Brevet FR2220846A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne le domaine des assemblages de barres de combustible pour réacteurs nucléaires. Dans la pratique, il est connu d'assembler préalablement, par soudage, un as semblage de barres de combustible pour réacteurs nucléaires, assemblage dans lequel plusieurs barres de combustible allongées sont disposées parallèlement et maintenues à l1écart l'une de l'autre par plusieurs grilles d'espacement. Ces grilles sont habituellement fixées à des organes d'ossature ou des tiges supports longitudinaux qui sont également fixés à des raccords en bout s'étendant en travers des extrémités des barres de combustible pour maintenir celles-ci en place. En cas de défaillance des barres de combustible individuelles, la pratique habituelle consiste à remplacer tout l'assemblage de barres de combustible.En raison de la construction soudée de l'assemblage de barres de copbustible, il est impossible de démonter un des raccords en bout, par exemple le raccord supérieur, en vue de remplacer des barres de combustible individuelles. La présente invention concerne un assemblage de barres de combustible dans lequel un raccord supérieur en bout peut etre aisément monté ou démonté par l'intermédiaire d'un appareillage commandé à distance et installé dans une cuve d'eau. En règle générale, les organes servant de tiges supports pour le raccord supérieur en bout comportent un étranglement s'étendant à travers une ouverture pratiquée dans le raccord en bout, ainsi qu'unie bague à ressort destinée à maintenir le raccord dans sa position d'assemblage. Cette bague est une bague fendue & ressort disposée dans une gorge de l'étranglement précité en recouvrant normalement une partie de la plaque de retenue pour maintenir celle-ci en place. Cette bague fendue est conçue de telle sorte qutun manchon ou un autre outil puisse etre pressé vers le bas sur cette bague pour la comprimer à un diamètre inférieur à celui de l'ouverture par laquelle passe l1étranglement, permettant ainsi de soulever le raccord en bout et le-manchon à l'écart de l'assemblage de barres de combustible. Dans une autre forme de réalisation, l'outil déploie la bague dans une gorge pratiquée dans le raccord en bout. On envisage également de prévoir un seul mécanisme commandé à distance et abaissé sur le raccord en bout pour accrocher ce dernier en vue de le soulever tandis que, lors de l'abaissement de ce mécanisme, des outils fixés à ce dernier soumettent les bagues à ressort â une flexion. Dans les dessins annexés La Figure I est une vue schématique illustrant un raccord en bout au cours de son -abaissement sur un assemblage de barres de combustible; La Figure 2 est une vue d'une partie de la figure 1, montrant le raccord en bout dans sa position d'assemblage; La Figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais montrant un manchon de démontage maintenant la bague fendue à 1'état comprimé; la Figure 4 est une vue en perspective de la bague fendue des figures 1 à 3; la Figure 5 est une vue en perspective d'une forme de réalisation modifiée d'une bague fendue; la Figure 6 est une vue en coupe schématique illustrant une modification de la forme de réalisation des figures 1 à 5; la Figure 7 est une vue schématique partielle d'une autre forme de réalisation de l'invention;; la Figure 8 est une vue en coupe analogue à la figure 7, mais illustrant les pièces dans différentes positions relatives; et la Figure 9 est une coupe transversale prise suivant la ligne 9-9 de la figure 80 Dans les dessins annexés, le chiffre de référence 2 désigne des barres de combustible faisant partie d'un réacteur nucléaire qui comporte un nombre plus ou moins important de structures supérieures en bout classiques maintenues par un raccord en bout 8 en forme de plaque qui est poussé vers le haut par des ressorts de pression ou d'appui 4. Dans les dessins, le raccord supérieur en bout 8 est repre- senté sous une forme simplifiée et il peut avoir des configurations autres que celle illustrée. En fait, les éléments désignés dans la présente spécification par barres de combustible 2 peuvent être, outre ces dernières, des matières modératrices, des tubes à eau ou analogues. Comme le montre schématiquement la figure 1, les barres de combustible 2 sont maintenues à l'écard l'une de l'autre par les structures habituelles en forme de grilles indiquées d'une manière générale en 10 à la figure 1. Plusieurs tiges supports 12 s'étendent également parallèlement aux barres de combustible 2 et elles font office d'organes d'ossature pour maintenir l'assemblage dans la position désirée et retenir les ressorts 4 en place. Bien que, dans la présente description, on fasse mention de tiges supports 12, il est entendu que ces dernières peuvent également remplir d'autres fonctions; par exemple, ces tiges peuvent faire office de tubes à eau, de guides de barres de commande ou simplement d'organes d'ossature. On prévoit habituellement plusieurs tiges supports 12, par exemple une dans chaque coin d'un assemblage rectangulaire ou carré. Chaque tige support 12 comporte un étranglement 14 de diamètre réduit à son extrémité supérieure, tandis quelle se termine en un épaulement 16 dirigé vers le haut à son extrémité inférieure. Comme le montrent les dessins, le raccord en bout 8 comporte des ouvertures 18 dans lesquelles stétendent les étranglements 14. Ces ouvertures 18 comportent chacune un bord inférieur chanfreiné 20, une première ouverture 22 d'un diamètre supérieur à celui de l'é- tranglement 14, une partie supérieure chanfreinée 24, ainsi que la partie cylindrique supérieure 18 dans laquelle vient se loger l'é- tranglement 14 avec un ajustage relativement serrant. Llétrangle- ment 14 comporte, près de son extrémité supérieure, une gorge circonférentielle 26 comportant des parois latérales inférieure et supérieure parallèles espacées 25 et 27. De préférence, la partie de l'étranglement qui est située au-dessus delta gorge 26, va en diminuant en cône en 28 en vue de faciliter son guidage dans les ouvertures 18. Dans la gorge 26, est disposée une bague fendue en métal à ressort 30. Les figures 1 et 2 illustrent la bague fendue à l'état expansé dans lequel son diamètre intérieur est sensiblement supérieur à celui du fond de la gorge 26, mais inférieur à celui de l'étranglement 14, tandis que son diamètre extérieur est supérieur à celui de l'ouverture 18 pratiquée dans la plaque de retenue 8.La position et les dimensions des pièces sont choisies de telle sorte que, lorsque le raccord en bout 8 occupe sa position de montage comme le montre la figure 2, la bague fendué 30 puisse se dilater vers l'extérieur, de façon que son épaulement 32 recouvre et vienne appuyer contre la surface supérieure du raccord en bout 8, tandis que la partie intérieure radiale de la bague fendue s'étend dans la gorge 26 et que ses extrémités viennent appuyer contre les parois latérales inférieure et supérieure 25 et 27 de la gorge 26. Comme le montrent les dessins, la bague fendue 30 comporte une partie en forme de manchon 33 qui s'étend vers le bas dans l'ouverture 18 lorsque le raccord en bout 8 occupe la position illustrée à la figure 2, empêchant ainsi une déformation ou une dilatation excessive de la bague fendue 30 pour que- cette dernière reste en place en vue de bloquer le raccord en bout dans la position illustrée à la figure 2. Comme le montrent également les dessins, la bague fendue 30 comporte une partie supérieure 34 allant en diminuant en cane.En supposant que le raccord en bout 8 est séparé de l'assemblage de barres de combustible et que l'on désire le placer sur ce dernier, on l'abaisse simplement en place sur l'assemblage, de façon que les parties allant en diminuant en cône 28 guident les étranglements 14 dans les ouvertures 18. Lorsque les pièces occupent la position illustrée à la figure 1, la surface chanfreinée 20 du raccord en bout vient s'engager sur la surface conique 34 de la bague fendue, le poids du raccord en bout et l'outil destiné à le manoeuvrer à distance étant alors normalement suffisants pour comprimer les ressorts appui 4 et pour déplacer les parties de la bague fendue radialement vers l'intérieur en vue de comprimer celle-ci dans la gorge 26 jusqu'à ce que le diamètre extérieur de la bague fendue ait été suffisamment réduit pour que cette dernière puisse pnnétrer dans la partie inférieure 22 de l'ouverture 18. Lorsquron continue à abaisser le raccord en bout, la partie à section décroissante 24 vient engager sur la surface 34 de la bague fendue en comprimant davantage cette der nière jusqu'à ce que son diamètre extérieur soit suffisamment réduit pour quelle puisse pénétrer dans la partie supérieure de l'ouverture 18 et que le raccord en bout occupe la position illustrée à la figure 2, après quoi la bague fendue 30 se dilate élastiquement vers 11 extérieur pour occuper la position illustrée à la figure 2, bloquant ainsi le raccord en bout. Lorsqu'on désire démonter le raccord en bout 8, on peut presser un manchon de démontage 36 (figure 3) vers le bas sur chaque bague fendue 30 en vue de comprimer cette dernière à un diamètre extérieur ne dépassant pas celui de l'ouverture 18 et, si le raccord en bout 8 et le manchon de démontage 36 sont alors déplacés ensemble vers le haut sous l'action des ressorts d'appui 4 qui fournissent la force de levage, la bague fendue comprimée 30 peut glisser librement vers le bas dans l'ouverture 18, soulevant ainsi le raccord en bout hors de l'assemblage de barres de combustible.On comprendra qu'un mécanisme commandé à distance sera prévu pour venir s'engager sur et soulever ou abaisser le raccord en bout 8, ce mécanisme pouvant comporter, comme partie fixe, un manchon de démontage 36 pour chacune des tiges supports 12 de ce raccord en bout particulier, de sorte qu'un seul mouvement du mécanisme peut être utilisé pour comprimer toutes les bagues fendues 30 et venir s'engager sur le raccord en bout 8 pour soulever ce dernier en vue de son démontage.Lors de l'installation du raccord en bout 8, après que les pièces aient été abaissées dans la position illustrée à la figure 3, le mécanisme de levage peut être dégagé du raccord en bout 8 et, lorsqu'il est ainsi soulevé à l'écart de ce dernier, il fait également monter les manchons de démontage 36, permettant ainsi, aux bagues fendues 30, de se dilater et d'occuper la position illustrée à la figure 2 dans laquelle le raccord en bout 8 est bloqué en place. On peut réduire la force nécessaire pour comprimer la bague fendue 30 en façonnant cette dernière de la manière illustrée à la figure 5 dans laquelle une bague fendue 38 comporte la partie en forme de manchon 33 ainsi qu'on l'a décrit précédemment, mais présente une dépouille circonférentielle 40 en vue de réduire son élasticité, de sorte que sa compression radiale exige moins de force que la bague illustrée à la figure 4, impliquant ainsi une plus faible pression à la surface inclinée ou conique 34. Une bague fendue de cette forme peut être avantageuse pour le métal utilisé dans le raccord en bout 8 et qui peut subir une déformation sous une pression excessive Dans la forme de réalisation de la figure 6, le raccord en bout 42 peut être pratiquement identique à celui de la figure 1, mais il est représenté sous une forme légèrement modifiée. L'étranglement 44 de la tige support est représenté sous forme d'un organe tubulaire, tandis que la bague fendue 46 ne comporte pas une partie centrale solidaire en forme de manchon telle que la partie en forme de manchon 33 de la figure 1. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le raccord en bout comporte un contre-alésage 48 sur la périphérie duquel vient s'engager ltex- trémité inférieure de la bague fendue 46, retenant ainsi cette dernière contre tout mouvement complémentaire vers l'extérieur pour les mêmes raisons que celles mentionnées en se référant à la figure 1. Dans la modification illustrée dans les figures 7, 8 et 9, le raccord en bout 50 est identique à celui illustré à la fi gure 6 mais, au lieu du contre-alésage 48, ce raccord 50 comporte une gorge intérieure circonférentielle 52 entre les extrémités de l'ouverture 22 et, lorsque le raccord en bout est en place sur l'assemblage, cette gorge intérieure 52 est alignée radialement avec une gorge extérieure S4 pratiquée dans lsétranglement 56 d'un organe support. Dans la gorge 52, est disposée une bague à ressort fendue 58 qui vient également s'engager sur les parois latérales de la gorge 54 dans la position illustrée.Cette bague élastique à ressort 58 a normalement tendance à se contracter pour venir appu yer fermement contre le fond de la gorge 54 pratiquée dans l'étran glement 56 mais, même dans cette position, ses dimensions radiales sont suffisantes pour quelle puisse s'étendre dans la gorge 52 et venir s'engager au moins sur la surface dirigée vers le haut de la paroi latérale inférieure de cette gorge, de façon à bloquer le raccord en bout en place de la manière décrite ci-dessus. La paroi de l'étranglement tubulaire 56 comporte des rainures opposées 60 qui communiquent évidemment avec la gorge 54. Lorsqu'on désire libérer le raccord en bout 50 pour le retirer de l'assemblage, on introduit un outil tel que l'assemblage de plaques en croix 62, dans l'extrémité supérieure ouverte de l'extrémité tubulaire 56 et on l'y presse vers le bas, de façon que les bords des plaquessdes- cendent dans les rainures 60. Comme le montrent les dessines, les coins inférieurs de I1 outil 62 sont chanfreinés en 64, de façon à venir engager sur le bord intérieur de la bague fendue 58. Lors que l'outil 62 est forcé vers le bas à partir de la position illustrée à la figure 7, la bague fendue 58 se dilate radialement dans la gorge 52, de sorte que le diamètre intérieur de cette bague est alors au moins égal au diamètre extérieur de l'étranglement 56 comme le montre la figure 8.De la sorte, lorsque 11 outil est introduit dans la position illustrée à la figure 8, il peut ensuite être soulevé avec le raccord en bout 50, puis etre retiré avec ce dernier hors du support comportant l'étranglement 56. Tout comme dans la forme de réalisation décrite en se référant aux figures 1 à 3, un outil du type indiqué en 62 peut etre fixé d'une manière inamovible à un mécanisme de levage approprié et, lorsque les pièces occupent les positions relatives de la figure 8, le mécanisme de levage engage des dispositifs appropriés sur le raccord en bout 50, de sorte qu'un mouvement ascendant du mécanisme de levage retire le raccord en bout de ses supports. Lorsque le raccord en bout 50 est dégagé de l'assemblage, y compris les étranglements 56 et que 11 outil 62 n'occupe pas la position illustrée à la figure 8, la bague 58 se contracte radialement à peu près au diamètre illustré à la figure 7, partie intérieure ressortant alors dans 11 ouverture 22. Par le simple abaissement du raccord en bout 50 sur 11 étranglement tubulaire 56, la surface supérieure en bout 28 de ce dernier vient stengager-sur le coin intérieur de la bague 58 et un mouvement descendant complémentaire du raccord en bout amène la surface 28 à déplacer la bague 58 vers ltex- térieur jusqu'à la position illustrée à la figure 8 tandis que, lorsque le raccord en bout occupe la position d'assemblage désirée, la bague 58 se contracte dans la gorge 54, bloquant ainsi les pièces ensemble. Bien qu'un nombre limité de formes de réalisation de ltin- vention soient décrites dans la présente spécification, ces formes de réalisation sont simplement données en vue d'illustrer les principes de l'invention et lton peut envisager d'autres formes de -réalisation dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dans un assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire comprenant plusieurs barres de combustibleverticales, un raccord en bout s'étendant en travers des extrémités supérieures de ces barres de combustible en vue de retenir ces dernières en place, ainsi que des éléments supports destinés à retenir ce raccord en bout en place, leperfectionnement caractérisé en ce qu'il comprend une ouverture pratiquée dans ce raccord en bout en alignement vertical avec les éléments supports précités, ces derniers comportant un étranglement s'étendant vers le haut dans cette ouverture, une gorge circonférentielle pratiquée dans cet étranglement, ainsi qu'un organe annulaire élastique radialement flexible disposé dans la gorge précitée, la partie intérieure radiale de cet organe étant disposée dans la gorge précitée, tandis que sa partie extérieure recouvre et vient s'engager sur une surface du raccord en bout qui est tournée vers le haut, cet organe élastique pouvant se déformer élastiquement à un diamètre lui permettant de se dégager pratiquement du raccord en bout et d'un des éléments suppôts en vue de retirer ce raccord en bout hors des éléments supports. 2. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe annulaire précité est constitué d'une bague fendue en un métal à ressort comportant des surfaces en bout supérieure et inférieure pouvant venir s'engager par glissement suries extrémités axiales de la gorge précitée. 3. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface inférieure en bout précitée est constituée de l'extrémité inférieure d'une partie de la bague qui s'étend dans l'ouverture précitées 4. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins la partie supérieure de l'organe annulaire précité s'étend au-dessus du raccord en bout et va généralement en diminuant en cône vers le haut, de façon qu'un manchon puisse être forcé vers le bas sur cet organe annulaire pour le faire pivoter vers l'intérieur et l'amener dans la gorge précitée. 5. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléai re suivant la revendication 4, caractérisé en ce que 11 extrémité inférieure de l'ouverture précitée est chanfreinée de façon que, lorsqu'il est séparé des éléments supports précités, le raccord en bout puisse être abaissé sur l'étranglement et que l'extrémité chanfreinée précitée déplace I1 organe annulaire dans la gorge en vue de son passage dans l'ouverture précitée et de sa dilatation ultérieure au cours de laquelle il vient s'engager sur et retient la surface supérieure du raccord en bout. 6. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément support précité comporte un épaulement dirigé vers le haut et disposé en dessous du raccord en bout en pouvant venir s'y engager, de façon à limiter son mouvement descendant sur l'étranglement précité. 7. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la bague précitée se dilate normalement à un diamètre extérieur supérieur à celui de l'étranglement précité, tandis qu'elle peut se contracter à un diamètre extérieur ne dépassant pas celui de cet étranglement. 8. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la bague se contracte normalement à un diamètre intérieur inférieur à celui de l'étranglement et à un diamètre extérieur supérieur à celui de ce dernier, la surface précitée du raccord en bout qui est dirigée vers le haut, étant définie par une face d'une gorge intérieure s'étendant entre les extrémités de 11 ouverture et dont la profondeur est suffisante pour que la bague précitée puisse s'y dilater radialement à un diamètre intérieur au moins égal au diamètre de l'étranglement. 9. Assemblage de barres de combustible de réacteur nucléaire suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins l'étran- glement précité comporte un passage partant de son extrémité supérieure et communiquant avec la gorge pratiquée dans cet étranglement, de façon que la bague précitée soit accessible pour lui appliquer une force de dilatation radiale.