Brevet FR2289030A1 — publié le 19760521

La présente invention concerne les réacteurs nucléaires et, notamment, les barres de commande ou de réglage des réacteurs nucléaires, employées principalement dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides. -On connaît une barre de commande de réacteur nucléaire réalisée sous la forme d'éléments articulés les uns aux attres et contenant une matière absorbant les neutrons, avec un dispositif pour la collecte du gaz se dégageant lorsque ladite matière. absorbe les neutrons. Dans la barre de commande indiquée, la matière absorbant les neutrons remplit non pas tout le volume de chaque élément, mais seulement une partie. La seconde partie du volume est utilisée en tant que dispositif pour la collecte du gaz, ce qui est nécessaire pour abaisser la pression interne du gaz sur la gaine de l'élément. La présence de volumes libres a' l'intérieur de chaque élément se traduit par la diminution-du volume de la matière absorbant les neutrons dans le barre de commande et, par conséquent, par l'abaissement de son efficacité globale.La durée de service d'une~telle barre est déterminée par le temps nécessaire à la pression du gaz à l'intérieur de l'élément pour atteindre la valeur maximIe admissible (d'après les conditions de résistance de la gaine de l'élément). Dans une telle réalisation constructive, l'augmentation de la durée de service de la barre de commande implique l'augmentation du volume libre de chaque élément et l'abaissement de l'efficacité globale de la barre et inversement. On s'est proposé d'élaborer une barre de commande de réacteur nucléaire de conception telle qu'elle assurerait un accroissement de son efficacité globale, de pair avec une augmentation de sa durée de service. La solution consiste en ce que, dans la barre de commande de réacteur nucléaire, réalisée sous la forme d'éléments articulés les uns aux autres et contenant une matière absorbant les neutrons, avec un dispositif pour la collecte du gaz se dégageant lorsque ladite matière absorbe les neutrons, d'après l'invention, le dispositif pour la collecte du gaz est disposé dans un de ses bouts et articulé à l'élément d'extrémité, lesdits é- léments et le dispositif pour la collecte du gaz étant dotés. de connexions flexibles passant à travers leurs articulations et les reliant successivement, destinées à évacuer le gaz vers ledit dispositif. La conception proposée de barre de commande pour réacteur nucléaire assure l'accroissement de son efficacité et. l'augmen- tation de sa durée de service. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description de variantes de réalisation concrètes et des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente une barre de commande de réacteur nucléaire conforme à l'invention (coupe longitudinale) la figure 2 représente un réacteur nucléaire à neutrons rapides avec une barre de commande conforme à l'invention (coupe longitudinale) la figure 3 représente le même réacteur en coupe suivant la ligne III-III sur la figure 2 la figure 4 représente une seconde variante de réalisation de la barre de commande de réacteur nucléaire conforme à l'invention (coupe longitudinale). La barre de commande 1 (fig. 1), conforme à l'invention, du réacteur nucléaire 2 (fig. 2), est destinée à la régulation du flux de neutrons dans la zone active 3 du réacteur 2 qui, dans la variante décrite, est un réacteur nucléaire à neutrons rapides. La barre de commande 1 (fig. 1) est placée dans la zone active 3 (fig. 2) du réacteur, entourée par les zones fertiles frontales et latérales 4? 5 respectivement, ainsi que par la protection contre les neutrons 6. Les assemblages combustibles 7 (fig. 3) de la zone active 3 et les assemblages combustibles 8 de la zone fertile latérale 5 sont respectivement fixés dans la plaque supérieure 9 (fig. 2) et la plaque inférieure 10 de la chambre de pression Il du réacteur 2, dans lesquelles sont aussi fixés les fourreaux de guidage 12 (fig. 1) des barres de commande 1. La barre de commande 1 décrite se compose de cinq éléments accouplés les uns aux autres par des articulations 13, et se déplaçant dans le fourreau 12 de la barre de commande 1. Trois éléments 14 de la barre de commande 1 sont remplis d'une matière 15 absorbant les neutrons, à base de B1O, enfermée dans les gaines étanches 16 de ces éléments 14, de forme cylindrique. Deux éléments 17 de la barre de commande 1, situés dans sa partie inférieure et accouplés entre eux et avec l'élément d'extrémité inférieure 14 à l'aide d'autres articulations 13, servent de dispositif pour la collecte du gaz se dégageant quand la matière 15 absorbe les neutrons. Les enceintes des éléments 14 et 17 sont reliées entre elles par des connexions flexibles 18 - tubulaires - passant à travers les articulations 13, et réalisées sous la forme~d'une spire hélicoSdale. Une telle forme des connexions 18 assure la compensation des contraintes thermiques apparaissant dans les éléments voisins 14 et 17. La barre de commande l est dotée d'une tête 19 réalisée avec un épaulement de butée 20, rigidement. liée à la gaine 16 de ltélement d'extrémité 14 supérieur. Quand la barre de commande 1 est placée dans la zone active 3 (fig. 2) du réacteur nucléaire. 2, entre ses limites supérieure et inférieure 21, 22, elle est positionnée par mise de l'épaulement 20 (fig. 1) sur la tranche supérieure 23 du fourreau de guidage 12. Les éléments S7, faisant office de dispositif pour la collecte du gaz, occupent alors une position au-dessous de la frontibre inférieure 22 (fig. 2) de la zone active 3. Pour le déplacement des barres de commande 1 (fig. 1) par rapport à la zone active 3 (fig. 2), on prévoit, sur le bouchon 24 de la cuve 25 du réacteur nucléaire 2, des commandes 26. Chacune d'elles a une tige 27 qui coopère avec la tête 19 (fig. l) de la barre l (fig. 3) correspondante. Le caloporteur entre dans la cuve 25 (fig. 2) du réacteur nucléaire 2 par des tubulures de pression 28, et en sort par des tubulures de retour 29. La barre de commande du réacteur nucléaire peut être ré alisée suivant une autre variante analogue à celle venant d'être décrite. La différence consiste en ce que l'on utilise, comme dispositif pour la collecte du gaz, deux éléments d'extrémité 30 (fig. 4) supérieurs, lesquels, lorsque la barre est placée dans la zone active 3 (fig. 2), occupent une position au-dessus de sa limite supérieure 21 ; les deux éléments inférieurs 31 (fig. 4) sont remplis de matière l5 absorbant les neutrons. Les deux variantes de barre de commande de réacteur nucléaire fonctionnent de la mtme manière, comme suit. Pendant le fonctionnement de la zone active 3 (fig. 2) du réacteur nucléaire 2, la matière 15 (fig. l et 4) absorbant les neutrons brûle progressivement et le gaz (hélium) qui se dégage de ce fait remplit les pores de la matière 15 et accumule dans le dispositif pour la collecte du gaz, en passant successivement par les connexions flexibles 18. La conception proposée de barre de commande de réacteur nucléaire permet d'accrottre lefficacité des barres de commande et, en même temps, leur durée de service, grâce au fait que le dispositif pour la collecte du gaz se dégageant lors de la combustion de la matière absorbant les neutrons, en comparaison avec les conceptions connues, est déporte en dehors de la zone active du réacteur. Cela permet, tout en laissant la hauteur de la zone active du réacteur inchangée, d'accroître l'efficacité de la barre de commande en remplissant, de matière absorbant les neutrons, les volumes qui, dans chaque élément des barres de conception connue, sont prévus pour le gaz. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus -qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Barre de commande de réacteur nuclaire, réalisée sous la forme d'éléments articulés les uns aux autres et contenant une matière absorbant les neutrons, avec un dispositif pour la collecte du gaz se dégageant lorsque ladite matière absorbe les neutrons, caractérisée en ce que le dispositif pour la collecte du gaz est disposé à l'un de ses bouts et articulé à l'élément d'extrémité, lesdits éléments et le dispositif pour la collecte du gaz étant dotés de connexions flexibles passant à travers leurs articulations et les reliant successivement, destinés à évacuer le gaz vers ledit dispositif.