Brevet FR2306507A1 — publié le 19761029

La présente invention concerne les assemblages pour réacteurs nucléaires, notamment du genre à neutrons rapides et à refroidissement par circulation d'un métal liquide tel que du sodium. On sait que dans un réacteur nucléaire de ce genre, le coeur est habituellement supporté par un sommier rigide, lui-même en appui contre le fond ou la virole d'une cuve, dite cuve principale, qui entoure le coeur et contient un volume convenable de sodium de refroidissement. La cuve peut contenir également, dans la solution classique dite intégrée, des échangeurs de chaleur et des pompes, permettant de mettre le sodium en circulation continue à travers le coeur où il acquiert les calories dégagées par la réaction de fission avant de les restituer dans les échangeurs à un fluide secondaire, puis d'être repris par des pompes de circulation pour être renvoyé sous le sommier en vue d'un nouveau passage dans le coeur.La partie active de celui-ci est constituée par le groupement côte à côte d'assemblages, disposés verticalement, comprenant chacun un boîtier allongé, ouvert à son extrémité supérieure, contenant un faisceau d'aiguilles de combustible gainées, ces boîtiers présentant à leur extrémité inférieure un pied de positionnement engagé dans un alvéole d'une grille appartenant au sommier du support. Le sodium liquide pénètre dans les boîtiers des assemblages par des ouvertures prévues dans les pieds de positionnement et s'écoule de bas en haut à travers ces boltiers. Dans une disposition également connue, le coeur d'un réacteur à neutrons rapides comporte une zone centrale où le combustible nucléaire à l'intérieur des aiguilles gainées des assemblages, est constitué par de la matière fissile, cette zone centrale étant totalement entourée, latéralement et par le dessus et le dessous, par des couvertures de matière fertile. De préférence, la couverture latérale est formée par des assemblages de la zone centrale, mais dans lesquels les faisceaux d'aiguilles ne contiennent que de la matière fertile, tandis que les couvertures supérieure et inférieure sont constituées par la mise en place, dans les faisceaux d'aiguilles de la zone centrale, d'une hauteur suffisante de matière fertile, audessus et au-dessous de la matière fissile elle-même. Enfin, les couvertures fertiles latérales sont elles-mêmes entourées par des couronnes concentriques d'assemblages de protection vis-à-vis des neutrons, lesquelles, à l'inverse des assemblages combustibles, ne contiennent pas de matériau nucléaire.Ces assemblages de protection, disposés à la périphérie du coeur, ont pour rôle notamment d'empêcher l'activation du fluide secondaire qui traverse les échangeurs et de minimiser les dommages sur la cuve du réacteur. D'autres types d'assemblages sont enfin prévus dans le coeur et répartis à travers celui-ci, en venant s' insérer dans des logements ménagés entre les assemblages combustibles et constituant par leurs boîtiers allongés, des fourreaux de guidage pour des organes de réglage, de pilotage ou de sécurité, nécessaires au fonctionnement du réacteur. Or, dans les solutions de ce genre actuellement connues, la forme géométrique et le profil extérieur des têtes de ces différents assemblages, présentent de l'une à l'autre certaines différences, les têtes des assemblages combustibles contenant le matériau fissile ou fertlle n'étant pas rlgoureusement identiques, en ce qui concerne notamment leur géométrie et leur niveau de préhension aux assemblages de protection neutronique et aux assemblages de commande. Ces différences concernant le niveau de préhension et la géométrie des têtes des différents assemblages, présentent des inconvénients, notamment pour assurer un repérage sûr et précis de ces assemblages et pour faciliter leur manutention par des organes de préhension manoeuvrés à l'intérieur de la cuve du réacteur et commandés depuis l'extérieur de cette dernl.r.-, au-delà d'un caisson à parois épaisses de protection vis-à-vis des rayonnements dangereux. La présente invention a pour obJet un perfectionnement apporté à la conception des assemblages pour un réacteur nucléaire du genre rappelé ci-dessus, permettant de pallier ces inconvénients. A cet effet, l'assemblage considéré se caractérise en ce qu'il présente une tête standard, identique pour tous les types d'assemblages entrant dans la réalisation du coeur du réacteur, ladite tête montée à la partie supérieure et dans le prolongement axial d'un boîtier creux allongé à section polygonale constituant le corps de l'assemblage, comportant un manchon cylindrique terminé par une portée conique et muni d'une gorge circulaire interne pour la préhension de l'assemblage. De préférence, le manchon cylindrique comporte une surface externe rugueuse, présentant un pouvoir réflecteur sensiblement constant vis-à-vis des rayonnements ultrasonores, quelle que soit l'incidence d'impact de ces rayonnements sur la tête. Cette disposition permet de repérer plus facilement la position d'un assemblage quelconque à l'intérieur du coeur parmi l'ensemble des assemblages de ce dernier, les méthodes usuelles de contrôle et de détection utilisant précisément des appareils émetteurs d'ultrasons. Par ailleurs et selon une autre caractéristique avantageuse de l'assemblage considéré, la tête d'assemblage comporte des trous ménagés dans le manchon cylindrique pour autoriser le refroidissement de la tête par convection naturelle lorsque cette tête émerge au-dessus du niveau de sodium liquide dans la cuve contenant le coeur. D'autres caractéristiques d'un assemblage pour réacteur nucléaire, établi selon l'invention, apparaîtront encore à 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 élévation d'un assemblage combustible, muni d'une tête standard selon 1 'invention, - la Fig. '? est une vue en élévation et en coupe partielle à plus grande échelle, de la tête de l'assemblage illustrée sur la Fig. 1. Comme on le voit sur ces figures, l'assemblage considéré, désigné dans son ensemble par la référence 1, comporte, d'une façon connue un boîtier allongé 2 à section polygonale régulière, choisie hexagonale dans l'exemple représenté. Ce boîtier 2 se présente avec son axe vertical et se raccorde à sa partie inférieure avec un pied cylindrique de positionnement 3, munl d'une portée sphérique 4 destinée à permettre l'appui du boîtier dans une chandelle A,. délimitant un alvéoLe de réception dans un sommier de support du coeur B. Le pied 3 se termine à son extrémité inférieure par un doigt de centrage axial 5 et présente une série d'orifices ou lumières latérales 6, permettant au sodium de refroidissement du coeur de pénétrer à l'intérieur du pied et de circuler dans le boîtier 2 de l'assemblage, selon le sens vertical ascendant. Conformément à l'invention, l'assemblage considéré, quelle que soit sa fonction dans le coeur, notamment qu'il s'agisse d'un assemblage combustible, de protection neutronique, ou de commande, comporte une tête standard 7 dont le détail de réalisation apparaît plus clairement sur la Fig. 2. Comme on le voit sur cette figure, la tête standard des assemblages est montée à la partie supérieure et dans le prolongement axial du boîtier 2 et comporte un manchon cylindrique 8 dont la surface externe est rendue rugueuse par exemple par sablage, de manière à présenter un pouvoir réflecteur senslblement constant, quelle que soit l'incidence, pour des ultrasons émis par un apparell de mesure quelconque. Cette disposition permet de détecter de façon sûre la position anormale d'un assemblage par rapport à l'ensemble de ceux qui constituent le coeur, notamment lorsque l'assemblage en cause est mal engagé dans son logement délimité par les assemblages voisins, le manchon 8 émergeant au-dessus du niveau de ces assemblages.Ce manchon 8 se prolonge à sa partie supérieure par une portée conique 9, prolongée par une collerette cylindrique 10 se terminant par une autre portée conique 13. La géométrie de l'extrémité de la tête formée par l'ensemble portée 13-collerette 10-portée 9-manchon 8, est telle qu'elle permet d'éviter, lors du chargement d'un assemblage, les heurts sur la portée sphérique d'étanchéité 4 prévue à la base du boitier de l'assemblage, entre celuici et son pied de positionnement. Le manchon comporte une gorge circulaire interne 11, permettant la préhension de l'assemblage par un appareil de manutention (non représenté), apte à saisir cet assemblage pour sa mise en place ou son retrait dans ou hors du coeur. Enfin, le manchon 8 de la tête 7 comporte une série de trous transversaux 12, répartis à travers ce manchon et permettant de faire communiquer l'lnterleur et l'extérieur du boltier 2, ces trous ayant pour objet, tout en conservant un pouvoir réflecteur costal vls-à-vls des ultrasons quelle que soit leur incidence, d'autoriser un refroidissement convenable de la tête 7, notamment par convection naturelle, lorsque cette tête, soit par suite d'un mauvais positionnement, soit lors des manutentions de l'assemblage, émerge au-dessus du niveau du sodium liquide dans la cuve du réacteur. La tête standard selon l'invention présente différents avantages, et notamment celui d'assurer pour l'ensemble du coeur, y compris les assemblages contenant les organes de commande et de pilotage, un seul niveau de prise par l'organe de manutention. Par ailleurs, l'emploi d'une tête unique facilite les problèmes de fabrication. Enfin, la géométrie de la tête permet d'éviter de détériorer, lors du chargement d'un assemblage la portée sphérique d'étanchéité prévue à la base du boîtier de l'assemblage, entre celui-ci et son pied de positionnement. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS I. Assemblage de réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il présente une tete standard, identique pour tous les types d'assemblages entrant dans la réalisation du coeur du réacteur, ladite tete montée à la partie supérieure et dans le prolongement axial d'un boîtier creux allongé à section polygonale constituant le corps de l'assemblage, comportant un manchon cylindrique terminé par une portée conique et muni d'une gorge. circulaire interne pour la préhension de l'assemblage. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon cylindrique comporte une surface externe rugueuse, présentant un pouvoir réflecteur sensiblement constant vis-à-vls des rayonnements ultrasonores. 3. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête d'assemblage comporte des trous ménagés dans le manchon cylindrique pour autoriser le refroidissement de la tête par convection naturelle. 4. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portée conique du manchon cylindrique est prolongée par une collerette cylindrique, terminée elle-même par une seconde portée conique.