Brevet FR2440600A1 — publié le 19800530

La présente invention se rapporte à un panier de stockage en piscine pour élément combustihle de réacteur nucléaire. On sait que les éléments combustibles que l'on extrait des réacteurs nucléaires doivent, entre le moment qui sépare leur défournement du réacteur du début des opérations de retraitement du combustible, séjourner dans ns une piscine de désactivation durant le temps nécessaire pour que leur taux de radioactivité décroisse et atteigne à nouveau un seuil qui permette leur traitement ultérieur.De façon connue, de tels éléments sont stockés dans des piscines remplies d'eau, l'eau jouant à la fois le ralle de réfrigérant circulant autour des éléments combustibles qui ont tendance à-s'echauffer spontanément sous l'action de la radioactivité, et le rôle d'absorbant des radiations, ce qui permet au personnel de se déplacer sans danger aux abords de la surface de la piscine pour les différentes manoeuvres nécessaires. Les figures 1 et 2 ci-jointes illustrent un exemple de réalisation d'un tel panier de stockage d'un type connu, entierement métallique, et permet de faire comprendre les défauts inhérents à ce mode de réalisation, défauts que l'invention permet précisément de supprimer. Sur la figure 1, on voit, enfermée dans un boîtier 1, une structure composée d'un certain nombre d'alvéoles 2 de forme parallélépipédique carrée s'étendant sur toute la hauteur du panier. Un fond 3 soudé a la partie inférieure comporte un certain nombre d'orifices tels que 4 permettant l'entrée de l'eau de la piscine dans le casier métallique et les différents alvéo- les. Des barres de supportage 5 sont prévues pour limiter 1' en f ncement vers le bas des éléments combustibles tels que 6 introduits dans chacun des alvéoles 2. La figure 2 qui montre en vue à plus grande échelle deux alvéoles 2 de la structure de la figure 1, permet de comprendre le détail de réalisation d'un assemblage complet. Les différents alvéoles 2 sont réalisés matériellement par l'empî- liement d'un certain nombre de pièces telles que 7 ayant la forme d'un tube ouvert de section carrée. Les tubes sont soudés entre eux ou sur le caisson 1 par points repérés 8 sur le dessin ; les bandes 9 de la partie ouverte au tube 7 sont soudées sur la partie pleine 7a de l'alvéole voisin en des points tels que 8a.Sur cette structure ainsi representee on voit que toutes les parois 10 de jonction entre deux alvéoles 2 consécutifs sont doubles, que des recouvrements existent et qu'à chaque sommet 11 entre quatre alvéoles 2 se rencontrent ainsi quatre tôles qui délimitent également un orifice central non obturé ; par ailleurs, les soudures 8 et 8a n'étant que ponctuelles, il peut toujours en résulter la longue certaines déformations, au moins sur les bords des pièces assemblées et par conséquent des inégalités ou des interstices sur la surface qui rendent celle-ci extremement réceptrice aux débris radioactifs qui se détachent des dif fervents éléments combustibles au cours de leur désactivation. C'est pourquoi-un panier de stockage conforme aux réalisations des figures 1 et 2 subit, après un certain temps d'emploi en piscine, une oontamination très importante due au mauvais état de surface de ce type de matériel et à l'impossibilité pratique de les nettoyer complètement. Même un lavage å l'aide d'un jet d'eau acide, sous une pression de 200 bars comme on le pratique habituellement, ne parvient ,oas assurer la décontamination d'un tel panier. Pour remédier à cet inconvénient grave, on pourrait songer à supprimer toutes les aspérités de la surface interne du panier en réalisant celui-ci par assemblage de tôles simples, lisses et planes, que l'on souderait sur toute leur longueur. Lte telle structure est malheureusement impossible à réaliser en raison de la longueur de ces paniers qui atteint et dépasse méme dans certains cas 70 cm. La présente invention a précisément pour objet un panier de stockage d'éléments combustibles qui permet de s'affranchir des inconvénients qui viennent d'être rappelés tout en présentant de surcroît un certain nombre d'avantages non négligeables. Ce panier de stockage, du genre de ceux qui sont constitués d'un casier métallique d'alvéoles parallélépipé- diques juxtaposés, se caractérise en ce que les parois latérales de chaque alvéole sont planes et lisses à l'exclusion de tout recouvrement ou aspérité et en ce que des ajourements pratiqués dans lesdites parois assurent la communication entre les différents alvéoles et s'étendent sur la majeure partie de la hauteur du panier de façon à restreindre au minimum requis par la résistance mécanique la longueur des soudures d'assemblage des différentes pièces aux extrémités du panier. Dans la structure du panier de stockage selon l'invention ainsi définie, on a supprimé pratiquement toutes les causes de contamination possibles des paniers de l'art antérieur et ceci grâce, d'une part, à l'utilisation de telles planes et lisses sans aucun recouvrement et, d'autre part, au fait qu'il ne subsiste plus des soudures qu'aux deux extrémités haute et basse de chaque arête, lesquelles s'étendent sur environ 5 om de hauteur et sont faites sous argon à la torche de façon à obtenir un état de surface absolument lisse. Par ailleurs, les évidements ainsi constitués permettent une bien meilleure circulation de l'eau de refroidissement lors de l'immersion du panier de stockage dans une piscine.On obtient donc ainsi d'un seul coup deux avantages notables à savoir la suppression des recouvrements et aspérités et une possibilité de refroidissement accrue par passage de l'eau à travers les différents alvéoles du panier. Selon l'invention, les ajourements pratiqués dans les parois de chaque alvéole peuvent entre réalisés principalement selon deux modes de mise en oeuvre particuliers. Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, les faces latérales de chaque alvéole sont constituées d'une seule tôle plane et lisse, à l'exclusion de tout recouvrement ou aspérité, et les zones entourant les arêtes de chaque paral Iélépipède constituant les différents alvéoles sont ajourées sur la majeure partie de leur longueur, les portions extrêmes supérieure et inférieure de ces arêtes étant constituées de soudures assurant la liaison des différentes tôles entre elles autour de chaque arête. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, les ajourements occupent la zone centrale des faces de chaque alvéole et les arêtes desdits alvéoles sont constituées par des profilés à angle droit, les différents profilés d'un même alvéole étant reliés entre eux, deux à deuxl a leurs extrémités inférieure et supérieure par quatre pattes de liaison auxquelles ils sont soudés par une ligne de soudure lisse et sans aspérité. Les deux modes de mise en oeuvre précédents diffèrent par conséquent essentiellement par l'emplacement des ajourements de mise en communication des différents alvéoles qui sont situés autour des arêtes dans le premier cas et au milieu des faces dans le second. Ces deux modes de réalisation sont équivalents, mais présentent chacun des avantages spécifiques pour certaines formes particulières d'éléments combustibles a stocker. C'est ainsi que le premier mode convient bien, par exemple, au stockage de barreaux cylindriques lisses, alors que le second mode est plus approprié, par exemple, au cas de barreaux munis de quatre ailettes longitudinales a 900 l'une par rapport à l'autre. Selon une autre caractéristique de l'invention, les alvéoles sont ouverts a leur partie inférieure et des barres de supportage sont prévues à la base de chaque rangée de ces mêmes alvéoles pour y retenir les éléments combustibles en cours de stockage. Dans un exemple de mise en oeuvre spéciale- ment interessant, lesdites barres de supportage sont montées au travers d'un certain nombre d'orifices percés dans les parois des alvéoles et dont la section est supérieure à celle des barres pour permettre ainsi la décontamination facile de ces orifices dans lesquels pourraient s'insérer certains détritus radioactifs au cours de la vie du panier. Enfin, il est utile de prévoir un entourage du casier métallique proprement dit par une structure de maintien située à sa périphérie et qui comporte deux ttles plus épaisses reposant sur des tiges d'appui et de rigidification situées a la base du panier. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre donné à titre illustratif et non limitatif. Cet exemple sera décrit en se référant aux figures 3 et 4 sur lesquelles on voit en coupe élévation, une perspective cavalière partiellenent arrachée d'un panier de stockage en piscine pour élément combustible de réacteur nucléaire, réalisé conformement à la présente invention. - la figure 3 décrit le premier mode de mise en oeuvre de l'invention - la figure 4 décrit le deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention. Sur la figure 3, on retrouve les éléments de l'art antérieur à savoir le boîtier métallique 1 et les alvéoles 2 qui sont ici parallélépipédiques à base carrée constituant un casier métallique régulier. Conformément à l'invention, chacun des casiers 2 est constitué de parois telles que 12 qui ne comportent qu'une seule têle plane et lisse à défaut de tout recouvrement, même partiel. Les arêtes de chaque alvéole sont pourvues d'un ajourement 13 sur la majeure partie de leur longueur à l'exception de la partie supérieure 14 et de la partie inférieure 15 d'une hauteur moyenne de l'ordre de quelques centimètres qui se compose d'une ligne de soudure lisse et sans aspérité faite sous argon à la torche. Cette réalisation convient bien au stockage d'éléments combustibles 6 ayant la forme de barreaux cylindriques lisses. La structure ainsi décrite est complétée par deux tales d'entourage 16 et 17 dont la première se confond avec le boîtier 1, reposant respectivement sur des tiges de rigidification et d'appui 18 et 19 s'étendant sur toute la périphérie de la base du panier de stockage. A sa partie inférieure, ce dernier est owert et des orifices 4 sont percés dans les tôles 16 et 17 pour permettre l'entrée et la libre circulation de l'eau de refroidissement de la piscine. Enfin, des barres de supportage 20 sont montées au travers d'orifices 21 perces dans les différentes tôles constituant les parois des alvéoles de manière à ce que les éléments ocmbustibles soient retenus à une certaine hauteur dans leurs alvéoles correspondants. Comme indiqué précédemment, les orifices 21 ont une section supérieure à celle des barres de supportage 20. Le panier de stockage pour élément combustible ainsi décrit répond parfaitement aux impératifs de décontamination et peut être nettoyé sans problème par un simple jet d'eau sous pression additionné d'un peu d'acide. I1 est généralement réalisé comme les paniers de stockage de l'art antérieur en acier inoxydable. La fabrication d'un tel panier peut intervenir de toute manière classique oonnue, par assemblage de tôles de dif férentes -formes qu'il suffit de souder aux arêtes supérieure et inférieure 14 et 15.A titre d'exemple non limitatif, on peut par exemple réaliser toutes les parois métalliques parallèles a l'une des deux directions à l'aide de tôles uniques munies d'ajourements régulièrement espacés, puis venir souder au niveau de l'axe de chaque espacement des tôles unitaires (ayant les dimensions d'un côté d'un alvéole du casier) ayant le profil requis, qu'il suffit de souder pour constituer alors le casier métallique proprement dit ; selon une autre méthode de fabrication, on peut envisager de construire l'ensemble du casier métallique en assemblant des tôles unitaires de forme rectangulaire échancrées sur la majeure partie de leurs deux ctés longitudinaux opposés puis en les soudant après les avoir mises en place dans une structure de maintien ; on peut enfin assembler par exemple des systèmes variés de tôles pliées en zig-zag. Dans la réalisation de la figure 4, les arêtes des alveoles sont constituées par des profilés å angles droits 22 et des pattes de liaison 23 soudées aux profilés sur quelques centimètres de hauteur à chaque extrémité du panier, permettant de constituer les alvéoles proprement dits munis des ajourements tels que 24 situés au milieu des faces latérales. quatre pattes de liaison 23 sont nécessaires à chaque extrémité de chaque alvéole. La réalisation de la figure 4 est spécialement bien adaptée au stockage d'éléments tels que 25, munis d'ailettes à angle droit telles que 26 qui s'engagent facilement dans les arêtes des alvéoles qui servent de moyens de centrage. REYENDICATIONS 1. Panier de stockage d'éléments combustibles de réacteur nucléaire en piscine, du genre de ceux qui sont constitués d'un casier métallique d'alvéoles parallélépipedi- quels juxtaposés, caractérisé en ce que les parois latérales de chaque alvéole sont planes et lisses à l'exclusion de tout recouvrement ou aspérité et en ce que des ajourements prati qués dans lesdites parois assurent la communication entre les différents alvéoles et s'étendent sur la majeure partie de la hauteur du panier, de façon a restreindre au minimum requis par la résistance mécanique la longueur des soudures d'assemblage des différentes pièces aux extrémités du panier. 2. Panier de stockage d'éléments combustibles selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois latérales de chaque alvéole sont constituées d'une seule tôle plane et lisse, à l'exclusion de tout recouvrement ou aspérité, et en ce que les zones entourant les arêtes de chaque parallélépipède constituant les differents alvéoles sont ajourées sur la majeure partie de leur longueur, les portions extrêmes supérieure et inférieure de ces arêtes étant constituées de soudures assurant la liaison des différentes tôles entre elles autour de chaque arête 3.Panier de stockage selon la revendication 1, carac térisé en ce que les ajourements occupant la zone centrale des faces de chaque alvéole, les arêtes desdits alvéoles sont constituées par des profilés à angle droit, les différents profilés d'un même alvéole étant reliés entre eux, deux à deux, à leurs extrémités inférieure et supérieure par quatre pattes de liaison auxquelles ils sont soudés par une ligne de soudure lisse et sans aspérité. 4. Panier de stockage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le casier proprement dit est entouré, à sa périphérie, d'une structure de maintien comportant deux tales d'entourage reposant sur des tiges d'appui et de rigidification. 5. Panier de stockage-selon l'une quelconque des revendications 1à 3, caractérisé en ce que les alvéoles étant ouverts à leur partie inférieure, des barres de supportage sont prévues à la base de chaque rangée d'alvéoles pour y retenir les éléments combustibles stockés. 6. Panier de stockage selon la revendication 5, carac térisé en ce que lesdites barres de supportage sont montées au travers d'orifices percés dans les parois des alvéoles et dont la section est supérieure a celle des barres pour permettre la décontamination facile de ces orifices.