Brevet FR2281630A1 — publié le 19760305

L'invention concerne les sous-ensembles d'éléments de combustible de réacteur nucléaire. Un type classique de sous-ensemble éléments de combustible destiné à un réacteur rapide refroidi au sodium comprend un faisceau hexagonal d'éléments minces de combustible entourés d'une enveloppe périphérique et espacés les uns des autres par des fils métalliques enroulés en hélice et délimitant des ailettes qui assurent également l'espacement entre ltenve- loppe et le faisceau. Ces fils enroulés entrent en contact avec les gaines d'élémentsvoisins et avec l'enveloppe, de manière que chaque élément rie combustible bénéficie d'un grand nombre de points d'appui latéraux interdisant toute flexion due à l'échauffement et opposant une résistance convenable at clique tis et aux vibrations tout en maintenant des canaux permettant au fluide de refroidissement de s'écouler convenablement dans le faisceau. Il a été découvert que les éléments extérieurs de ce faisceau sor.-t soumis à un refroidissement excessif. Ce problème peut cependant entre atténué de manière importante en diminuant la section des canaux d'écoulement du fluide de refroidissement compris entre le faisceau et l'enveloppe.Un procédé classique permettant d t éliminer ce défaut consiste à fixer des bandes de remplissage à l'intérieur de ltenveloppe pour réduire l'aire de la section transversale des canaux approximativement triangulaires compris entre deux éléments voisins de combustible et cette même enveloppe. Cependant. ce procédé peut ne pas réduire de manière convenable le dépit du fluide de refroidisse- ment.L'espacement compris entre le faisceau et lle-veloppe peut alors être réduit à l'aide de fils métalliques de faible diamètre enroulés sur les éléments extérieurs de combustible du faisceau, ot sien a ltaide de fils métalliques présentant des méplats destinés à porter sur l:enveloppe Ce dernier procédé est peu intéressant, car il rend la fabrication et le montage des divers éléments de combustible complexes et coûteux. L'invention concerne un sous-ensemble d'éléments de combustible de réacteur nucléaire comprenant un faisceau atélé ments gainés, renfermés dans une enceinte périphérique et espacés les uns des autres par des ailettes de hauteur radiale uniforme et enroulées en hélice pour délimiter des groupes intérieur et extérieur de canaux destinés au passage du fluide de refroidissement dans le faisceau. Ces ailettes sont disposées de-manière à entrer en ccnsctavec les gaines des éléments voisins et à constituer ainsi des supports latéraux. lies ailettes des éléments ex mani ere térieurs sont disposées de/à maintenir l'enveloppe à une cer taine distance du faisceau et à constituer des supports latéraux.TJn fil métallique de remplissage est disposé le long de chaque canal extérieur destiné au fluide de refroidissement et délimité par un groupe de deux éléments extérieurs de combustible et l'enveloppe. Ce fil, de forme ondulée, est fixé à la surface intérieure de 1'enveloppe pour constituer des supports, disposés dans plusieurs plans horizontaux, pour les éléments de combustible. Dans chaque plan,le fil de remplissage porte sur la gaine d'un élément de combustible, l'ailette de l'élément voisin et 1 t enveloppe. lies fils de remplissage de forme ondulée permettent de limiter de manière importante le refroidissement excessif des éléments de combustible et évitent d'avoir à monter sur les élé ment s de combustible des ailettes enroulées de différentes hauteurs radiales. De plus, le maintien latéral des éléments de combustible est amélioré par leur entrée en contact avec les fils de remplissage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale du sousensemble selon 12 invention ; et la figure 2 est une coupe transversale partielle et à échelle agrandie d'un détail du sous-ensemble selon l'invention. La figure i représente un sous-ensemble d'éléments de combustible selon l'invention. I1 comprend un faisceau 1 d'éléments 2 de combustible supportant des ailettes hélicoidales (non représentées sur la figure i) les espaçant les uns des au tres et espaçant le faisceau d'une enveloppe ou enceinte péri- phérique 3. Cette dernière entoure 265 éléments recouverts de gaines d'acier inoxydable. lies ailettes hélicoïdales 4 (figure 2) sont en fil d'acier plein et inoxydable. Ces ailettes peuvent cependant entre réalisées dtune seule pièce avec les éléments. li'enveloppe 3, de section transversale hexagonale, contient des éléments 5 de remplissage des coins. Elle est également en acier inoxydable. Dans un réacteur rapide, le combustible est refroidi par du sodium liquide stécoulant dans l'enveloppe 3. lies ailettes et les gaines d'éléments voisins entrent en contact les unes avec les autres entre les extrémités de ces éléments pour les empêcher de fléchir. lies éléments extérieurs sont également supportés par l'entrée en contact de leurs ailettes avec l'enveloppe. lie canal compris entre cette dernière et le faisceau est limité par l'épaisseur du fil portant sur l'enveloppe. lia figure 2 représente deux éléments voisins de combustible, situées au bord du faisceau, et un organe 7 de remplissage constitué d'un fil de forme ondulée fixé sur toute sa lon tueur à 1 t enveloppe. Cet organe est disposé le long d'un canal destiné au fluide de refroidissement et délimité par les deux éléments voisins de combustible et l'enveloppe. Il délimite plusieurs points d'appui disposés dans un groupe de plans horizontaux. Dans chacun de ces plans, le fil de remplissage porte sur la gaine d'un élément de combustible, sur l'ailette de l'élément voisin et sur l'enveloppe. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au sous-ensemble décrit et représenté sans sortir du cadre de ltinvention. REVENDICATION Sous-ensemble d'éléments de combustible de réacteur nucléaire comprenant un faisceau d'éléments de combustible gainés, entourés d'une enveloppe périphérique et espacés les uns des autres par des ailettes enroulées en hélice, de hauteur radiale approximativement uniforme et délimitant des groupes intérieur et extérieur de canaux destinés au passage d'un fluide de refroidissement dans le faisceau, ces ailettes étant disposées de manière à entrer en contact avec les gaines d'élé ment s voisins et à constituer ainsi des supports latéraux de ces éléments, les ailettes d'éléments extérieurs étant disposées de manière à ménager un espace entre lrenveloppe et le faisceau et à constituer des supports latéraux, le sous-ensemble étant caractérisé en ce qu'un fil métallique de remplissage est disposé le long de chaque canal- extérieur destiné au passage du fluide de refroidissement et délimité par un groupe de deux éléments extérieurs de combustible et par l'enveloppe, ce fil de remplissage, de forme ondulée, étant fixé à la surface intérieure de l'enveloppe de manière à délimiter des points d'appui situés dans plusieurs plans horizontaux et destinés aux éléments de combustible, le fil portant d ns chaque plan sur la gaine d'un élément de combustible, sur l'ailette de l'élément voisin et sur l'enveloppe0