Brevet FR2286479A1 — publié le 19760423

On sait que les éléments combustibles pour réac tenure à eau bouillante possèdent le plus souvent une enveloppe en talle en forme de caisson pour conduire le fluide de refroidissement passant dans le coeur du réacteur. Ces enveloppes sont, lors du changement des éléments combustibles, retiréee des anciens éléments et engagées sur les nouveaux, car leur stockage ne saurait s'effectuer dans des conditions économiquement acceptables. Ceè manutentions, toutefois, occasionnent une perte de temps lors du changement des éléments combustibles. L'invention concerne un procédé d'alimentation en combustible des réacteurs nucléaires installés dans un bâtiment de sécurité, en particulier des réacteurs à eau sous pression, avec des éléments combustibles échangeables sans enveloppe,comportant un certain nombre de barresslnBi qutun châssis ou squelette composite recevant lesdites barres. De tels éléments combustibles sont utilisés pour les réacteurs à eau soue pression ou pour les réacteurs refroidis par gas. L'invention a pour but de réduire les masses contaminées récupérées lors du changement des éléments combustibles, masses, qui, du fait du danger qu'elles présentent de par leur irradiation, doivent 8tre à grands frais transportées et stockées. L'invention consiste dans le fait qu'une partie a au moins du châssis de l'élément combustible est, lors du changement des éléments usés, retirée de l'élément usé dans le bâtiment de sécurité, et est utilisée pour compléter un élément combustible devant être introduit dans le réacteur. Ces parties à utiliser pour compléter un autre élément sont en particulier la t8te et/ou le pied du châssis. Elles sont indispensables pour le montage de l'élément combustible dans le coeur du réacteur. Ces parties sont d'un encombrement beaucoup moins important que les enveloppes, citées plus haut, des éléments combustibles pour réacteur à eau bouillante et leur stockage dans le bassin à éléments combustibles est de ce fait possible.Il en résulte que les éléments combustibles peuvent être complétés à tout moment, indépendamment du changement de ces éléments, et que ce changement ne doit plus subir de retard. L'invention présente donc l'avantage de réduire la quantité de matérialrraditacti! à éliminer lors de l'dvacuation des éléments combustibles usés. Cela conduit non seulement à réduire la capacité de transport, mais égalemant à diminuer les volumes nécessaires pour le stockage définitif de ces matériaux radio-actifs, dans d'anciennes mines de sel par exemple dont la préparation à cet effet est très onéreuse. Les pièces contami- nées, réutilisées, demeurent dans le bâtiment de sécurité.On entend par bâtiment de sécurité l'ensemble du secteur d'une centrale nucléaire surveillé du point de vue des réglementations conpernant les dangers d'irradiation. Les pièces réutilisées du châssis de l'élément combustible, lequel châssis comporte essentiellement pour les éléments combustibles destinés aux réacteurs à eau sous pression, des tubesguides de barres de contrôle occupant l'élément sur toute sa longueur, ainsi que des entretoises pour les barres de combustible, lesquelles entretoises sont reliées aux tubes-guides, peuvent, pour le transport d'approvisionnement en éléments neufs être remplacées par des têtes et/ou des pieds beaucoup plus sin- ples que les pièces nécessaires au montage de l'élément dasler le coeur du réacteur où elles sont contaminées.-Les pièces prévues pour le transport d'approvisionnement peuvent, sans inconvénient également, être réutilisées plusieurs fois, car elles ne sont pas oontaminées. On peut de plus envisager de mettre à disposition, en dehors des têtes et/ou pieds non contaminés pour le transport et des têtes et/ou pieds utilisés dans le coeur du réacteur (donc contaminés), d'autres têtes et/ou pieds pour les manlpulation des éléments combustibles dans le bâtiment de sé cuité, en particulier à l'intérieur du bassin à éléments combus- tibles, où une contamination est possible. Les têtes et/ou pieds destinés à ces manipulations peuvent être plus simples que ceux devant servir au montage dans le coeur du réacteur. Une forme d'exécution d'élément combustible particuliè rement intéressante pour le procédé prévu par l'invention est caractérisée par le fait que le châssis de l'élément combustible préss- > te une plaque de t8te sur laquelle est fixée de façon amovible de préférence vissée, la t8te indispensable au montage de 1élément dans le coeur du réacteur. La tête peut comprendre des éléments d'appui échangeables.Ces éléments consistent essentiellement en des ressorts qui positionnent les barres de combus -tible cure l'écoulement du fluide de refroidissement sans toutefois germer la dilatation thermique, ceci afin d'éviter la naissance de contraiates Le chtssis de l'élément combustible peut également comprendre une plaque de pied à laquelle est fixée de façon amovible un pied nécessaire pour le montage dans le coeur du réacteur ou bien un pied de transport. Il faut noter à ce suget que des pieds amovibles sont connus en soi sur les éléments combustibles sans enveloppe, car ils constituent pratiquement la seule possi bilié d'échanger certaines barres d'un élément combustible. Toutefois, malgré qu'ils soientaiiovibles, ces pieds ont jusqu'à présent toujours été transportés hors du bâtiment de sécurité avec le châssis complet lorsque des éléments combustibles usés étaient à évacuer. Cela n'a donc rien à voir avec le procédé conforme à l'invention de réutilisation de pièces de çhâssis d'élément combustible qui restent dans le bâtiment de sécurité et peuvent y entre stockés, de sorte que les éléments combustibles puissent être complétés indêpendanirnent de l'opération de changement de ces éléments combustibles. L'invention sera expliquée plus en détail par quelques exemples d'exécution représentés sur les fig. 2 à 6 du dessin annexé en comparaison avec un élément combustible de type connu représenté sur la fig. 1. I1 s'agit dans tous les cas d'éléments combustibles pour réacteurs à eau sous pression, à faisceau carré de barres de combustible de 180, 205 ou 236 barres, par exemple, ces éléments combustibles étant représentés en vue latérale (fig. 1 à 5 ) et en vue de dessus (fig.6). Dans un but de clarté, on n'a représente sur les fig. de 1 à 5 qu'unie seule barre de combustible du c8té droit et du c8té gauche, ces deux barres étant référencées respectivement 1 et 2. Les barres de combustibles 1, 2 sont, comme les autrea barres, réunies par un squelette ou cassis 3. Ce châssis 3, e.'est-å-dire l'élément combustible moins les barres de combus- tible, comporte, par exemple vingt tubes-guides de barres de contrtle 4 répartis sur la seetion de l'élément combustible et réunis par des entretoises 5. Les tubes-guides de barres de contrôle sont à leurs extrémités équipés d'un pied 6 et d'une tête 7. C1 est par ces parties que seront fixés les éléments combus- tibles dans le coeur lors de leur montage, selon une technique connue, dans la cuve de pression du réacteur La tdte 6 comporte des éléments d'appui 8 à ressort destiné permettre la dilatation des barres de combustible 1, 2 lorsqu'elles sont portées, durant la marche du réacteur à plusieurs centaines de degré, et à éviter ainsi que des contraintes mécaniques inadmissibles prennent naissance. L'invention prévoit d'équiper le châssis 3 d'une plaque de tête 10 et/ou d'une plaque de pied 11, couvrant et protégeant les barres de combustible 1, 2 durant leur transport. Â la place de la plaque de pied 11 représentée sur la fig.2,1e chassis 3 selon l'invention peut aussi présenter un pied de transport 12 selon la fig.3. Celui-ci est prévu pour le stockage à sec sans risque de contamination. Pour les manipulations des éléments combustibles en bassin, le pied de transport 12 peut être échan gé contre un pied auxiliaire 13 à peu près ou tout à fait iden tique qui a été irradié (fig.4).On tient compte ainsi de ce qu'il peut y avoir contamination dans la zone du bsstiment de sécurité, hors de la cuve de pression du réacteur, contamination qui serait un obstacle au transport que prévoit l'invention, lequel ne nécessite pas un stockage final avec protection contre les radiations. Pour son emploi dans le coeur du réacteur, l'élément combustible neuf est complété par une tête et/ou un pied 6' 7' d'un élément usé, comme représenté sur le fig. 5, Un tel pied 6' est, le cas échéant après démontage du pied de trans port 12 ou du pied auxiliaire 13, vissé sur la rlaque de pied ll. Dans lue même temps, une tette 7' petit être vissée sur la plaque de tette 10. La t8te 7'peut aussi présenter des éléments dEppuiéchangea- bi 6' car les ressorts de cesélments perdent leur élasticité sous l'effet de l'irradiation neutronique et ne peuvent, de ce fait, 8tre aussi longtemps réutilisés que les têtes. La liaison entre les plaques de tête et plaques de pied 10, 11 et las têtes et pieds 7', 6' est réalisée par des vis 15, comme le montre la coupe de la fig. 6. L'élément combustible de la fig. 5 correspond, du point de vue de son aptitude fonctionnelle en réacteur, à l'élément combustible de la fig. 1. La plaque de t8te et la plaque de pied 10, 11 donnent toutefois la possibilité d'un transport sans la tête et sans le pied 6', 7' qui sont contaminés. Ces pièces peuvent être retirées d'éléments combustibles usés et montées sur des éléments neufs pour les compléter. Leur volume relati vement réduit rend possible un stockage intermédiaire, par exem ple dans le bassin à éléments combustibles. Les manipulations concernant ce démontage et le remontage de ces pièces peuvent donc steffectuer indépendamment du changement d'éléments combustibles. Entant donné que les t8tes et pieds 6', 7' ne quittent pas la zone protégée du bâtiment de sécurité , il n'est pas nécessaire de prendre pour leur transport de précautions techniques anticontamination particulières et de les déposer à grand frais dans un lieu de stockage définitif, une mine de sel par exemple. REVENI CÂTI ONS 1. Procédé d'alimentation en combustible des réacteurs nucléaires installés dans un bâtiment de sécurité, en particulier des réacteurs à eau sous pression, avec des éléments combustibles é-changeables sans enveloppe comportant un certain nombre de barres ainsi aucun squelette ou châssis composite recevant lesdites barres caractérisé par le fait qu'une partie au moins du châssis de l'élément combustible est, lors du changement de celui-ci, retirée de l'élément usé, dans le briment de sécurité, et uti lisée pour compléter un élément combustible devant être intro duit dans le réacteur. 2. Procédé suivant la revendication 1 utilisant des éléments combustibles à tête et/ou à pied, caractérisé par le fait qu'au moins les tettes et/ou les pieds sont utilisés plusieurs fois sans quitter le bâtiment de sécurité. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que pour l'évacuation des éléments combustibles uses hors du bttiment de sécurité ou pour l'approvisionnement en éléments combustibles neufs, ceux-ci sont complétés avec des têtes et/ou des pieds utilisés exclusivement pour le transport, qui sont échangés contre les tettes et/ou les pieds demeurés dans le bâ timent de sécurité. 4. Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que pour les manipulations dans le bâtiment de sécuw rité, en particulier dans le bassin à éléments combustibles, on utilise des têtes et/ou pieds plus simples qu > à l'intérieur d'une cuve de pression de réacteur entourant un coeur de réacteur com posé éléments combustibles. 5. élément combustible pour la mise en oeuvre du procé- dé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le :?ait que le chtssis porte-élément (3) présente une plaque de tête (10) à laquelle peut strie fixée de façon amovible de préférence vissée, la tete (l') nécessaire au montage de l'élé- ment dans le coeur de réacteur. 6. Elément combustible suivant la revendication 5, caracté- risé par le Pait fait; que la tete (7') comporte des éléments d'appui échan- geables (8') Elément oombustible suivant la revendication 5 ou 6, caractérise par le fait que le chtssis porte-élément combustible (3) présente une plaque de pied (11) à laquelle peut être fixé de façon amovible de préférence vissé, un pied (6) nécessaire au mon tage de élément dans le coeur du réacteur, ou un pied de transport.