Brevet FR2325156A1 — publié le 19770415

La présente invention est relative à un assemblage de combustible nucléaire, comprenant au moins un faisceau d'aiguilles de combustible gainées, disposées suivant un réseau régulier dans une enveloppe canalisant Ilécoulement drun fluide réfrigérant circulant au contact des aiguilles, chaque aiguille portant, sur la majeure partie au moins de sa longueur, une entretoise en hélice fixant l'écartement minimum entre chaque aiguille et les aiguilles adjacentes ou l'enveloppe, des moyens prévus pour créer des pertes de charge localisées étant répartis régulièrement le long des sous-canaux latéraux délimités entre l'enveloppe et les aiguilles latérales du faisceau. On connatt déjà par le brevet français n 2. 115.003 au nom du Commissariat à l'énergie Atomique, un assemblage combustible de ce genre, ot les moyens créant les pertes de charge sont de préférence constitués par des fils continus, rapportes contre la surface interne de 11 enveloppe, ces fils étant disposés obliquement par rapport à l'axe des aiguilles, leur emplacement et leur inclinaison par rapport à cet axe étant tels que ces fils n'interfèrent pas mécaniquement avec les entretoises prévues sur les gaines des aiguilles. Grâce à ces dispositions, les débits du réfrigérant circulant dans les sous-canaux ménagés à la périphérie du faisceau d'aiguilles, entre celles-ci et la surface interne de l'enveloppe, sont sensiblement diminues par rapport aux débits qui s'écoulent dans les sous-canaux délimités par les aiguilles elles-m"emes, à l'intérieur du faisceau. La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux dispositions rappelées ci-dessus, permettant notamment d'éviter de rapporter sur la surface interne de l'enveloppe des organes additionnels, délicats à mettre en place sur toute l'enveloppe, compte tenu de leur inclinaison. Par ailleurs, l'emploi d'organes rapportés présente certains inconvénients en raison des contraintes susceptibles de se produire dans la liaison entre ces organes et l'enveloppe, par suite des déformations inévitables au cours du fonctionnement du réacteur, dues en particulier aux cycles thermiques et à l'effet des neutrons, ainsi que des risques de rupture de ces organes, engendrés par les vibrations, en raison de leur faible section. A cet effet l'assemblage combustible considéré se caractérise en ce que l'enveloppe canalisant l'écoulement du fluide réfrigérant, d'épaisseur constante, comporte un profil présentant des ondulations suaccessives, dont les parties en creux pénètrent dans les sous-canaux latéraux délimités entre l'enveloppe de guidage et les aiguilles périphériques du faisceau. L'invention combine ainsi un faisceau d'aiguilles paral lèles où chaque aiguille est séparée des aiguilles adjacentes et/ou de l'enveloppe externe par un fil entretoise enroulé en hélice sur les aiguilles d'une part, et une enveloppe externe présentant en section droite des ondulations successives dont les parties en creux pénètrent légèrement entre deux aiguilles périphériques adjacentes dans le faisceau. Avantageusement, l'enveloppe d'épaisseur constante se présente sous la forme d'un tube à section droite hexagonale. Selon une caractéristique particulière, les c8tés de ce tube sont ondulés sur toute leur hauteur, ledit tube étant obtenu par étirage. Sur la figure unique du dessin annexé, on a schématiquement représenté une vue en coupe et en perspective partielle d'un faisceau d'aiguilles, contenues à l'intérieur d'une enveloppe de guidage externe établie conformément à l'invention. Les aiguilles 10 incorporant un combustible nucléaire sont gainées d'acier inoxydable et disposées selon un faisceau à pas triangulaire régulier. Chacune de ces aiguilles comporte dans sa surface externe une entretoise 12, enroulée en hélice sur la gaine de cette aiguille et qui s'appuie sur les aiguilles adjacentes ainsi que sur la paroi d'une enveloppe 14, ouverte axialement, entourant la périphérie du faisceau.Ces entretoises permettent ainsi de ménager entre les aiguilles du faisceau des sous-canaux dans lesquels s'écoule lors du fonctionnement de l'assemblage combustible considéré, un fluide réfrigérant approprié, ces sous-canaux étant désignés par la référence 16 lorsqu'ils sont délimités par plusieurs aiguilles voisines à l'intérieur du faisceau et par la référence 18 lorsqu'ils sont bordés par des aiguilles périphériques et par une partie au moins de la surface interne de l'enveloppe 14. Conformément à l'invention, l'enveloppe 14 présente dans sa surface externe des ondulations continues 20, dont les parties en creux pénètrent dans les sous-canaux périphériques 18 de manière limiter la section de ces derniers. Ces ondulations permettent ainsi, en réduisant la section de ces sous-canaux, de créer des pertes de charge localisées convenablement réparties, de telle sorte que le refroidissement des aiguilles périphériques soit sensiblement diminué, afin de réaliser un meilleur équilibre des débits dans ces sous-canaux, avec un échauffement des aiguilles homogènes à travers l'ensemble du faisceau. En outre, cette disposition permet de diminuer le gradient c-irconférentiel de température créé sur les gaines des aiguilles périphériques et en conséquence de réduire les risques de ruptures de gaine susceptibles de se produire sur ces aiguilles. Toutes les aiguilles du faisceau et y compris les aiguilles périphériques, ménagent entre elles un même jeu initial, suffisant pour compenser les gonflements sous irradiation des gaines de ces aiguilles, tout en supprimant un refroidissement trop intense des aiguilles périphériques qui, en fonctionnement, ne dégagent pas une puissance thermique aussi grande que les aiguilles centrales dans le faisceau. REVENDICATIONS 1. Assemblage combustible, comprenant au moins un faisceau d'aiguilles de combustible gainées, disposées suivant un réseau régulier dans une enveloppe canalisant l'ecoulement d'un fluide réfrigérant circulant au contact des aiguilles, chaque aiguille portant, sur la majeure partie au moins de sa longueur, une entretoise en hélice fixant l'écartement minimum entre chaque aiguille et les aiguilles adjacentes ou l'enveloppe, caractérisé en ce que l'enveloppç canalisant l'écoulement du fluide réfrigérant, d'épaisseur constante, comporte un profil présentant des ondulations successives, dont les parties en creux pénètrent dans les sous-canaux latéraux délimités entre l'enveloppe de guidage et les aiguilles périphériques du faisceau. 2. Assemblage combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondulations s'étendent sur toute la hauteur de l'enveloppe. 3. Assemblage combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enveloppe se présente sous la forme d'un tube a section droite hexagonale.