Brevet FR2465295A1 — publié le 19810320

La présente invention a pour objet un dispositif anti-envol pour élément combustible de réacteur nucléaire. Ce dispositif s'applique en particulier à un réac- teur nucléaire à eau ordinaire, du genre de ceux qui compor- tent un faisceau d'éléments combustibles gainés maintenus pa- rallèles entre eux par un ensemble de grilles d'espacement, et une structure rigide formée de deux plaques parallèles, une plaque supérieure et une plaque inférieure, entre les- quelles s'étendent des tirants répartis régulièrement parmi le réseau de ces éléments combustibles. Comme on le sait, dans les réacteurs nucléaires du genre décrit ci-dessus, les éléments combustibles subissent, sous l'effet de la circulation du milieu liquide de refroi- dissement s'écoulant à leur contact, une poussée dynamique verticale dirigée de bas en haut, qui devient supérieure au poids de l'assemblage. Plusieurs dispositifs ont été proposés dans le but d'éviter l'envol de ces éléments combustibles. A titre d'exemple, on connaît un dispositif anti-envol selon lequel la grille inférieure possède, soudés dans sa structure, des manchons longs reposant sur la plaque de pied. Les déplace- ments de la grille sont bloqués par des corrugations- réali- sées sur le tube guide et sur le manchon. On connaît, en particulier par le brevet français 77 14 754 déposé le 13 mai 1977 au nom du Commissariat à l'Energie Atomique, pour "Assemblage de combustible nucléai- re" une structure de grilles d'espacement pour éléments com- bustibles de réacteurs nucléaires qui permet d'accommoder toutes les déformations sous irradiation aussi bien des grilles que des tirants et des éléments combustibles, le poids de ces derniers étant réparti régulièrement sur la pla- que inférieure de la structure grâce à des entretoises tubu- laires entourant la base des tirants. Cependant, cette struc- ture n'évite pas l'envol de l'assemblage combustible sous l'effet de la pression dynamique résultant de l'écoulement du 24652es milieu liquide de refroidissement s'écoulant au contact des éléments combustibles. La présente invention a pour objet un dispositif anti-envol qui remédie aux inconvénients de la structure décrite ci- dessus, tout en conservant les avantages qu'elle présente. Ce dispositif permet de bloquer l'envol des éléments combusti- bles sous l'effet de la circulation du milieu liquide de re- froidissement qui s'écoule à leur contact, tout en permettant de conserver les avantages d'une répartition régulière du poids de l'assemblage sur la plaque inférieure et d'une libre dilatation vers le haut des éléments combustibles. Plus précisément, le dispositif anti-envol pour élément combustible de réacteur nucléaire selon la présente invention, ledit réacteur nucléaire comportant un faisceau d'éléments combustibles gainés maintenus parallèles entre eux par un ensemble de grilles d'espacement et une structure, indépendante des éléments combustibles, formée de deux pla- ques parallèles, une plaque supérieure et une plaque infé- rieure, entre lesquelles s'étendent des tirants répartis ré- gulièrement parmi le réseau de ces éléments combustibles, des manchons de grilles entourant au moins certains de ces tirants, se caractérise en ce qu'un fourreau, introduit dans les manchons de grille de la grille inférieure autour des tirants et fixé à son extrémité inférieure sur la plaque in- férieure, présente à son extrémité supérieure un épaulement externe qui bloque le déplacement vers le haut du manchon de grille, et par suite de la grille inférieure et de l'ensemble de l'assemblage combustible. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, don- née à titre purement illustratif en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 représente une vue d'ensemble d'une structure de support d'éléments combustibles de réacteur nu- cléaire comportant un dispositif anti-envol réalisé selon la présente invention; - la Fig. 2 représente une vue de détail de ce di- spositif anti-envol. Comme on le voit sur la figure 1, l'assemblage com- bustible schématiquement représenté est désigné dans son en- semble par la référence 1. Il se compose d'un faisceau d'élé- ments combustibles gainés 2 à axe vertical, parallèles entre eux. Le faisceau d'éléments combustibles est monté entre deux plaques horizontales, respectivement une plaque inférieure 3 et une plaque supérieure 4, entretoisées mutuellement au moyen d'une série de tirants 5, convenablement répartis dans le faisceau des éléments combustibles 2, notamment en occu- pant certains des noeuds de ce réseau. Avantageusement, les tirants 5 sont au nombre de vingt-quatre et présentent une dimension diamétrale voisine de celle des éléments combusti- bles. Les tirants 5 sont fixés, à leurs extrémités aux plaques d'extrémité, la plaque inférieure 3, et la plaque supérieure 4, afin de constituer une structure rigide. A cette fin, chacun des tirants 5 comporte un embout 6, terminé par un filetage. Un écrou 6a bloque l'embout sur la plaque inférieure 3, rendant ainsi le tirant 5 solidaire de cette dernière. Le maintien de la géométrie du réseau des éléments- combustibles 2 du faisceau par rapport aux tirants 5, est réalisé au moyen de grilles parallèles 7, disposées à inter- valles convenables selon la longueur des éléments combusti- bles. Chacune de ces grilles se compose d'une façon en elle- même connue, de deux familles de t8les, respectivement 8 et 9, s'étendant selon deux directions perpendiculaires pour dé- limiter entre elles une série d'alvéoles à section carrée, traversés chacun par un des éléments combustibles 2 du fais- ceau. Les grilles 7 sont rendues solidaires de ces éléments combustibles par une liaison d'appui élastique; à cet effet, ces grilles comportent dans leurs plaques 8 et 9, des évide- ments centraux 10 dont les bords d'extrémité supérieurs et inférieurs sont reliés par des bandes ondulées 11, présentant dans leur partie médiane un rebord en saillie 12, apte à venir au contact de l'élément combustible 2 traversant l'al- véole correspondant. Les parties supérieure et inférieure des plaques 8 et 9 comportent en outre des bossages 13 sur lesquels s'appuient les éléments combustibles 2 poussés contre ces bossages par les bandes 11. Ces dispositions per- mettent d'assurer un maintien convenable des grilles 7 par rapport au faisceau des éléments combustibles 2, tout en as- surant entre ces organes une liaison coulissante éventuelle. Grâce à ces liaisons, les grilles 7 sont ainsi solidarisées du faisceau des éléments combustibles 2 et suivent ces der- nières dans leur déplacement occasionné par les dilatations différentielles, en coulissant en revanche par rapport aux tirants 5. Chaque grille 7, maintenant et supportant le fais- ceau des éléments combustibles 2 par les organes d'appui 11 et 13, comporte à l'endroit du passage des tirants 5, un manchon de grille 15, soudé sur la grille et traversé libre- ment avec un jeu convenable par le tirant correspondant. La structure de support ainsi réalisée permet d'accommoder toutes les déformations sous irradiation, aussi bien des grilles que des tirants et des éléments combustibles. Cepen- dant, cet ensemble subit une pression dynamique verticale as- cendante sous l'effet de la circulation du milieu liquide de refroidissement du réacteur nucléaire. Le dispositif anti- envol désigné par la référence générale 20 réalisé selon la présente invention limite le déplacement vers le haut de la grille inférieure 7a. Une vue de détail de ce dispositif anti-envol est représentée sur la Fig. 2. Le dispositif anti-envol selon l'inv tion se com- pose d'un fourreau 21 introduit dans le manchon de grille 15 de la grille inférieure 7a autour des tirants 5. Le fourreau 21 comporte un épaulement intérieur 23 à son extrémité infé- rieure, cet épaulement 23 étant bloqué entre l'embout 6 du tirant 5 et la plaque inférieure 3. A son extrémité supé- rieure, le fourreau 21 comporte un épaulement externe 27 qui 2465295 bloque avec un jeu convenable le déplacement vers le haut du manchon de grille 15. De cette manière, on empêche le dépla- cement vers le haut de la grille inférieure 7a, et par suite, de l'ensemble de la structure d'assemblage combustible étant donné le grand nombre de liaisons élastiques de chacune des grilles 7 avec les éléments combustibles 2. La grille inférieure 7a repose sur une série d'en- tretoises tubulaires 29, entourant le fourreau anti-envol 27, et s'étendant entre les manchons de grille 15a de la grille inférieure 7a, et la plaque inférieure 3. De cette manière, le poids du faisceau d'éléments combustibles repose directement sur la plaque inférieure 3 et est également ré- parti sur cette dernière, sans imposer de contrainte supplé- mentaire aux tirants 5. De même, la dilatation des éléments combustibles 2 peut se produire librement. - Ainsi, le dispositif anti-envol selon la présente invention évite le déplacement vers le haut de l'ensemble constitué par les grilles 7 et des éléments combustibles 2 tout en conservant les avantages d'une libre dilatation des éléments combustibles et d'une répartition régulière du poids de l'assemblage sur la plaque inférieure 3. En outre, la configuration du fourreau anti-envol permet que la grille inférieure soit identique aux autres, ce qui est un avantage économique. REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-envol pour élément combustible de réacteur nucléaire, ledit réacteur nucléaire comportant un faisceau d'éléments combustibles gainés maintenus parallèles entre eux par un ensemble de grilles d'espacement et une structure, indépendante des éléments combustibles formée de deux plaques parallèles, une plaque supérieure et une plaque inférieure, entre lesquelles s'étendent des tirants réguliè- rement répartis parmi le réseau de ces éléments combustibles, des manchons de grille entourant au moins certains de ces tirants, caractérisé en ce qu'un fourreau, introduit dans les manchons de grille de la grille inférieure autour des ti- rants et fixé à son extrémité inférieure sur la plaque infé- rieure, présente à son extrémité supérieure un épaulement ex- terne qui bloque avec un jeu convenable, le déplacement vers le haut du manchon de grille, et par suite de la grille infé- rieure et de l'ensemble de l'assemblage combustible. 2. Dispositif anti-envol, selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits tirants est terminé par un embout fixé sur la plaque inférieure, ledit fourreau anti- envol comportant, à son extrémité- inférieure, un épaulement interne bloqué entre la plaque inférieure et l'embout du ti- rant. 3. Dispositif anti-envol, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la grille inférieure repose sur une série d'entretoises s'étendant en- tre la plaque inférieure et les manchons de grille de ladite grille inférieure..