Brevet FR2286473A1 — publié le 19760423

La présente invention est relative à un dispositif de repérage destiné notamment à éviter des erreurs de montage dans la fabrication et la mise en place des aiguilles d'un assemblage de réacteur nucléaire, notamment du genre de ceux utilisés dans les réacteurs à neutrons rapides et comportant en particulier un faisceau d'aiguilles allon gées, parallèles, contenant à l'intérieur d'une gaine en acier inoxydable, un matériau fissile et/ou fertile. On sait que le coeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides est constitué par la juxtaposition d'une série d'assemblages, comportant chacun un boîtier à section droite polygonale, à axe vertical, ouvert à son extrémité supérieure et muni à son extrémité inférieure d'un pied support, chaque boîtier contenant un faisceau d'aiguilles. Les assemblages présentant tous la même géométrie externe, sont disposés en jonction verticale dans le coeur par leurs pieds inférieurs engagés dans les alvéoles d'un sommier et sont refroidis durant le fonctionnement du réacteur par circulation continue d'un métal liquide, généralement du sodium, pénétrant dans ces assemblages par leurs pieds sous le sommier, puis s'écoulant de bas en haut dans les boîtiers au contact des faisceaux d'aiguilles qu'ils entourent. De plus, ces assemblages sont répartis dans le coeur selon une zone périphérique où les aiguilles-qu'ils contiennent comportent un matériau fertile et une zone centrale où les aiguilles comprennent elles-mêmes, selon leur hauteur une -région médiane contenant de la matière fissile et de part et d'autre de celle-ci? du matériau fertile.Le coeur comporte ainsi globalement une partie interne fissile entièrement entourée par une couverture de matériau fertile. En outre, la zone centrale fissile comporte une zone interne entourée par une zone externe, la zone interne étant constituée par des aiguilles ayant un enrichissement plus faible que les aiguilles constituant la zone externe. Ces dispositions étant rappelées, il va de soi qu'il est particulièrement important, lors du montage des aiguilles dans les boîtiers des assemblages et également lors de la mise en place de ces boîtiers dans le coeur, de s'assurer lorsque les aiguilles ont des dimensions extérieu- res identiques qu'aucune erreur n'a été commise et notamment que des aiguilles de matériau fissile de la zone externe du coeur n'ont pas été montées à la place d'aiguilles fissiles de la zone interne et vice versa, et que de plus, un assemblage appartenant à la zone externe n'a pas été introduit dans la zone interne et inversement.Une erreur de montage conduisant à la mise en place d'une aiguille trop enrichie dans la zone interne entraînerait en effet, une fusion de l'oxyde mixte constituant le matériau fissile et pourrait aboutir à une rupture de la gaine de l'aiguille correspondante. En revanche, l'erreur inverse où une aiguille insuffisamment enrichie serait placée dans la zone externe n'offrirait aucun inconvénient sur le plan de la sécurité, mais entraînerait une perte de puissance préjudiciable. A noter par contre que dans les réalisations pratiques actuelles, les aiguilles fertiles de la zone périphérique n'ont pas le même diamètre que les aiguilles fissiles de la zone centrale, ce qui dans ce cas élimine les risques de confusion. La présente invention a pour objet un dispositif de repérag & pour aiguilles d'assemblage de réacteur nucléaire qui permet d'éviter ces inconvénients. A cet effet, le dispositif considéré se caractérise en ce que chaque aiguille dans chaque assemblage fissile comporte un organe d'identification différencié selon la teneur de ladite aiguille en matière fissile, ledit organe comprenant un élément en saillie apte à coopérer avec un logement de même profil, respectivement prévus à la partie inférieure de ladite aiguille et sur un rail support de celle-ci, ou inversement. Dans un mode de réalisation particulier, chaque assemblage comporte un boîtier externe et une pièce de support cylindrique disposée coaxialement à la base dudit boîtier placé vertical pour une série de rails parallèles reposant sur ladite pièce de support et aptes à porter les aiguilles réparties selon des nappes parallèles voisines, chaque aiguille comportant un pion prévu en saillie dans une face plane ménagée à son extrémité inférieure et en contact avec un rail, ce pion s'engageant dans un trou prévu dans le rail.Dans un agencement de ce genre, notamment décrit, et revendiqué dans la demande de brevet nO 74 24376 du 12 Juillet 1974 déposée au nom du Commissariat à l'Energie Atomique pour "Dispositif de supportage des aiguilles d'un faisceau dans le boiter d'un assemblage pour réacteur nucléaire", la différenciation de chaque organe d'identification d'une aiguille est réalisée par le diamètre du pion en saillie, par son profil, par sa distanoe à l'extrémité supérieure du rail, ou par toute combinaison de ces dispositions entre elles. Dans d'autres variantes de réalisation, la liaison entre chaque aiguille dans une nappe et un rail support de ladite nappe est réalisée, soit en faisant com porter au rail une extrémité renflée de forme cylindrique coopérant avec une cavité de même profil prolongée par une rainure où s'engage la partie plane du rail, soit en con formant le rail à une faible distance de son extrémité par un renflement hémicylindrique. Ces dispositions font notam ment l'objet des brevets n0 2.063.107 et demandes de brevet nO EN 74 10905 et EN 74 10906 du 28 Mai 1974, aq nom du Commissariat à l'Energie Atomique.Dans ces variantes l'organe d'identification peut faire intervenir, soit le diamètre de la partie cylindrique du rail et l'épaisseur de sa partie plane par rapport aux dimensions de la cavité cor respondante dans l'aiguille, soit le rayon du renflement et la distance qui le sépare de l'extrémité du rail. D'autres caractéristiques d'un dispositif de repérage selon l'invention apparaîtront également à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en perspec tive partiellement arrachée d'un assemblage utilisant un dispositif selon l'invention, - les Fig. 2a et 2b illustrent à plus grande échelle la partie inférieure d'une aiguille de l'assemblage selonyla Fig. 1, montrant les modifications présentées par son organe d'identification selon qu'elle contient un matériau fissile ou un matériau fertile, - les Fig. 3a et 3b sont des vues schématiques partielles de la pièce de support de l'assemblage selon la Fig. 1, comportant également un organe d'identification pro pre pour le rnontage de ladite pièce dans son boîtier. La Fig. 1 représente une vue partielle de la partie inférieure d'un assemblage de réacteur nucléaire à neutrons rapides, comportant notamment un faisceau d'aiguilles et un dispositif de repérage de celles-ci selon l'invention. La structure particulière de cet assemblage, notamment en ce qui concerne le supportage des aiguilles est conforme à celle décrite et revendiquée dans la demande de brevet nO 74 24376 précitée. Bien entendu, toute autre disposition pour assurer ce supportage pourrait être adoptée dans la mesure où dans chaque cas les aiguilles restent réparties selon des nappes parallèles, chacune de ces nappes étant associée à un rail support tel que decrit ci-après. Comme on le voit en effet sur cette figure, l'assemblage 1 considéré est constitué par un boîtier externe 2 dont la section droite a la forme d'un polygone régulier, ici d'un hexagone, ce boîtier 2 réalisé de préférence en acier inoxydable, se prolongeant à son extrémité inférieure par un pied de positionnement 3 partiellement représenté, permettant de le maintenir vertical lorsqu'il est mis en place dans le coeur du réacteur, par engagement dans ce pied dans un alvéole d'un sommier support (non représenté) prévu à cet effet. Sur le dessin, la flèche f représente le sens de circulation dans le coeur du réacteur et à travers l'assemblage 1 d'un fluide réfrigérant, généralement du sodium, qui s'écoule ainsi à travers le pied 3 et le boîtier 2 du bas vers le haut de l'assemblage. A l'intérieur du boîtier 2, est montée une pièce de support 4 pour un faisceau d'aiguilles combustibles, en matériau fissile et/ou fertile, dont le détail de réalisation sera décrit plus loin. Cette pièce de support 4 comporte à son extrémité inférieure une bague 5 immobilisée par rapport au boîtier 2 au moyen de vis 5a, disposée à 1200 autour de l'axe commun de la bague 5 et du boîtier 2. Cette bague présente un alésage central 6 pour le passage du sodium liquide de refroidissement et se prolonge vers la partie supérieure du boîtier par une ouille sensiblement coniqUe 7, munie à son extrémité supérieure d'une pièce tubulaire 8 qui se raccorde d'une part à l'alésage 6 de circulation du sodium et présente d'autre part un contour externe polygonal épousant le profil interne du boîtier 2.La pièce 8 comporte dans sa surface externe une gorge ouverte 9 formée de deux demi-gorges 9a et 9b diamétralement opposées, s'étendant chacune sur deux côtés consécutifs de l'hexagone de section droite du boîtier. Le boîtier d'assemblage 2 entoure un faisceau d'aiguilles Il réparties selon des nappes d'aiguilles paral lèles et constituées chacune d'une gaine cylindrique allongée 12, notamment en acier, fermée à ses deux extrémités et en particulier à son extrémité inférieure qui apparaît seule sur le dessin par des bouchons 13. Chaque bouchon 13 comporte un évidement 14 délimité par une face plane 15 s'étendant sensiblement dans un plan médian axial de l'aiguille 11. De plus, cette face 15 est munie d'un pion en saillie 16 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, présente une forme sensiblement cylindrique. L'écartement des aiguilles dans une nappe d'aiguilles parallèles est assuré par un fil 17 enroulé hélicoidalement sur la surface externe des gaines 12 et formant entretoise d'une aiguille à l'autre. Le supportage du faisceau des aiguilles 11 est réalisé au moyen de rails parallèles 18, en forme de lames planes, les extrémités latérales de ces rails s'engageant dans des fentes 19 prévues dans la partie supérieure de la pièce 8 terminant la pièce de support 4. L'immobilisation de ces rails 18, une fois engagés dans les fentes 19, est réalisée au niveau des gorges 9a et 9b par un lonc 20 venant coopérer avec une encoche -21 ménagée dans le côté de chacun des rails 18 au niveau de ces gorges.Par ailleurs, le montage de chaque aiguille 11 sur le rail 18 correspondant est réalisé en engageant le pion cylindrique 16 prévu dans la face plane 15 du bouchon 13 dans un trou cylindrique 22 prévu dans la face latérale du rail, l'écartement latéral des différents trous 22 correspondant à celui souhaité pour les axes des aiguilles dans la nappe considérée. Un peigne transversal 23 muni de fentes 24 est enfin monté dans la pièce de support 4, pour assurer un entretoisement et une immobilisation complémentaire des rails. Conformément à l'invention, le repérage des aiguilles 11 par rapport aux rails 18 est réalisé, de telle sorte que le montage des premiers sur les seconds puisse s'effectuer en évitant toute erreur de mise en place de ces aiguilles. Notamment, si l'assemblage considéré est prévu pour comporter un faisceau d'aiguilles ayant une teneur déterminée en matériau fissile, il convient impérativement d'éviter que ne soient mises en place les aiguilles prévues pour d'autres assemblages et en particulier celles ayant une teneur en matériau fissile plus élevée, pour tenir compte ddes risques déjà exposés. A cet effet et conformément à l'invention, on différencie les aiguilles des deux catégories précédentes de la façon illustrée par exemple sur les Fig. 2a et 2b, en faisant comporter au pion 16 d'une part et au trou 22 d'autre part, respectivement prévus sur les aiguilles et sur les rails des dimensions variables selon la nature de l'aiguille considérée. Sur la Fig. 2a, l'aiguille 11 est supposée prévue pour contenir du matériau fertile, le pion 16 qu'elle comporte présentant un diamètre donné, sensiblement plus important que le diamètre du pion correspondant de l'aiguille illustrée sur la Fig. 2b, destinée au contraire à contenir du matériau fertile.Corrélativement, les diamètres des trous 22 prévus dans les rails 18 comportent des différences de diamètres équivalentes ; par ailleurs et outre ces différences de diamètres, les aiguilles peuvent dans les deux cas se distinguer par d'autres dispositions, par exemple par des valeurs différentes des distances L1 et L2 respectivement qui séparent le centre des trous 22 dans les rails 18 de la partie supérieure de ces rails. En variante, on pourrait également différencier les aiguilles par le profil des pions, ou par tout autre aménagement résultant le cas échéant d'une ou de plusieurs combinaisons des dispositions précédentes.Dans tous les cas, la mise en place des aiguilles sur les rails ne peut se faire que par un engagement correct des pions dans leur logement, les différences adoptées à la fois pour le positionnement de ces logements et pour le profil de ces pions évitant toute erreur et notamment toute interversion entre les aiguilles fissiles. Les aiguilles étant ainsi convenablement mises en place sur les rails, nappes par nappes, il importe de vérifier que le rail support d'une nappe quelconque comportant des aiguilles ayant notamment un enrichissement donné, ne soit pas engagé sur la pièce 4 à la place d'un rail avec une nappe devant normalement comporter un enrichissement différent.A cet effet, l'encoche latérale 21 de chaque rail peut être modifiée quant à sa largeur et sa position selon que la nappe concernée est prévue pour être mise en oeuvre dans la zone externe plus enrichie de la zone Centrale du coeur, ou au contraire dans la zone interne moins enrichie. En variante, dans le cas où le montage des rails sur la pièce support utiliserait une partie rentrante de ces rails pénétrant dans une gorge ouverte de la pièce de support, on pourrait de la même façon modifier selon la nature des aiguilles dans la nappe correspondante, la profondeur de cette partie rentrante ou son éloignement par rapport à l'arête supérieure ou inférieure du rail. Les Fig. 3a- et 3b illustrent enfin à titre complémentaire un aménagement du même genre avantageusement prévu sur la pièce de support 4 de chaque assemblage pour assurer le repérage de celle-ci avant montage sur le pied inférieur 3. Comme représenté, cette pièce 4 peut être munie à son extrémité inférieure d'un ergot en saillie formant serrure, agencé de tèlle sorte que le montage de cette pièce, après que l'ensemble des rails 18 et des aiguilles qu'ils supportent ait été placé dans les fentes 19, soit effectué sur le pied de positionnement correspondant en évitant qu'un faisceau d'aiguilles fissiles ne soit mis à la place d'un faisceau d'aiguilles fertiles ou inversement. A cet effet, les ergots 25a et 25b respectivement iliustrés sur les Fig. 3a et 3b, présentent respectivement soit une longueur différente, soit une distance par rapport à l'axe de la pièce support différente, selon qu'il s'agit d'un assemblage fissile ou d'un assemblage fertile, à disposer dans la zone centrale ou dans la zone périphérique du coeur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de repérage pour aiguilles d'assemblage fissile de réacteur nucléaire, caractérisé en ce que chaque aiguille dans chaque assemblage comporte un organe d'identification différencié selon la teneur de ladite aiguille en matière fissile, ledit organe comprenant un élément en saillie apte à coopérer avec un logement de même profil respectivement prévu à la partie inférieure de ladite aiguille et sur un rail support de celle-ci, ou inversement. 2. Dispositif de repérage selon la revendication 1, adapté à un assemblage comportant un boîtier externe et une pièce de support cylindrique disposée coaxialement à la base dudit boitier placé vertical pour une série de rails parallèles reposant sur ladite pièce de support et aptes à porter les aiguilles réparties selon des nappes parallèles voisines, chaque aiguille comportant un pion prévu en saillie dans une face plane ménagée à son extrémité inférieure et en contact avec un rail, ce pion s'engageant dans un trou prévu dans le rail, caractérisé en ce que la différenciation de chaque organe d'identification d'une aiguille est réalisée par le diamètre du pion en saillie, par son profil, par sa distance à l'extrémité supérieure du rail, ou par toute combinaison de ces dispositions entre elles. 3. Dispositif de repérage selon la revendication 1, adapté à un assemblage comportant un boîtier externe et une pièce de support cylindrique disposée coaxialement à la base dudit boîtier placé vertical pour une série de rails parallèles reposant sur ladite pièce de support et aptes à porter les aiguilles réparties selon des nappes parallèles voisines, chaque aiguille comportant une cavité de forme générale cylindrique prolongée par une rainure et apte à coopérer avec une partie renflée de même profil ménagée dans un rail, caractérisé en ce que la différenciation de chaque organe d'identification d'une aiguille est réalisé par le diamètre de la partie renflée du rail, par l'épaisseur de ce rail, et/ou par la distance séparant la partie renflée de l'extrémité du rail. 4. Dljposltlf de repérage selon l une quelconque des revendlcationD 2 ou X, caractérisé es ce que chaque rail comporte un organe d'identification propre Far rapport à la pièce dé support, constitué par une encoche latérale J,opé- rant avec un Jonc de blocage sur la pièce, la largeur et ia position de l'encoche sur le rail variant selon la nature des aiguilles portées par ledit rail. 5. Dispositif de repérage selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque rail comporte un organe d'identification propre par rapport à la pièce de support, constituée par une partie rentrante dans une gorge ouverte ménagée dans ladite pièce, la profondeur et la position de ladite partie rentrante par rapport à l'extrémité du rail variant selon la nature des aiguilles portées par ledit rail. 6. Dispositif de répérage selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la pièce de support comporte également un organe d'identification propre, constitué par au moins un ergot formant serrure dont la profondeur et la distance à l'axe de ladite pièce varient selon la nature des aiguilles dudit assemblage.