Brevet FR2227601A1 — publié le 19741122

I1 est connu d'équiper des réacteurs nucléai res d'un coeur composé d'éléments et de barre absorbantes mobiles dans ce coeur afin d'assurer la régulation de puissance du réacteur. Les éléments contiennent la matière fissile ou la matière fertile dans des gaines métalliques qui sont fixées dans un conteneur d'éléments entouré par une enveloppe. tes barres absorbantes se déplacent habituellement dans des tubes de guidage . En marche normale on les déplace par petits in créments. Par contre, pour provoquer un arrêt rapide ou d'ur gence, on les introduit rapidement et complètement dans le coeur du réacteur. La régulation de puissance du réacteur doit être d'autant plus fiable que la densité de puissance dans le coeur est plus forte. Cette régulation impose donc des impé ratios particuliers dans le cas des surrégénérateurs rapides à refroidissement au gaz. C'est pourquoi, l'invention a pour objet d'améliorer la fiabilité de l'effet d'absorption servant à la régulation de puissance, de façon à permettre, au moins à tout moment, un arrêt du réacteur, et cela m8me si les bar res absorbantes devaient, par exemple se coincer dans la structure particulièrement étroite du coeur du réacteur. Partant d'un réacteur nucléaire avec un coeur composé d'éléments et dans lequel des barres absorbantes sont ~mobiles pour régler la puissance, l'invention prévoit que les différents éléments du cuver du réacteur sont creux et qu'au dessus de ces éléments se trouve un espace destiné à recevoir des billes absorbantes qui. sont disposées, en tant que système d'arrêt d'urgence, de façon à pouvoir pénétrer dans les élé ments creux. Les billes absorbantes, en tant que possibili té supplémentaire de coupure d'urgence dans le cas où les bar res absorbantes ne contribueraient pas, ou insuffisamment, à la réduction de puissance, sont envoyées dans les éléments qui, selon l'invention, sont creux et ne comportent donc ni matière fissile ni matière fertile. Ces éléments sont relativement simples à réaliser à partir de pièces utilisées pour des élé ments normaux, et peuvent par conséquent entre mis en oeuvre à peu de frais. Ils peuvent en même temps servir de logement aux barres absorbantes de la régulation normale de puissance, un élément creux contenant alors un tube de guidage pour la barre absorbante, lequel tube délimite un espace annulaire qui, pour l'arrêt d'urgence, est rempli par les billes. ta paroi extérieure de cet espace annulaire est avantageusement formée par l'enveloppe d'un conteneur d'éléments enfermant le tube de guidage. On pourrait aussi envisager d'autres formes de réalisation dans lesquelles l'espace prévu pour un élément creux et déterminé par des éléments normaux voisins comportant des barres de matière fissile ou fer tile pourrait autre délimité à peu de frais et, en cas d'urgence, titre chargé de billes absorbantes. I1 est recommandé de limiter le trajet des billes absorbantes par des t8les de captation qui ferment les conteneurs d'éléments et qui, par exemple, sont agencées à l'extrémité inférieure d'un tube de guidage. Avec le conteneur d'éléments, les billes peuvent être retirées du coeur du réacteur. Les billes absorbantes peuvent avantageusement être disposées dans des récipients situés au-dessus de ltespa- ce annulaire et présentant une amorce de rupture. Cette amorce de rupture peut, dans le cas de récipients tubulaires, notre située sur un dispositif de retenue disposé à l'intérieur du tube et portant une coiffe fermant ce dernier. On pourrait aussi envisager des dispositifs télécommandés assurant qu'en cas de besoin les billes absorbartes pénètrent dans 1'espace intérieur du coeur du réacteur. Pour accélérer le transport des billes, on peut recourir à du gaz. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de l'exemple non limitatif suivant décrit en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente une vue d'ensemble en coupe verticale d'un surrégénérateur, tandis que la figure 2 représente, à une échelle agrandie, des sections d'un élément agencé selon l'invention. La figure 1 représente, en coupe verticale, une vue d'ensemble d'un surrégénérateur rapide refroidi au gaz. Le réacteur comporte une enceinte de pression 1 en éléments de béton précontraint. L'enceinte de pression 1 enferme le coeur 2 qui est constitué du coeur fissile proprement dit 3 et de l'enveloppe fertile 4. Les éléments combustibles associés au coeur du réacteur sont suspendus par une tringlerie de suspension 6 au bord supérieur de l'enceinte de pression 1. Le point de fixation est recouvert par une enceinte 8 dans laquelle sont également disposés les systèmes d'entratnement 10 des barres de commande, qui permettent de les déplacer dans la zone du coeur fissile 3 Le coeur 2 du réacteur est entouré par un bouclier radial lu et par des boucliers axiaux 12 et 13. Entre les parties formant bouclier courut des conduites 15 d'entrée de réfrigérant et des conduites 16 de sortie de réfrigérant allant aux générateurs de vapeur 17 qui sont eux aussi disposés dans l'enceinte de pression 1. A l'extrémité supérieure des générateurs de vapeur sont disposées des pompes 18 qui assurent le mouvemént du fluide gazeux dans 11 enceinte de pression et dans les générateurs de vapeur- 17, en direction des flèches 20.Les pompes 18 sont actionnées par des turbines à vapeur 19 qui sont alimentées par la conduite de vapeur 21 venant des générateurs 17. En dessous du coeur 2 se trouve une cuve 22 destinée à recevoir, en cas d'accident, le coeur à l'état de matière fondue qui doit y Outre suffisamment refroidi pour que le bain de matière fondue ne traverse pas le fond de l'enceinte de pression 1 et reste enfermé. Les figures SA et 2B représentent, à une échelle sensiblement agrandis, deux Sections faisant toutes les deux partie d'un élément 24 formant le coeur 2 du réacteur, un tel élément étant guidé dans un râtelier 26. L' élé- ment 24 enterme un tube central de guidage 27 pour une barre absorbante 28 dont la position est réglée par les mécanismes précités d'entrarnement des barres de commande. A cette fin, une tige 30 d'entrafnement est disposée dans le tube de guidage 27. Elle peut être couplée à une barre d'arrêt 31 de la tige d'entrarnement par des cliquets 32. A la périphérie de la barre absorbante 28,il est prévu, dans une gaine 25, à section hexagonale, que comporte l'élément 24, un espace annulaire 35 qui, dans le cas d'éléments combustibles normaux, reçoit les barres combustibles non représentées, du coeur fissile 3. Toutefois, avec llélé- ment creux 24 selon l'invention, l'espace annulaire reste libre pour les billes absorbantes 36 qui sont employées pour l'arrêt d'urgence. Les billes absorbantes 36 sont normalement stockées dans des récipients en forme de barre ou tubes 37 qui sont groupés au-dessus du coeur fissile 3, autour du tube de guidage de la barre absorbante. Les récipients 37 sont fermés par un fond sphérique 38 servant de coiffe, qui est fixé à une barre centrale 39, par l'intermédiaire d'une amorce de rupture 40. Si, en cas d'accident, la régulation de puissance par les barres absorbantes 28 ne devait pas suffire à réduire la puissance, le courant d'un aimant de maintien se trouve alors coupé, ce qui a,pour effet de libérer une force élastique qui rompt la barre centrale de maintien 39 à lten- droit 40 prévu à cet effet. Le fond sphérique 38, tombe, et les billes absorbantes 36 contenues dans le récipient à billes 37 peuvent se déverser dans l'élément 24, sous l'effet de la pesanteur. En cas de besoin, les billes peuvent aussi être projetées par un gaz introduit par les tubes 37 par le haut. Â 1' extrémité inférieure de l'élément 24, les billes absorbantes 36 sont retenues par des t8les de captation 42, de sorte qu'elles sont, comme désiré, actives dans la zone du coeur fissile 2. Ainsi, la puissance du réacteur se trouve fortement dimi- nuée. Avec un nombre suffisamment important d'éléments creux répartis dans le coeur fissile 3, le réacteur peut être arrêté rapidement et de façon sûre au moyen des billes absorbantes. Pour enlever ces dernières, les éléments 24 sont individuellement relevés hors du coeur du réacteur et vidés. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire, en particulier surrégénérateur rapide refroidi au gaz, comportant un coeur composé de plusieurs éléments et des barres absorbantes qui y sont mobiles pour régler la puissance du réacteur, caractérisé par le fait que les différents éléments du coeur de ce réacteur sont creux et qu'au-dessus de ces éléments il est prévu un espace pour recevoir des billes absorbantes qui sont disposées, en tant que système d'arrêt d'urgence, de façon pouvoir remplir au moins partiellement les éléments creux. 2. Réacteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un élément creux contient un tube de guidage pour la barre absorbante, lequel tube délimite un espace annulaire pour les billes absorbantes. 3. Réacteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la paroi extérieure de l'espace annulaire est l'enveloppe d'un conteneur d'éléments enfermant le tube de guidage. 4. Réacteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le conteneur d'éléments est fermé par des tales de captation et de retenue des billes. 5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les billes sont disposées, au-dessus des éléments creux, dans des t4Xc4- pierts présentant une amorce de rupture. 6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les récipients sont des tubes fermés à leur extrémité inférieure par une coiffe, et que les tubes comportent un dispositif de retenue maintenant la coiffe et muni d'une amorce de rupture. 7. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les billes absorbantes peuvent titre transportées dans les éléments creux à l'aide d'un gaz.