Brevet FR2339938A1 — publié le 19770826

La présente invention est relative aux réacteurs nucléaires et concerne plus particulièrement un agencement de pièces internes situe dans la partie inférieure d'une cuve de réacteur, qui supporte les ensembles combustibles du noyau et qui assure une distribution uniforme du réfrigérant dans ceux-ci. On trouve dans un grand nombre de reacteurs nucléaires, une imposante structure de support du noyau et de guidage du courant de réfrigérant, telle qJ'une enveloppe cylindrique entourant le noyau du réacteur. Les ensembles combustibles qui constituent le noyau sont normalement supportés par une plaque inférieure de noyau perforée qui, elle-même, repose sur un rebord situé à l'ex trémité inférieure de l'enveloppe cylindrique de noyau. Les parties internes de la plaque inférieure de noyau sont normalement supportées par le bas par une pluralité de colonnes inférieures de support qui relient la plaque inférieure de noyau et les plaques de support inférieures perforées, lesdites plaques de support étant habituellement fixées à la partie inférieure de ladite enveloppe de noyau.L'extrémité supérieure de ltenveloppe de noyau repose sur un épaulement de la cuve de réacteur qui l'entoure. Deux plaques inférieures sont utilisées pour obtenir un écoulement de fluide de refroidissement relativement uniforme, pénétrant dans les ensembles combustibles du noyau,de manière à éviter un manque de réfrigérant et une surchauffe excessive des ensembles combustibles concernés. Pialheureusement, ltagencement à deux plaques est coûteux et compliqué et, de plus, nécessite un grand nombre d'opérations lors de l'assemblage. En outre, pour obtenir unerépartition uniforme de ltécoulement, la chambre secondaire située entre les plaques doit avoir une hauteur suffisante, normalement environ 90 centimètres et, ltenveloppe de noyau et la cuve de réacteur, qui l'un comme l'autre sont des sturctures massives à parois épaisses, doivent tenir compte de cette hauteur supplémentaire. Le but principal de la présente invention est donc de pouvoir réaliser un agencement inférieur de pièces internes qui supprime les inconvénients des réalisations antérieures tout en assurant une répartition uniforme de l'écoulement du réfrigérant dans le noyau du réacteur, La présente invention réside,en conséquence, en un réacteur nucléaire comprenant, à l'intérieur d'une cuve, un noyau constitue d'une pluralité d'ensembles combustibleF une enveloppe de noyau attachée à ladite cuve et entourant ledit noyau et une structure de support de noyau fixée au bas de ladite enveloppe et supportant les ensembles combustibles du noyau, caractérisé en ce que ladite structure de support de noyau est constituée par une seule plaque pourvue dtune pluralité de canaux pour le passage du réfrigérant du réacteur, percés verticalement à travers celle-ci à chaque localisation de support d'ensemble combustible, chacun des dits canaux ayant un moyen d'étranglement de section du côté entrée et une partie de plus grand diamètre en aval dudit moyen dl étranglement, de manière à créer une chute de pression prédéterminée lors du passage du réfrigérant pénétrant dans lesdits canaux et à obtenir un écoulement laminaire du réfrigérant quittant les dits canaux afin d'avoir une répartition uniforme du courant de réfrigérant dans les ensembles combustibles dudit noyau. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférée montrée, à titre d'exemple seulement, aux dessins annexés. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une cuve de réacteur nucléaire et des éléments internes logés dans ladite cuve, La figure 2 est une vue d'une coupe en élévation d'une partie d'un ensemble combustible nucléaire disposé sur la plaque inférieure de support de noyau du réacteur et, La figure 3 est une vue dune coupe en élévation d'une partie de la plaque de support du noyau. Â la figure 1, on a représenté une cuve de réacteur nucléaire 10 comportant une cloche de fond 12 de forme hémisphérique qui délimite une chambre de distribution inférieure 14 et un couvercle de cuve amovible 16. Une enveloppe de noyau 20 est suspendue dans la cuve en reposant sur un épaulement 18 de celle-ci et reporté la charge d'un noyau de réacteur 22 sur ladite cuve et sa structure de support. Le noyau de réacteur 22 comprend une pluralité d'ensembles combustibles allongés 24 reposant directement sur une plaque inférieure perforée 26, de forme générale circulaire, qui est attache à l'enveloppe de noyau 20 par des moyens tels qu'un cordon de soudure 28. Le courant principal de fluide de refroidissement du réacteur pénètre dans la cuve par plusieurs tubulures d'entrée 32, passe par une zone annulaire 34 comprise entre l'enveloppe de noyau 20 et la cuve 10, arrive dans la chambre inf'rieure l; et remonte ensuite a travers la plaque perforée 26 et le noyau 22 pour etre finalement évacuée par une pluralité de tubulures de sortie 36. Le fluide de refroidissement, en réfrigérant, absorbe des calories lors de son passage à travers le noyau nucléaire 22, les calories fournissant l'énergie thermique utilisée pour entraîner un ensemble wurbine-génératriee. Pour obtenir une répartition uniforme du fluide de refroidissement à itintérieur des ensembles combustibles, la plaque inférieure 26 est percee de part en part de canaux 30, ces derniers ayant des moyens d'étranglement 38 destinés à créer une chute de pression de l'autre côté de la plaque, ce qui assure une répartition uniforme du courant de fluide auxdits ensembles combustibles 24* Dans- la forme de réalisation préférée, quatre canaux 30 sont disposés en-dessous de chaque emplacement d'ensemble combustible 24.Bien que les moyens d'étranglement 38 soient représentés sous la forme dtun orifice cylindrique de plus petit diamètre prévu dans-lesdits canaux cylindriques 30, d'autres configurations peuvent être prévues pour lesdits moyens d'étranglement et pour lesdits canaux. Par exemple, une tubulure d'écoulement formant venturi ou une plaque percée d'une ouverture pourrait etre introduite dans les canaux 30. Il est toutefois préférable que la section transversale des canaux et des moyens d'étranglement soit circulaire, de manière à minimiser les soilicitations dans la plaque inférieure 26.Il faut noter ici que liutilisation d'une pluralité de canaux 30 de section relativement faible en-dessous de chaque ensemble combustible 24 assure une meilieure résistance mécanique de la plaque inférieure 26 qutun plus petit nombre de canaux de plus grande section. Du fait que la vitesse d'écoulement du fluide de refroidissement à l'intérieur des étranglements 38 est élevée, des zones cylindriques 40 de plus grand diamètre sont prévues en aval des orifices 38 pour réduire la vitesse d'écoulement du fluide de refroidissement avant que ce dernier soit dirigé vers ltentrée des ensembles combustibles 24. Par conséquent, les orifices 38 de plus petit diamètre sont situés à l'entrée des canaux 30. Lesdits orifices 38 sont, de préférence, précédés d'une partie conique 42 s'évasant vers le bas pour canaliser le fluide de refroidissement à Itintérieur des canaux 30. Il est donc évident que la présente invention fournit un agencement de support d'ensembles combustibles qui, tout en étant de conception simple assure une répartition uniforme du courant de fluide de refroidissement au noyau d'un réacteur nucléaire. En outre, pour une cuve donnée de réacteur, l'agencement permet une longueur de noyau active plus importante et du fait même une densité accrue de génération d'énergie. REVENDICATIONS 1. réacteur nucléaire dans la cuve duquel se trouve un noyau consistant en une pluralité d'ensembles combustibles, une envelop pe de noyau suspendue dans ladite cuve et entourant ledit noyau, et une structure de support de noyau fixée à la partie inférieure de ladite enveloppe de noyau et supportant les ensembles combustibles du noyau, caractérisé en ce que ladite structure de support de noyau consiste en une simple plaque pourvue d'une pluralité de canaux pour le passage du fluide- de refroidissement, s1 étendant verticalement à travers celle-ci à chaque emplacement de support d'un ensemble combustible, chacun desdits canaux ayant un orifice d'étranglement à son entrée et une zone de plus grand diamètre en aval dudit orifice, de manière que le fluide de refroidissement pénétrant dans lesdits canaux subisse une chute de pression pré- déterminée et que le courant de fluide de refroidissement quittant lesdits canaux soit laminaire dans le but d'assurer une répartition uniforme du courant de fluide de refroidissement à l'intérieur desdits ensembles combustibles dudit noyau. 2. Réacteur nucléaire suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'orifice d'étranglement des canaux est précédé d'une partie conique s'évasant jusqu'à ltentrée desdits canaux. 3. exacteur nucléaire suivant l'une des revendications 1 et 2,- caractérisé en ce que quatre canaux sont prévus à chaque emplacement d'ensemble combustible.