Brevet FR2281632A1 — publié le 19760305

L'invention concerne les sous-ensembles d'éléments de combustible de réacteur nucléaire. Un type de sous-ensemble d'éléments de combustible destiné aux réacteurs rapides refroidis par sodium comprend un faisceau hexagonal d'éléments minces de combustible entouré dtune enveloppe périphérique. lies éléments sont espacés les uns des autres par des fils métalliques enroulés en hélice et cors- tituant des ailettes qui assurent également ltespacement entre ltenveloppe et le faisceau.Ces fils entrent en contact avec les gaines dtéléments voisins et avec lter.veloppeXde manière que chaque élément de coiabustible soit supporté latéralement et espacé des ailettes voisines et de ltenveloppe..afin d'être protégé contre les flexions dues à l'échauffement et dtopposer une résistance convenable aux cliquetis et aux vibrations. Il a été découvert que la quantité d'agent de refroidissement stéccu lant sur les éléments extérieurs de combustible du faisceau est trop importante et tend donc à produire un refroidissement excessif de ces éléments.Il a été essayé de réduire l'aire occupée par la section transversale du faisceau dans l'ouverture de ltenveloppe en diminuant le diamètre des fils enroulés en hélice sur les éléments estérieurs,de manière qu'il ne soit plus égal qu'à la moitié du diamètre des fils entourant les éléments intérieurs. Cependant, le défaut de ce procédé est que les contacts d'appui entre les fils enroulés en hélice sur les éléments extérieurs et les gaines des éléments voisins sont considéraLle- ment diminués. lit invention concerne un sous-ensemble éléments de combustible de réacteur nucléaire comprenant un faisceau d'éléments de combustible entourésdtune enveloppe périphérique et espacés les uns des autres par des ailettes enroulées en hélice. lia hauteur et le pas des ailettes enroulées sur les éléments ex térieurs sont égaux à la moitié de ceux des ailettes enroulées sur SLes éléments flftérieurs. Au moins une extrémité des éléments extérieurs présente une orientation polaire et axiale déterminant une certaine disposition entre les ailettes d'éléments ex térieurs voisins dtlun faisceau. L'espace compris entre le fais ceau des'-éléments et l'enveloppe est ainsi ramené à la moitié de celui compris entre les éléments intérieurs. lie refroidissement excessif des éléments extérieurs est ainsi réduit et le faisceau peut contenir une plus grande quantité de combustible.Les positions relatives des ailettes d'éléments extérieurs voisins permettent à ces derniers de se supporter latéralement et mutuellement. lies ailettes des éléments extérieurs étant enroulées en hélice de pas opposé à celui de l'hélice des éléments intérieurs, tous les éléments xtérieurs peuvent être identiques. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale du sousensemble selon l'invention les figures 2 et 3 sont des coupes transversales partielles suivant les lignes Il-Il et III-III de la figure 1 la figure 4 est une coupe transversale partielle et à échelle agrandie de la partie indiquée par la flèche IV sur la figure 1 ; et la figure 5 est une coupe transversale partielle d'une variante du sous-ensemble selon l'invention. La figure 1 représente le sous-ensemble selon l'invention,qui comprend un faisceau d'éléments a de combustible entourés dtune enveloppe périphérique b-et espacés les uns des autres par des ailettes c enroulées en hélice. nomme représenté sur les figures 2 et 3, la hauteur et le pas des ailettes c des éléments extérieurs (figure 2) ne sont égaux qu'à la moitié de ceux des ailettes c des éléments intérieurs (figure 3). es ailettes d'éléments extérieurs voisins sont disposées de manière prédéterminée. L'extrémité inférieure du sous-ensemble comporte des éléments de positionnement (non représentés) lui assurant une orientation polaire et axiale convenable. lies départs des ailettes hélicoïdales occupent des positions 0 (figure 4).La périphérie des éléments extérieurs est divisée en secteurs numérotés 0 à 12, mesurant chacun 600 et permettant de repérer la position des ailettes. lies ailettes d'éléments extérieurs voisins entrent en contact dans les positions 6 et 12, comme représenté. lia périphérie des éléments intérieurs est divisée en secteurs de 300 chacun, numérotés de 0 à 12 et déterminant la position axiale des ailettes de manière correspondant à celle des ailettes des éléments extérieurs. Les ailettes éléments intérieurs voisins n'entrent pas en contact à l'intérieur du faisceau. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, les ailettes des éléments extérieurs sont enroulées en hélice de pas opposé à celui de hélice des ailettes des élé- ments intérieurs, de sorte que le faisceau ne comporte que trois éléments différents A, B et S de combustible. Dans les formes de réalisation décrites ci-dessus, la longueur des éléments a de combustible est de 2006 mm et leur diamètre de 6,58 mm. Stenveloppe b présente une section transversale hexagonale dont la distance intérieure entre cotés plats est de 135,5 mm. lies gaines des éléments de combustible et l'en- veloppe b sont en acier inoxydable. lies ailettes hélicoldales sont en fil dtacier inoxydable de 1,52 et 0,76 mm de diamètre. lie pas des hélices est de 152 et 76 mm, respectivement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au sous-ensemble décrit et représenté sans sortir du cadre de lt invention. ENJ)I CATI ONS 1. Sous-ensemble d'éléments de combustible de réacteur nucléaire, comprenant un faisceau éléments de combustible renfermé dans une enveloppe péripkérique et espacés les uns des autres par des ailettes enroulées en hélice, le sous-ensemble étant caractérisé en ce que la hauteur et le pas des ailettes enroulées en hélice sur les éléments extérieurs du faisceau sont égaux à la moitié de ceux des ailettes enroulées en hélice sur les éléments intérieurs, au moins une extrémité des éléments extérieurs étant disposée dans une orientation polaire et axiale déterminée de manière que les ailettes d'éléments extérieurs voisins d'un mEme faisceau entrent en contact. 2. Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes-des éléments extérieurs sont enroulées suivant une hélice de pas opposé à celui de l'hélice suivie par les ailettes des éléments intérieurs.