Brevet FR2287091A1 — publié le 19760430

La présente invention se rapporte à des combustibles et à des assemblages du type filtre pour surrégénérateurs nucléaires à haute température refroidis au gaz. On a déjà décrit de tels assemblages combustibles notamment dans la revue de l'énergie Nucléaire, Vol 14 N03 de Mai-Juin 72. Ils sont de deux types soit à aiguilles de combustible, soit à particules enrobées. Les assemblages du premier type exigent l'emploi d'acier réfractaire aux possibilités technologiques limites en temperature et en résistance mécanique pour laconstitution tant de l'enveloppe hexagonale que du gainage des aiguilles combustibles du coeur et de la couverture supérieure. Ceux du second type font appel à des lits annulaires de particules résistant bien à la température, mais ils sont par contre à l'origine i'une circuLa- tion aérodynamique compliquée et de pertes de charge prohibitives. On connaît également un réacteur à eau lourde refroidi au gaz dans lequel le combustible qui est réparti sous forme alvéolaire est constitué d'UO2 dans de la silice mais comme la silice fond trop bas, ce réacteur ne peut assurer un échauffement important du gaz caloporteur qui sort du réacteur tout au plus à 6000C et son flux intégré n'est que de 9 500 M.W.J. par tonne. On a maintenant découvert un moyen de remédier aux inconvénients sus-cités tout en obtenant de meilleures performances. On utilise à cet effet un élément combustible tel que celui décrit dans la demande de brevet français n EN 7239601 déposée le meme Jour que la présente demande de brevet et imtitu- lée: "Eléments combustibles et assemblages de combustible pour surrégénérateurs" qui se présente sous forme de particules élément- taires de diamètre compris entre 0,2 et 1 mm, comstituses d'oxyde ou de carbure mixte d'uranium et de plutonium disperse dans une matrice réfractaire métallique ou céramique pour La partie fissile et d'oxyde ou de carbure d'uranium pour la parte fertile, ces particules étant recouvertes de pyrocarbone et liées entre elles par une quantité minimale de compose carbone de manière à constituer une structure monolithique de géométrie désirée. Les particules de combustible contiennent de 15 à 30% en poids d'oxyde de plutonium par rapport à l'oxyde d'uranium. La matrice qui est en molybdène ou en matière céramique choisie parmi la magnésie, le carbure de zirconium, la silice, le carbure de silicium et le nitrure de silicium Si3N4, constitue de 70 à 85 % du volume de chaque bille. Les particules de combustible incorporées au sein d'une matrice en carbone constituent une structure poreuse à laquelle on donne par exemple et avantageusement une forme en nid d'abeille, structure que l'on incorpore par exemple également dans un assemblage tubulaire à section hexagonale.Un tel assemblage comprend la structure de combustible dans sa partie médiane, cette derniere partie se trouvant placée entre une couverture supérieure de matière fertile et une couverture inférieure de matière fertile. On peut donner au lit de particules par exemple une forme de nid d'abeille et le placer à l'intérieur d'un assemblage tubulaire de forme hexagonale ou encore lui donner une forme de manchon tubulaire. L'invention est encore illustrée par la description qui suit de quelques exemples de réalisation donnés en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en coupe un assemblage d'élément combustible en forme de manchon - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un assemblage tubulaire - la figure j represente un assemblage alveolaire suivant la ligne III-III de la Fig. 4 - la figure 4 représente une coupe de l'assemblage suivant la ligne IV-IV ,de la fig. 3 Le manchon tubulaire 1 représenté à la Fig. 1 repose sur une plaque circulaire 2, il est loge dans un boîtier 3 dont le fond est constitué par la plaque circulaire 2. Celle-ci est raccordée au boîtier par des traverses 4 qui laissent entre elles des ouvertures prévues pour le passage du gaz caloporteur.Le déplacement du gaz s'effectue suivant le sens des flèches, il pénètre donc à la périphérie du manchon 1 qu'il traverse de part en part, sa pression d'entrée est supérieure à la pression qu'il doit avoir à la sortie 7 de façon à compenser les pertes de charge. De tels manchons peuvent être disposés en faisceaux et être logés dans la partie centrale de l'assemblage de la Fig. 2 sur laquelle on distingue une partie supérieure 2 comprenant une couverture supérieure surmontant le combustible logé dans la partie 8 et une enveloppe 5 en molybdène. L'enveloppe de la couverture-inférieure 6 est en acier inox ordinaire. Sur la Fig. 3, l'assemblage représenté est du type alvéolaire du type déjà décrit dans la demande de brevet sus-citée. Les manchons dans ce cas ont une conicité telle que le gaz les traverse a une vitesse constante en tous points de leur hauteur. Le gaz pénètre suivant le sens des flèches f1 et f2,passe respectivement au travers des parois 10, 11 et 12, 13 et sort suivant le sens de la flèche f3. L'assemblage ainsi conçu présente encore l'avantage d'être facilement démontable, on peut donc aisément remplacer le combustible usé ou défectueux par du combustible neuf. REVENDICATIONS 1. Assemblage d'éléments combustibles qui se présente sous forme de particules élémentaires de diamètre compris entre 0,2 et 1 mm; constituées d'oxyde ou de carbure mixte d'uranium et de plutonium dispersé dans une matrice réfractaire métallique ou céramique pour la partie fissile et d'oxyde ou de carbure d'uranium pour la partie fertile, ces particules étant recouvertes de pyrocarbone et liée entre elles par une quantité minimale de composé carboné de manière à constituer une structure monolithique de géométrie désirée, caractérisé par le fait que les éléments combustibles ont la forme de manchons disposés en faisceaux ou en forme d'alvéoles. 2. Assemblage d'éléments combustibles selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les éléments combustibles constituent un manchon reposant sur le fond d'un boîtier, des orificesd'entree du gaz caloporteur sont prévus à la périphérie du manchon au eavl du fond du boîtier et un orifice de sortie du gaz caloportaar est pr~-çc . la paitie supérieure dans l'axe du manchon. Assemblage d'éléments combustibles selon la revendica on 1, caractérisé par le fait que chaque manchon est de forme oonique, de section hexagonale et est placé au voisinage d'autres manchons de façon à constituer un ensemble alvéolaire.