Brevet FR2435108A1 — publié le 19800328

La présente invention concerne un bassin de stockage pour éléments combustibles épuisés provenant des réacteurs nucléaires à eau légère, qui est rempli d'un fluide de refroidissement et contient des châssis de stockage pair éléments combuatibles immobilisés sur le fond du bassin et permet- tant la libre entrée du fluide de refroidissement. Ces bassins dc stockage appartiennent & à l' état actuel de la technique et font pratiquement partie de chacune des centrales nucléaires érigées jusqu' présent.Ils ont pour fonction de protéger le milieu environnant contre le rayonnement des éléments com- bustiblesépuisés et, en outre, de dissiper la chaleur rEsi- duel le encore assez considérable au début. Les parois de ces bassins de stockage sont en béton massif et ils sont normale- ment remplis d'eau à laquelle on mélange éventuellement encore de l'acide borique pour l'absorption des neutrons. Les éléments combustibles à stocker dans ces bassins doivent être facilement interchangeables, mais ils ne peuvent jamais former un assemblage critique. A cette fin, on place les divers éléments combustibles dans des chSssis dits Nde stockage" dans lesquels on prévoit une chambre de réception en forme de puits pour chaque élément individuel. Ces chSs- sis de stockage sont installés pour un certain nombre d'élé mentis coibustibles,64 par exemple, disposés en carrés. Pour donner une idée de l'ordre de grandeur d'un bassin de stockage, on indiquera que dans un bassin pour un réacteur à eau pressurisée de 1300 MW, on peut stocker temporairement 768 éléments combustibles, ce qui signifie qu'un tel bassin est équipé de 12 chissis de stockage de 64 elements combustibles chacun. Ces châssis sont rendus solidaires du fond par des pieds, afin que l'eau du bassin, servant de fluide de refroidissement, puisse pénétrer, par en dessous, dans les éléments combus- tibles rnis en place et s'écouler vers le haut, à mesure qu'elle 5 t chauffe Il ressort de ces brèves explications concernant le grand nombre d'éléments combustibles que de grandes masses sont disposées dans un châssis de stockage de ce genre. La construction de ces châssis ne présente aucun problème particulier aussi longtemps qu'un bassin de stockage de ce type se trouve dans des zones à l'abri des tremblements de terre, mais on doit cependant, même pour des zones sûres, fournir très fré- quement la preuve de la situation à cet égard.Comme on doit toutefois installer des centrales nucléaires même dans des endroits exposés aux tremblements de terre, le problème se pose de trouver un mode de construction résistant aux secousses sismiques, non seulement pour la centrale même, mais aussi pour le bassin de stockage et les châssis qu'il contient. Les secousses sismiques horizontales donnent lieu à des forces de même direction qui ont les conséquences ci-dessous - en l'absence d'un blocage sur le fond du bassin, les châssis de stockage glissent et endommagent aussi bien le re vêtement du fend que chacune des parois latérales et se dété- riorent mutuellement - dans le cas du blocage au moyen d'entretoise (situation actuelle), les chSssis peuvent se soulever ct même se d- verser et soumettre leur construction à des efforts relativement élevés, de sorte que la sécurité de leur position n'est plus garantie g - dans le cas d'une immobilisation complète sur le fond au moyen de boulons, les forces qui se manifestent et qui se propagent dans la construction sont plus importantes encore. On pourrait très bien imaginer une forme de construction des châssis de stockage présentant une stabilité appropriée, mais elle entraînerait une forte dépense en matériaux, indépendamment du fait qu'un ancrage particulièrement stable dans le fond du bassin de stockage empêcherait la pénétration du fluide de refroidissement dans les divers éléments combustibles stockés. Le problème se pose donc d'éliminer cette difficulté par une structure spéciale des châssis dans le bassin de stockage, sans introduire en même temps des tensions particulières dans l'ensemble du bassin, même pendant l'exploitation normale. Selon l'invention, le problème a été résola en reliant les châssis de stockage pour éléments combustibles épuisés, à proximité de leur bord supérieur, à la paroi du bassin de stockage, par des éléments d'appui horizontaux agissant comme corps rigides vis-à-vis de brèves secousses horizontales, mais cédant, en revanche longitudinalement sous les sollicitations ne s'exercent que lentement. De préférence, ces élé mentis d'appui consistent en cylindres dont la chambre fermée par le piston est remplie de fluide de refroidissement et i- se en communication avec l'intérieur du bassin par une conduite tubulaire de faible diamètre, ou capillaire, dont la longueur est réglable.Les éléments d'appui sont en outre maintenus de force et 8 'articulent sur le châssis de stockage, d'une part, et sur la paroi du bassin, d'autre part, Dans le cas où plusieurs éléments d'appui sont prévus dans le bassin, il est avantageux de les disposer aussi entre les divers châssis. L'invention sera expliquée de façon plus détaillée en se reportant aux figures 1 et 2 du dessin annexé. La figure 1 montre la position d'un chassies de stockage dans une section du bassin pour éléments combustibles, qui permet de voir la disposition d'un élément d'appui. La figure 2 représente schématiquement la structure d'un élément d'appui de ce type. Le bassin de stockage pour éléments combustibles est représenté en coupe dans la figure 1 et porte le numéro de re férence 1. Dans ce bassin, se trouve un châssis de stockage 2 dont la structure 21 du fond est reliée au fond du bassin par des pieds 22. Des éléments ccbbustibles 3 sont disposés à l'intérieur du châssis 2. Comme indiqué, le chtssis de stockage 2 peut prendre la forme d'une charpente en profilés, avec une plaque ajourée dans le haut et une dans le bas. Selon l'invention, des éléments d'appui 4 sont fixés par des articulations à la plaque ajourée supérieure 23. Une fixation similaire est prévue dans la paroi même (il) du bassin. En principe, les éléments d'appui consistent en un cylindre 41 dans lequel un piston 42 coulisse en maintenant l'étan- chéité. A l'extrémité de la tige du piston, se trouve un oeillet annulaire 43 destiné à la fixation articulée à la plaque ajourée 23 du châssis de stockage L'oeillet annulaire 44 prévu sur le cylindre sert à la fixation articulée dans la paroi du bassin. Il est prévu, pour la communication de la chambre fermée 46 du cylindre avec l'extérieur, une conduite tubulai r 45, ae faible diamètre, dont on peut régler la résistance à l'écoulement par un choix approprié du diamètre intérieur ou de la longueur, par exemple.Il va de soi que cette com- munication pourrait ausi être établie dans le piston 42. L'efficacité de ce dispositif est telle que de fortes secousses de courte durée sont absorbées par ce systère d'appui, car le fluide de refroidissement, de l'eau, par exemple, se trouvant dans la chambre intérieure 6 ne peut pas s'échap- per vers l'extérieur d'une manière suffisaent rapide par le capillaire 45.En revanche, si des modifications, telles que des dilatations thermiques par exemple, se produisent lentement, l'espacement des deux articulations 4j et 44 se règle automatiquement, car le fluide de refroidissement présent dans la chambre 46 dispose d'un temps suffisant pour permet- tre, par le capillaire 45, une compensation correspondante de la variation de position du piston 42. ER raison de la fixation articulée de l'élément d'appui au châssis de stockage, d'une part, et à la paroi du bassin d'autre part, on empêche dans la plus large mesure l'apparition de tensions dans les parties intéressées de la construction. Comme déji indiqué en commençant, ce mode d'appui permet, pour ainsi dire, une construction légère des châssis de stockage qui peuvent, malgré cela, absorber sans dommages les forces horizontales extrêmement élevées qui se ranifestent en cas de tremblement de terre. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1.- Bassin de stockage pour éléments combustibles épuisés provenant des réacteurs nucléaires à eau légère, qui est rempli d'un fluide de refroidissement et contient, installés sur le fond, des châssis de stockage pour éléments combustibles, permettant la libre entrée du fluide de refroidissement, caractérisé en ce que les chSssis (2) de stockage pour éléments combustibles sont attachés à la paroi du bassin de stockage, à proximité de leur bord supérieur, par des éléments d'appui (4) horizontaux qui agissent comme des corps rigides vis-à-vis des forces horizontales se manifestant par des secousses de courte durée, ais en revanche, cèdent, sui vant leur axe longitudinal, devant les charges s'exerçant lentement. 2.- Bassin de stockage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'appui (4) consistent en un piston (42) coulissant dans un cylindre (41), en ce que la chambre (46) du cylindre, remplie du fluide de refroidisse- ment et fermée par le piston (42), est en communication avec l'intérieur du bassin par un conduit tubulaire (45), de diamètre réduit, ou capillaire, dont la longueur est réglable, et en ce que les éléments d'appui (4) sont attachés de force, par une articulation, au châssis de stockage (2), d'une part, et à la paroi (11) du bassin, d'autre part. 3. - Bassin de stockage suivant l'une quelconque des re vendications 1 et 2, caractérisé en ce que Il éléments d'appui (4) ne sont pas placés seulement vis-à-vis de la paroi (il) du bassin, mais quand il existe plusieurs châssis de stockage (2), on eut prévoit aussientre ceux-ci.