Brevet FR2424610A1 — publié le 19791123

La présente invention concerne un dispositif destiné à équiper les conteneurs utilisés au stockage et au transport de produits radioactifs en vue de rendre leur température homogène. Les conteneurs affectés au transport des combustibles irradiés sont de plus en plus conséquents afin de permettre de grouper ceux-ci en plus grande quantité dans le souci de réduire le nombre des transports. Ces combustibles irradiés dégagent une quantité de chaleur importante. Il est cependant intéressant de les maintenir à des températures aussi faibles que possible et égales pour tous les combustibles transportés dans un meme conteneur. Lorsque ceux-ci sont en nombre réduit, on les dispose de façon telle que chacun d'entre eux soit en contact ou en regard de la paroi d'échange interne du conteneur. Pour des conteneurs de volume plus important, il est nécessaire de disposer des combustibles dans des zones entièrement entourées d'autres combustibles. Le dispositif suivant ltinvention, permet dans des conteneurs réalisés de façon classique selon les techniques et tolérances de chaudronnerie habituellement pratiquées, de transmettre la chaleur du centre à la paroi du conteneur avec des gradients extrêmement faibles, le dit dispositif permettant en plus d'aménager la disposition des alvéoles en fonction du nombre,de la forme et des dimensions des combustibles radioactifs à transporter. Le dispositif, objet de l'invention, se compose en sa partie centrale d'une structure d'échange thermique, de deux patins d'appui d'extrémité et d'un élément de compression mécanique permettant d'assurer des pressions de contact permanentes des dits patins d'appui sur les parois internes du conteneur et de jouer le rôle de limiteur de pression en cas de dilatation. La structure-d'échEn- ge thermique peut être constituée de métaux de grande conductibilité tels que le cuivre par exemple, ou d'un élément sous vide contenant un liquide se vaporisant sous élévation de température puis se condensant au contact de la paroi à laquelle la dite température est transmise, le liquide retournant par capillarité vers la zone chaude.L'ensemble du dispositif ainsi constitué peut être garni d'ailettes pour accroître l'échange thermique avec le fluide utilisé à l'intérieur du conteneur air, gaz, oweau par exemple. Les dessins annexés illustrent, A titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, ainsi que diverses configurations d'alvéoles obtenues par la disposition d'une série de dispositifs à l'intérieur d'un conteneur. Ceus-ci représentent - en figure 1, une disposition courante de quatre barreaux de combustible dans un conteneur de faible capacité, - en gigure 2, la disposition de douze barreaux dans un conteneur équipé de dispositifs selon l'invention, - en figure 3, le détail d'un dispositif selon l'invention, - en figures 4, 5, 6, 7 et 8, quelques exemples de configurations géométriques des alvéoles d'un conteneur. Dans l'exemple illustré en figure i, et correspondant à une pratique jusqu'ici utilise, chacun des barreaux de combustible irradié 1 est encontact avec la paroi interne 2 du conteneur 3, l'échange thermique s'effectuant ainsi directement. Dans le cas d'un nombre plus élevé comme celui faisant l'objet de la figure 2, il ne peut etre envisagé de contact direct de chaque barreau avec la paroi d'échange. L'échange thermique du centre du conteneur vers l'extérieur s'effectue au moyen d'un certain nombre d'éléments unitaires 4 appelés dispositifs dans la présente description et disposés en croix en se superposant à intervalles réguliers sur la hauteur du conteneur.Chaque dispositif se compose d'une structure de transfert thermique 5 réalisée à partir d'un métal de grande conductibilité, tel que le cuivre par exemple ou composée d'un élément sous vide dans lequel un liquide assure le transfert des calories de la zone chaude à la paroi, la circulation s'effectuant selon un cycle comprenant les phases d'évaporation,de condensation et de retour par capillarité, du type CELODUC par exemple. Le dispositif peut, de plus, étre agarni d'ailettes dans le but d'accroitre 1'échange thermique avec le fluide contenu à l'intërieur du conteneur, air, gaz, ou eau par exemple. Uhe des extrémités de cette structure de transfert thermique est prolongée par un élément de compression mécanique 6, constitué par exemple d'un ressort de compression logé dans un fourreau 7, dans lequel s'ajuste coulissante l'ex- trémité de la structure de transfert thermique, lequel fourreau comporte un path. d'appui 8. L'autre extrémité de la structure de transfert thermique comporte également un patin d'appui identique 9. La surface d'appui limitée de ces patins permet d'assurer un parfait contact thermique avec la paroi interne du conteneur sans qu'il soit exigé pour ltexécution de celle-ci des tolérances excessives, ce contact continuant d'entre assuré dans son intégralité en présence de déformations accidentelles de la dite paroi. Chaque dispositif ou ensemble de dispositifs peut etre mis en place, par manipulation à distance à l'intérieur d'un conteneur, soit à l'étant pré-contraint pour titre ensuite libéré en compression sur les parois du conteneur à la place qui lui est assignée, soit à l'état libre la mise en appui des patins steffec- tuant par dilatation. Le ou les dispositifs sont placés de façon telle que chacun des barreaux irradiés soit en contact direct avec la structure d'échange thermique d'au moins un des dispositifs. La structure démontable ainsi réalisée a des effets très voisins de ceux obtenus par une structure qui aurait été soudée aux parois du conteneur ; par sa possibilité de démontage elle facilite la décontamination de l'intérieur du conteneur. bulle permet de plus de réaliser une configuration géométrique des alvéoles en fonction du nombre, de la forme et des dimensions des barreaux de combustibles à transporter.Les figures 4 à 8 illustrent quelques exemples possibles de configuration ; en particulier les figures 7 et 8 représentent ltemploi dans un conteneur de paroi interne cylindrique de plusieurs groupes de deux ou trois dispositifs étagésfet décalés angulairement, lesquels disposés tifs disposés dans chaque groupe selon des cordes parallèles sont reliés entre eux par des barres de liaison transversales 10 assurant une stabilité de positionnement en évitant tout risque de glissement des patins d'appui sur les parois sous l'effet des éléments de compression. L'invention ne se limite aucunement au mode de réalisation spécialement indiqué, mais elle admet toutes les variantes possibles à condition que cellesci ne soient pas en contradiction avec ltobjet de chacune des revendications annexées à la présente description. Le dispositif, objet de l'invention, peut titre utilisé dans tous les types de conteneurs destinés au stockage ou au transport de produits radioactifs ou de barreaux de combustible irradiés. il peut titre également utilisé pour le stockage de tous produits dégageant de la chaleur devant entre évacuée de l'intérieur vers l'extérieur d'un conteneur. - REVENDICaPIONS 1.- Dispositif démontable permettant de réaliser le cloisonnement intérieur de conten--urs destinés au transport de barreaux de combustibles irradiés en fonction de la forme de ceux-ci et de transmettre la chaleur du centre à la paroi des dits conteneurs avec des gradients extrêmement faibles, caractérisé en ce qu'il est constitué en sa partie centrale d'une structure d'échange thermique, de deux patins d'appui d'extrémité et d'un élément de compression permettant d'assurer des pressions de contact permanentes des dits patins sur les parois internes du conteneur et de Jouer le rôle de limiteur de pression en cas de dilatation. 2.- Dispositif selon la revendication i, caractérisé en ce que la structure d'échange thermique est constituée de matériaux de grande conductibilité. 3.- Dispositif selon la revendication f caractérisé en ce que la structure d'échange thermique est un élément sous vide dans lequel un liquide assure le transfert des calories de la zone chaude à la paroi du conteneur par circulation selon un cycle comprenant les phases itévaporation, de condensation et de retour par capillarité, du type CALODW par exemple. 4.- Dispositif selon la revendication t, caractérisé en ce que la structure d'échange thermique est garnie d'ailettes dans le but d'accroitre l'échange thermique avec le fluide air, gaz ou eau du conteneur. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure d'échange thermique est équipée à l'une de ses extrémitées d'un patin d'appui, l'autre extrémité de la structure étant montée coulissante dans un fourreau équipé lui-mme d'un patin d'appui, la mise en contact desdits patins sur les parois du conteneur etant assurée par un élément de compression interposé entre l'extrémité de la structure d'échange thermique et le fond du fourreau. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de compression est mécanique et assure les pressions de contact permanentes des patins d'appui sur les parois internes du conteneur au moyen d'un ressort de compression jouant le rôle de limiteur de pression en cas de dilatation. 7.- Conteneurs équipés d'un ou de plusieurs dispositifs selon la revendication 1, caractérisés en ce que les dits dispositifs sont disposés de façon à constituer des alvéoles correspondant au nombre, à la forme et aux dimensions des barreaux à transporter et de façon telle que chacun de ces barreaux soit en contact direct avec la structure d'échange thermique d'au moins un de ces dispositifs. 8.- Conteneurs cylindriques équipés de plusieurs groupes étagés et décalés angulairement comprenant chacun deux ou plusieurs dispositifs selon la revendi cation 1, disposés selon des cordes parallèlesF caractérisé en ce que ces dispositifs sont reliés entre eux par des barres de liaison transversales assurant une stabilité de positionnement évitant tout risque de glissement des patins d'appui sur la paroi interne du conteneur sous l'effet des éléments de compression.