Brevet FR2285683A1 — publié le 19760416

La présente invention concerne les réacteurs nucléaires, et et notamment les assemblages régulateurs ou assemblages modérateurs des réacteurs nucléaires, utilises principalement dans les réacteurs nucléaires a neutrons rapides. On connalt un assemblage régulateur de réacteur nucléaire, comprenant des éléments comportant un matériau absorbant les neutrons et une chambre communiquant avec eux pour la collecte du gaz se dégageant lors de l'absorption des neutrons par ledit matériau. Dans cet assemblage régulateur, la chambre pour la collecte du gan est située au-dessus des tranches supérieures des éléments camportant le matériau absorbant les neutrons, c'est-a-dire que lorsque l'assemblage régulateur est entièrement engagé dans la zone active, la chambre se trouve au-dessus de la limite supérieure de la zone active. La durée de service d'un tel assemblage régulateur est déterminée par le. temps nécessaire à la pression du gaz, régnant dans les éléments absorbants et la chambre de collecte du gaz, pour atteindre la valeur limite admissible(en fonction des conditions de résistance des gaines des éléments absorbants ou de la chambre). Comme la pression du gaz régnant dans la chambre est déterminée par ses dimensions et par la quantité de gaz dégagé lors de la combustion du matériau absorbant les neutrons, quand la combustion de ce matériau est poussée, ce qui est caractéristique pour les réacteurs nucléaires modernes, le volume de la chambre a gaz devient comparable & icelui du matériau lui-méme. Dans l'assemblage régulateur décrit, l'obtention de la durée de service nécessaire dans le cas de combustion poussée du matériau peut conduire, par suite de la disposition de la chambre a gaz dans la partie frontale de l'assemblage, à un accroissement notable de la longueur totale de l'assemblage régulateur (environ d'une longueur égale a la hauteur d'un élément absorbant), ce qt impliquerait ltaugmentation des dimensions verticales du réacteur nucléaire et, par conséquent, de l'installation nucléaire toute entière.Ceci est indésirable pour des considérations constructives et économiques, aussi doit-on réduire la longueur et, par conséquent, la durée de service d'un tel assemblage régulateur On s'est proposé de créer un assemblage régulateur de réacteur nucléaire, dont la conception serait telle qu'elle assurerait une diminution de sa longueur, tout en conservant ou en augmentant sa durée de service. La solution consiste en ce que, dans un assemblage régulateur de réacteur nucléaire comprenant des éléments comportant un matériau absorbant les neutrons et une chambre communiquant avec eux pour la collecte du gaz se dégageant lors de l'absorption des neutrons par ledit matériau, d'aptes l'invention, les éléments comportant le matériau absorbant les neutrons sont placés au moins suivant une circonferenee, et la chambre pour la collecte du gaz est située à l'intérieur de cette circonférence. I1 est avantageux que les circonférences suivant lesquelles sont placés lesdits éléments soient concentriques. Une telle conception de l'assemblage régulateur de réacteur nucléaire permet une réduction notable de sa hauteur, ainsi que de la hauteur du réacteur nucléaire tout entier, la durée de service de l'assemblage régulateur restant conservée et les dimensions radiales de la zone active du réacteur nucléaire restant pratiquement inchangées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des. dessins annexés sur lesquels - La Fig. 1 représente schématiquement un assemblage régulateur nucléaire conforme à l'invention coupe longitudinale) - La Fig. 2 représente un réacteur muni de cet assemblage régulateur (coupe longitudinale) - La Fig. 3 représente la coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2 - La Fig. 4 représente la coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig 1 - La Fig. 5 représente la coupe transversale d'une variante de réalisation de l'assemblage régulateur nucléaire conforme à l'invention. L'assemblage régulateur 1 (Fig. 1) proposé du réacteur nucléaire 2 (Fig. 2) est destiné à réguler le flux de neutrons dans la zone active 3 du réacteur 2, lequel, dans la variante décrite, est un réacteur à neutrons rapides. La zone active 3 (Fig. 3) dans laquelle sont disposés plusieurs assemblages régulateurs 1, est entourée par une zone fertile frontale 4 (Fig. 2) et une zone fertile latérale 5, ainsi que par une protection neutronique 6. Les assemblages combustibles 7 (Fig. 3) de la zone active 3 et les assemblages combustibles 8 de la zone fertile latérale 5 sont fixés respectivement aux plaques supérieure et inférieure 9 et 10 (Fig. 2) de la chambre de pression Il du réacteur 2, auxquelles sont aussi fixés les fourreaux de guidage 12 (Fig. 1) des assemblages régulateurs 1. Dans chaque fourreau 12 sont placés douze éléments absorbants 13 (Fig. 4), dans la gaine étanche 14 de chacun desquels est placé un matériau 15 absorbant les neutrons, à base de B10. Les éléments 13 sont fixés à des plaques supports inférieure et supérieure re 16 et 17 (Fig. 1), et disposés suivant une circonférence a l'in térieur de laquelle est placée la chambre 18 de collecte du gaz se dégageant lors de l'absorption des neutrons par le matériau 15. La chambre 18, dans la variante décrite d'assemblage régulateur, est réalisée sous- la forme d'une virole fermée suivant ses bases et cousuniquant avec les éléments absorbants 13 à l'aide de tubulures 19. La disposition de la chambre 18 de collecte du gaz & l'in térieur de la circonférence suivant laquelle sont disposés les éléments absorbants 13, permet de réduire notablement la longueur totale de l'assemblage régulateur 1, d'une valeur qui, dans les conceptions connues d'assemblages régulateurs, est déterminée par la hauteur de la chambre elle-mEme. Elle permet, par conséquent, de diminuer la hauteur du réacteur, tout en conservant la durée de service de son assemblage régulateur et en laissant pratiquement inchangées les dimensions radiales de la zone active du réacteur. Ceci résulte du fait que le volume du matériau absorbant les neutrons ne constitue qu'une très petite partie de tout le volume de la zone active. C'est pour cette raison que l'augmentation du volume de la zone active à la disposition de la chambre de collecte du gaz à i'interieur de la circonférence formée par les éléments absorbants, avec un volume égal ou supérieflr (en vue d'augmenter la durée de service de l'assemblage régulateur) à celui du matériau absorbant les neatrons, est pratiquement sans influence sur les dimensions radiales de la zone active. La régulation du flux de neutrons dans le réacteur nucléai- re 2 (Fig. 2) pendant sa marche, s'éffectue par déplacement de l'assemblage régulateur 1 (Fig. 3) par rapport à la zone active 3, à l'intérieur du fourreau 12. A cet effet, il est prévu entre le fourreau 12 et les éléments 13 (Fig. 1) un jeu 20. Pour 1 'évacuatiofl de i l'énergie dégagée, les assemblages régulateurs 1, de même que les assemblages combustibles 7 (Fig. 3), sont baignés par un caloporteur qui arrive de la chambre de pression 11 (Fig. 2) par les lumières 21 (Fig 1) de la plaque-support infé rieure 16, et s'en va par les lumières 22 de la plaque -support supérieure 17. Quand l'assemblage régulateur 1 se trouve entre les limites supérieure et inférieure 23 et 24 de la zone active 3 (Fig. 2), il est positionné par la mise en place de la plaque-support supérieure 17 (Fig. 1) sur la tranche supérieure 25 du fourreau de guidage 12. Pour le déplacement de l'assemblage 1 par rapport à la zone active 3 (Fig. 2), à la partie supérieure de l'assemblage 1 (Fig. 1) est réalisée une tête 26, avec laquelle coopère la tige 27 (Fig. 2) d'une commande 28. Toutes les commandes 28 sont placées sur le bouchon 29 de la cuve 30 du réacteur 2, qui est léché par le caloporteur arrivant dans la cuve 30 à travers des tubulures de pression 31 et s'en allant à travers des tubulures de retour 32. I1 est possible de réaliser cet assemblage régulateur de réacteur nucléaire suivant une variante analogue à la réalisation venant d'être décrite. La différence consiste en ce que l'assemblage régulateur 1 (Fig. 5) comporte en plus des éléments absorbants 33, analogues aux éléments absorbants 13. Les éléments 33 sont fixés de la même manière que les éléments 13 et disposés suivant une circonférence concentrique à celle suivant laquelle sont disposés les éléments 13. Le raccordement des éléments 33 à la chambre 18 est réalisé à l'aide de tubulures 34. Le fonctionnement de l'assemblage régulateur 1 (figure 1) proposé, dans le réacteur nucléaire 2 (figure 2), est analogue pour les deux variantes de réalisation. I1 consiste en l'absorption des neutrons de la zone active 3, ce qui modifie le niveau de la puissance neutronique du réacteur 2. Le gaz (hélium) se dégageant par la suite de la combustion du matériau 15 (figure 1) absorbant les neutrons, emplit l'espace libre des éléments 13, 33 (figure 5) euxmêmes, ainsi que le volume de la chambre 16, dans laquelle il entre par les tubulures 19 (figure 1) et 34 (figure 5). La conception proposé d'assemblage régulateur de réacteur nucléaire permet de réduire notablement la hauteur de l'assemblage régulateur et du réacteur tout entier, et, par conséquent, d'obtenir un gain notable sur le prix de l'installation nucléaire de production d'énergie toute entière, grâce au fait que la chambre pour la collecte du gaz se dégageant pendant le fonctionnement de l'assemblage régulateur par suite de la combustion du matériau absorbant les neutrons, est située à l'intérieur de l'anneau formé par les éléments absor Bants, et ne constitue pas un prolongement de ces éléments absobants, comme c'est le cas dans les conceptions connues. De pair, comparativement aux conceptions connues d'assemblages régulateurs, la durée de service de l'assemblage régulateur reste conservée et les dimensions radiales de la zone active du réacteur restent pratiquement inchangées, car le volume occupé par les assemblages régulateurs dans la zone active ne constitue qu'une très faible partie du volume de la zone active. REVENDICATIONS 1. Assemblage régulateur de réacteur nucléaire, comprenant des éléments comportant un matériau absorbant les neutrons et une chambre communiquant avec eux pour la collecte du gaz se dégageant lors de l'absorption des neutrons par ledit matériau, caractérisé en ce que les éléments comportant le^matériau absorbant les neutrons sont placés au moins suivant une circonférence, et la chambre pour la collecte du gaz est située à l'intérieur de cette circonférence. 2. Assemblage régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circonférences suivant lesquelles sont placés lesdits éléments absorbants sont concentriques.