Brevet FR2459534A1 — publié le 19810109

La présente invention se rapporte aux assemblages combustibles de réacteurs nucléaires par exemple du type re- froidi par eau ordinaire PWR, dans lesquels le combustible proprement dit, réparti en un grand nombre de crayons unitaires, est groupé en des faisceaux autonomes constituant chacun un assemblage de combustible. Un tel assemblage compor- te de façon connue et schématiquement deux plaques d'extrémité inférieure et supérieure réunies entre elles par des tubes guides creux pouvant servir notamment à l'introduction de bar- res de commande ou de dispositifs de mesure. Sur ces diffé- rents tubes guides sont fixées généralement des grilles d'es- pacement pouvant parfois coulisser librement autour desdits tubes guides et dans lesquelles sont fixés, à l'aide de systè- mes à ressort, les crayons combustibles unitaires. D'une manière courante également, les plaques d'ex- trémité sont en acier inoxydable et les tubes guides sont en alliage zircaloy perméable au flux de neutrons qui les traver- se. En raison de l'impossibilité pratique de souder le zircaloy sur l'acier inoxydable, on a réalisé jusqu'à ce jour les fixations des tubes guides sur les plaques d'extrémité en acier inoxydable à l'aide de systèmes d'emmanchement à force possédant des ondulations destinées à éviter le glissement longitudinal du tube dans son support. Toutefois, les disposi- tions de ce genre résistent très mal aux dilatations diffé- rentielles entre les différents éléments de la liaison lorsque le réacteur monte en température; ces dilatations amènent presque infailliblement des déformations, aussi bien diamétrales que longitudinales, qui finissent par compromettre la qualité de la liaison au bout d'un temps relativement court de fonctionnement. La présente invention a pour objet un procédé de fixation d'un tel tube de guidage sur la plaque d'extrémité d'un assemblage combustible nucléaire, qui permet d'assurer une jonction durable et solide à l'aide de moyens particu- B 6683-3 AM lièrement simples et de mise en oeuvre facile. Ce procédé se caractérise essentiellement par la succession des étapes suivantes: - On emboîte l'extrémité préalablement expansée du tube de guidage autour d'un manchon jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre un premier épaulement externe dudit manchon; - On recouvre ladite extrémité d'une virole mise en place en force et enserrant le tube contre le manchon, puis on sou- de l'extrémité supérieure de ladite virole, au-dessus dudit premier épaulement externe, audit manchon; - on introduit l'ensemble manchon, tube, virole, dans un orifice prévu à cet effet dans la plaque d'extrémité et comportant un épaulement, jusqu'à ce qu'un deuxième épau- lement externe du manchon vienne en butée sur ledit épaulement de l'orifice de la plaque d'extrémité; - on soude la partie supérieure du manchon à la partie supé- rieure de l'orifice de la plaque d'extrémité de l'assem- blage. Ainsi qu'on le voit, le procédé objet de l'invention réalise une liaison rigide du tube de guidage en zircaloy sur la plaque d'extrémité de l'assemblage en acier inox en évitant toute dilatation différentielle entre les éléments de la liai-- son tant au point de vue de la déformation diamétrale que de la déformation dans le sens longitudinal, du fait même que les différents composants de la liaison sont montés en butée les uns contre les autres et2que des soudures assurent leur fixa- tion définitive. L'inventiona également pour objet un dispositif de fixation d'un tube de guidage sur la plaque d'extrémité d'un assemblage combustible de réacteur nucléaire caractérisé en ce qu'il comprend: - un manchon muni de deux épaulements externes; - une virole montée en force sur ledit manchon, soudée à celui-ci et enserrant l'extrémité expansée du tube de gui- dage emboîtée sur ledit manchon jusqu'au premier épaule- ment externe; 2459534 - un orifice de la plaque d'extrémité muni d'un épaulement dans lequel est logé ledit manchon dont le deuxième épau- lement vient en butée sur l'épaulement de la plaque supé- rieure, l'extrémité supérieure dudit manchon étant soudée à la partie supérieure de l'orifice de la plaque d'extré- mité de l'assemblage. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de fixation d'un tube de guidage d'un assemblage combustible sur la plaque d'extrémité de cet assem- blage, description qui sera faite en se référant à la figure unique ci-jointe. Sur cette figure unique, on a représenté un tube de guidage 1 en zircaloy et la plaque d'extrémité 2 en acier inoxydable d'un assemblage combustible de réacteur nucléaire du type PWR. Conformément à l'invention, le tube de guidage 1 est serti à force entre un manchon 3 en acier inoxydable et une virole 4 également en acier inoxydable. Le manchon 3 comporte sur sa surface externe deux épaulements, l'un en position basse référencé 5, l'autre en position haute référencé 6. La plaque supérieure d'extrémité 2 comporte un certain nombre d'orifices 7 dont un en particulier, l'orifice 7a, la traver- sant de part en part et possédant à sa partie basse un épaule- ment 8. Le procédé de fixation du tube de guidage 1 sur la plaque supérieure d'extrémité 2 comporte les étapes suivantes. On commence d'abord par emboîter l'extrémité supé- rieure 9 expansée du tube 1 autour de la partie inférieure du manchon 3 jusqu'à ce que l'extrémité supérieure du tube 1 vienne en butée contre l'épaulement 5 dudit manchon 3. On vient ensuite recouvrir l'ensemble par la virole 4 en acier inoxydable de façon à sertir à force l'extrémité 9 du tube 1 entre le manchon 3 et la virole 4, cette opération de mise en place de la virole 4 étant faite par exemple à l'aide d'un *-W. pousseur à vis. La virole 4 est ainsi emmanchée sur le manchon 3 jusqu'au voisinage de son deuxième épaulement supérieur 6 et finalement soudée sur ledit manchon 3 par une soudure annulai- re 10. A ce moment, le tube 1, le manchon 3 et la virole 4 forment un tout solidaire que l'on introduit dans l'orifice 7a de la plaque supérieure d'extrémité 2, jusqu'à ce que le deuxième épaulement externe 6 du manchon 3 vienne en butée contre l'épaulement 8 de l'orifice 7a de la plaque supérieure d'extrémité 2. Lorsque ceci est réalisé, l'extrémité supérieu- re du manchon 3 affleure à la surface de la plaque supérieure d'extrémité 2 et un cordon de soudure 1l de forme annulaire permet de fixer le manchon 3, c'est-à-dire en même temps le tube 1 et la virole 4 à la plaque supérieure 2 d'extrémité. Il est facile de voir que le dispositif de liaison ainsi réalisé assure avec une fiabilité totale la fixation du tube 1 à la plaque 2 en s'opposant à toute déformation de ce dernier dans le sens longitudinal du fait des différents épau- lements qui limitent les déplacements possibles et-réciproques des pièces en présence et dans le sens diamétral par le fait que la virole 4 également fixée au manchon 3 recouvre totale- ment la partie supérieure expansée du tube de guidage 1. REVENDICATIONS - 1. Procédé de fixation d'un tube de guidage en zir- caloy d'un assemblage combustible de réacteur nucléaire à la plaque d'extrémité en acier dudit assemblage, caractérisé par la succession des étapes suivantes: - on emboîte l'extrémité préalablement expansée du tube de guidage autour d'un manchon jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre un premier épaulement externe dudit manchon; - on recouvre ladite extrémité d'une virole mise en place en force et enserrant le tube contre le manchon, puis on sou- de l'extrémité supérieure de ladite virole, au-dessus du- ditpremier épaulement externe, audit manchon; - - on introduit l'ensemble manchon, tube, virole dans un ori- fice prévu à cet effet dans la plaque d'extrémité et com- portant un épaulement, jusqu'à ce qu'un deuxième épaule- ment externe du manchon vienne en butée sur ledit épaule- ment de l'orifice de la plaque d'extrémité; - on soude la partie supérieure du manchon à la partie supé- rieure de l'orifice de la plaque d'extrémité de l'assem- blage. 2. Procédé de fixation d'un tube de guidage en zir- calloy d'un assemblage combustible de réacteur nucléaire du type PWR à la plaque d'extrémité en acier dudit assemblage, caractérisé en ce qu'il comprend: - un manchon muni de deux épaulements externes; - une virole montée en force sur ledit manchon, soudée à celui-ci et enserrant l'extrémité expansée du tube de gui- dage emboîtée sur ledit manchon jusqu'au premier épaulement externe; un orifice de la plaque d'extrémité muni d'un épaulement dans lequel est logé ledit manchon dont le deuxième épau- lement vient en butée sur l'épaulement de la plaque supé- rieure, l'extrémité supérieure dudit manchon étant soudée à la partie supérieure de l'orifice de la plaque d'extré- mité de l'assemblage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que là virole et le manchon sont en acier inoxydable.