Brevet FR2465297A1 — publié le 19810320

La présente invention a pour objet une grille d'espacement pour éléments combustibles de réacteurs nu- cléaires. De telles grilles ont pour rôle de réaliser l'espacement d'un faisceau d'élémentscombustibles nucléaires dans un assemblage de réacteur nucléaire, ces éléments devant être maintenus parallèles entre eux et selon un réseau déterminé, en assurant en outre un appui élastique de ces Cléments selon différentes régions-successives répartiJes selon leur longueur afin, en particulier, d'évi- ter leur vibration sous l'effet de la circulation d'un m!lieu liquide de refroidissement s'écoulant à leur contact.. On connait déjà de nombreuses réalisations de grilles d'espacement du genre décrit ci-dessus, notamment constituées au moyen d'un montage formé de deux familles de toles minces ajourées, respectivement parallèles dans chaque famille, et perpendiculaires d'une famille à l'autre, ces tôles étant échancrées à intervalles réguliers de façon à permettre leur emboîtement mutuel, en délimitant ainsi des alvéoles de section carrée, traverses chacun par un élément combustible du faisceau. Poux assurer l'appui élas- tique requis sur ces crayons, les tô1es sont conlvenable-mexnt découpées et embouties de façon a comporter, ean relief a l'intérieur de chaque alvéole,deux couples de bossages et languettes formant ressorts disposés suivant leur section 0 , Chaque élément combustible dans un alvéole7 sa trouve ainsi maintenu sur chaque section entre deux appuis fixeL et deux languettes ménagées sur la tôle paralIM!e 3 LJ opposée. Un tel exmple de réalisation de r-Ile dsespace- ment d'1el6ments combustibles de réacteurs nucléaires est décrit et revendiqué dans le brevet fra.gai; n 76 00877 déposé le 14 janvier 1976 au nom du Comrmis.sari.at à J.nergie Atomique pour "Perfectionnement aux grilles d'espacement pour assemblages combustibles de réacteurs nucléaires". Selon une variante de réalisation de l'invention décrite dans ce brevet, la grille comporte des bandes ondulées qui, tout en se raccordant aux tôles planes à leurs extrémités selon des zones allégées par des fentes, comportent elles- mémes des évidements aménagés de telle sorte qu'ils déli- mitent dans ces bandes des pattes d'appui présentant une élasticité relative vis-à-vis de ces bandes. Celles-ci réalisent donc une association de deux ensembles à ressort dont les effets sur les crayons traversant la grille se composent mutuellement. La flèche résultante, pour une méme pression d'appui, est considérablement augmentée comparativement à celle d'un ressort de type classique. Elle peut varier dans une large mesure sans que la pression d'appui sorte du domaine d'utilisation prévu. Cependant, un inconvénient du ressort décrit dans le brevet français n0 76 00877 est qu'il comporte trois points d'appui sur l'élément combustible. En particulier, le point d'appui central en U entre pour une part importante dans la perte de charge hydraulique globale de la grille. De plus, ce point d'appui central sollicité en cours de flexion du système traduit une courbe d'effort à deux incidences. La présente invention a pour objet une grille d'espacement pour éléments combustibles de réacteurs nucléaires qui remédie à ces inconvénients. Elle conserve le principe d'une flexion composée, qui permet d'obtenir des flèches importantes dans un espace réduit. De ce fait, l'introduction des éléments combusti- bles, dont la longueur peut être importante, à l'intérieur de la grille, est grandement facilitée. On sait, d'autre part, qu'un certain nombre de manchons est soudé sur la grille d'espacement, et réparti dans le faisceau des éléments combustibles, pour le passage des tubes guides. De la même manière que pour les éléments combustibles, le ressort à flexion composée réalisé confor- mément à l'invention facilite l'implantation des manchons de passage des tubes guides, par ses implantures constituées par des parties planes sur lesquelles les bords des lumières pratiquées dans le manchon peuvent être liés par- brasure. Par ailleurs, un avantage important de cette grille est constitué par la réduction de la-section appa- rente du ressort dans le passage du fluide caloporteur qu'elle permet. En effet, comme cela sera expliqué en référence aux figures jointes, une fois l'élément combus- tible mis en place, le profil du ressort s'efface à l'intérieur de l'épaisseur de la paroi de l'alvéole. Enfin, la grille selon l'invention permet d'obte- nir une linéarité de l'effort sur l'élément combustible en fonction de la flèche du ressort. Ces buts sont atteints, conformément à la présente invention, en ce que de larges évidements dans la surface d'au moins une paroi de l'alvéole y déterminent au moins un ressort, chaque ressort étant constitué par deux lamelles de tôle formant une voûte flexible, par un tenon de tôle reliant le centre de chacune desdites lamelles, et par deux languettes triangulaires, solidaires par un de leurs côtés dudit tenon de tôle et opposées l'une à l'autre par ce même côté, un patin curviligne, destiné à transmettre l'effort du ressort à l'élément combustible, étant formé au sommet de chacune desdites lamelles triangulaires et en saillie par rapport à elles, de telle sorte que, une fois l'élément combustible mis en place, le profil du ressort s'efface entièrement, à l'exception des deux patins curvi- lignes, dans la paroi de l'alvéole. De préférence, cette grille est réalisée en Inconel. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'un exemple donné à titre purement indicatif, mais non limitatif, de réalisa- tion de l'invention. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles - la figure 1 représente trois tôles minces par- tiellement emboîtées d'une grille réalisée conformément à la présente invention, - la figure 2 représente une vue de face d'un ressort d'une grille réalisée conformément à la présente invention, et - la figure 3 représente une vue de profil du ressort représenté sur la figure 2. On a représenté sur la figure 1 trois tôles réfé- rencées 1, 2 et 3, d'une grille d'espacement pour éléments combustibles de réacteur nucléaire réalisée conformément à la présente invention. Cette grille d'espacement comporte un cadre extérieur (non représenté) formé de plaques réunies l'une à l'autre par leurs extrémités en contact au moyen de points de soudure. A l'intérieur du cadre formé par les plaques latérales sont montées deux familles de tôles parallèles les unes aux autres dans une même famille, telles que les tôles 1 et 2, et perpendiculaires entre elles d'une famille à l'autre, comme par exemple la tôle 3 par rapport aux tôles 1 et 2, de telle sorte qu'elles délimitent une série d'alvéoles dans lesquels s'engagent des éléments combustibles (non représentés). A l'intérieur de chaque alvéole, on trouve des bossages rigides 4 sur lesquels les éléments combustibles sont maintenus en appui par la force exercée par le ressort de maintien 5. On a pratiqué de larges évidements 7 dans les tôles constituant la grille, de manière à déterminer, dans la paroi des alvéoles, deux lamelles de tôles 9, formant une voûte flexible. Un tenon de tôle Il relie le centre de chacune des lamelles 9. Deux languettes 15 de forme triangulaire sont solidaires par un de leurs côtés du tenon 11. Au sommet de chaque languette 15 en forme de triangle, on trouve un patin curviligne 17, par lequel la force d'appui du ressort 5 est transmise à l'élément combustible. Sur la figure 2, on a représenté une vue de face d'un ressort 5 réalisé conformément à la présente invention. On retrouve les deux lamelles de tôle 9 formant une voete flexible, le tenon 11 reliant le centre de chacune des lamelles 9,-les deux languettes triangulaires 15 solidaires par un de leurs côtés du tenon de tôle 11 et terminées chacune par un patin curviligne 17. On remarque également les deux appuis rigides 4 sur lesquels l'élément combustible est maintenu en appui par le ressort pratiqué dans la face parallèle opposée de l'alvéole. Sur la figure 3, on a représenté une vue de profil du ressort 5. Cette vue permet de voir la forme de la voûte flexible constituée par les lamelles 9, ainsi que le profil des languettes 15 et celui des patins curvilignes 17. On voit donc que la flexion du ressort 5, lorsque l'élément combustible est en place, se compose d'une part de la flexion de la voute flexible 9, et d'autre part de celle de chacune des languettes 15. Il en résulte que ce ressort permet une flèche importante dans un espace réduit. Par suite, la flèche du ressort peut varier dans une large mesure sans que la pression d'appui sorte du domaine d'utilisation prévu. D'autre part, le ressort 5 comporte seulement deux points d'appui sur l'élément combustible. Ces points d'appui sont constitués par des patins curvilignes 17 dont la forme en saillie sur le ressort 5 permet, une fois l'élément combustible mis en place, que le profil du ressort 5, à l'exception du patin curviligne 17, s'efface entièrement dans le profil de la paroi de l'alvéole. On a représenté, en traits pointillés, une telle position du ressort. Cette disposition permet une diminution de la résistance opposée à la circulation du fluide de refroidis- sement, et par suite, de meilleures performances hydrauli- ques de la grille. REVENDICATION Grille d'espacement pour un faisceau d'éléments combustibles d'un assemblage de réacteur nucléaire, compor- tant un ensemble de deux familles de tôles minces respecti- vement parallèles dans chaque famille, et perpendiculaires d'une famille à l'autre, pour délimiter des alvéoles de section carrée traversés chacun par un élément combustible du faisceau, caractérisé en ce que de larges évidements dans la surface d'au moins une paroi de l'alvéole y déter- minent au moins un ressort, chaque ressort étant constitué par deux lamelles de tôle formant une voûte flexible, par un tenon de tôle reliant le centre de chacune desdites la- melles, et par deux languettes triangulaires, solidaires par un de leurs côtés dudit tenon de tôle, et opposées l'une à l'autre par ce même côté, un patin curviligne, des- tiné à transmettre l'effort du ressort à l'élément combus- tible, étant formé au sommet de chacune desdites lamelles triangulaires et en saillies par rapport à elles, de telle sorte que, une fois l'élément combustible mis en place, le profil du ressort s'efface entièrement, à l'exception des deux patins curvilignes, dans la paroi de l'alvéole.