cas A et B, de même que sur la fig.2. Le développement de puissance par unité de volume est représenté par les courbes A3 et B3. La barre de contrôle 2 selon la fig.3, indiquée sur la fig. 1, est réalisée, de façon connue en soi, avec plusieurs trous percés 7 et 8 qui sont dirigés perpendiculairement à l'axe longitudinal de la barre de contrôle et qui sont répartis uniformément sur celle-ci, ces trous étant emplis d'une même matière absorbant les neutrons, par exemple de carbure de bore. Sur une longueur L à l'extrémité supérieure de la barre de contrôle, les trous ont un diamètre relativement petit et sont désignés par 7 sur la fig. 4, tandis que les autres trous, désignés par 8, sont beaucoup plus grands.Dans le cas décrit en référence à la fig. 3, L correspond à 8 ffi de la hauteur du coeur du réacteur et la concentration de bore dans. la barre de contrôle s'élève à 0,3 % sur la longueur L et à 4,2 % dans la partie restante de la barre. I1 va de soi que L peut avoir également d'au tres valeurs.Les valeurs L envisageables dans les cas usuels se situent entre 2 et 25 ffi de la hauteur du coeur du réacteur, de préférence dans la gamme de 4 à 12 %. Le rapport des concentrations de bore entre les deux segments est 0,3/4,2 = 0,07 dans le cas ici décrit. Le rapport de concentrations peut toutefois varier. On peut estimer que les valeurs qui conviennent se trouvent dans la gamme 0-1/3. Lors de I'extraction de la barre de contrôle de la position A à la position B, on obtint, en cas d'utilisation d'une barre de contrôle classique, l'accroissement de puissance42 2 représen- té sur la fig. 2, tandis qu'une barre de contrôle selon l'invention donne lieu, lors de la même manoeuvre d'extraction, à un accroissement de puissance nettement plus faible, à savoir celui qui correspond à A 3 sur la fig. =5. Cela signifie qu'on parvient, gracie à l'invention, à une réduction notable de la contrainte thermique qui se manifeste ordinairement au moment de l'extraction des barres de contrôle. Une comparaison de la fig. 2 et de la fig. 3 montre que la forme de barre de contrôle selon l'invention réduit également la pointe de puissance dans l'ensemble de combustible, ce qui peut être mis à profit pour augmenter l'extraction totale de puissance à partir de l'ensemble. Pour atteindre l'effet favorable sus-mentionné sans que soit réduite l'aptitude maximale de la barre de contrôle à absorber les neutrons, il peut être opportun dans certains cas de donner à la longueur de la partie dite "noire" de la barre de contrôle la même dimension qu'à la hauteur du coeur du réacteur, auquel cas la partie "grise" de la barre de contrôle, exécutée avec une teneur réduite en matière absorbante, se trouve au-dessus du coeur du réacteur lorsque la barre de contrôle occupe une position qui correspond au pouvoir d'absorption maximal. REVENDICATION Réacteur à eau bouillante comprenant un coeur formé de barres de combustible verticales et de plusieurs barres de con trôle insérables verticalement de bas en haut entre celles-ci, les barres de'contrôle contenant une matière absorbante répartie en direction longitudinale, caractérisé en ce que les barres de centrale ont à leur extrémité supérieure, le long de 25- % au maximum de leur longueur, une teneur en matière absorbante dont la valeur moyenne par unité de longueur correspond au maximum à 1/3 de la valeur moyenne correspondante du reste de-la barre.