Brevet FR2466083A1 — publié le 19810327

L'invention concerne un procédé pour le stockage d'éléments combustibles nucléaires irradiés, en particulier consumés, dans des lieux de dépôt munis de conteneurs, et un dispositif destiné à mettre en oeuvre ce procédé. Habituellement, les éléments combustibles brûlés des réacteurs nucléaires, après leur emploi dans le coeur du réacteur, sont disposés, pour refroidir le dégagement ultérieur de chaleur, dans des bassins de stockage ou de décroissance de la centrale nucléaire, et sont transportés après au moins 200 jours de dépôt, dans un lieu de stockage intermédiaire pour éléments combustibles. Dans les bassins de stockage des réacteurs nucléaires et dans le stockage intermédiaire, les éléments combustibles reposent en position normale ou compacte, sous refroidissement par eau ou par air. Les lieux de dépôt ont avant tout pour objet de maintenir les éléments combustibles selon une géométrie sûre, et d'assurer un refroidissement suffisant pour l'évacuation du post-échauffement. La densité de stockage que l'on peut atteindre par exemple avec des éléments combustibles du type Obrigheim, dans un dépôt normal, est de 2,8 t d'uranium par 2 m de surface de dépôt, et dans un dépôt compact, de 4,0 t 2 d'uranium par m de surface de dépôt. Malgré les densités plus élevées des capacités de stockage atteintes par l'incorporation de lieux de stockage compacts , il demeure la nécessité, à cause du retardement, dans la construction des dépôts intermédiaires, d'encore mieux exploiter les possibilités existantes de stockage. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif pour stocker des éléments de combustion nucléaire irradiés, en particulier brûlés, dans des lieux de stockage munis de conteneurs, qui permettent d'atteindre des capacités de stockage plus élevées, sans modification importante des dépôts actuels, normaux ou compacts. A cet effet, le procédé selon l'invention se caractérise en ce que les conteneurs sont remplis, après une période d'affaiblissement déterminée de l'élément combustible nucléaire sous forme de barres, places suivant une disposition aussi compacte que possible, la température centrale résultant de la décroissance radioactive étant régulée de telle façon que l'intégrité des produits stockés, et du conteneur, ne soit pas compromise. Par l'augmentation selon l'invention de- la densité d'occupation, la capacité de stockage des bassins de dépôt existants va considérablement slélever. A cet effet, les éléments de combustion nucléaire brûlés sont découpés de telle façon, que les barres combustibles individuelles puissent être introduites dans les conteneurs librement et sans les dimensions de réseau prédéterminé par les écarteurs des éléments combustibles. La disposition des barres combustibles dans les conteneurs, peut s'effectuer en rangées, en cercles concentriques ou de préférence selon un rangement compact hexagonal, des écarteurs minces, par exemple sous forme de rubans métalliques, pouvant être placés entre les barres combustibles, pour faciliter le remplissage et la stabilisation. Dans un conteneur dont la surface de base 2 est de 200 x 200 mm (correspondant à un élément combustible avec 180 barres combustibles), on peut introduire, selon une disposition en cercles concentriques, 230 barres combustibles, selon une disposition en rangées, 238, et selon une disposition compacte hexagonale, 252. Ceci correspond à une augmentation de capacité de stockage d'environ 30 à 40 %. Selon le procédé de l'invention, on peut utiliser sans modification tous les dépôts existants. De plus, le procédé s'applique à tous les types d'éléments combustibles qui se composent de barres combustibles individuelles, sans avoir à prendre en compte leurs dimensions. Le conteneur luimême aura toujours la dimension maximale que permet la grandeur du puits du dépôt. La garniture , en partie nécessaire et gaspillant de la place de stockage, desdits dont la surface de 2 base est de 230 x 230 mm , peut, avec par exemple des éléments 2 combustibles d'une longueur dearête de 170 x 170 mm , être évite par une correction de la disposition des barres combustibles individuelles.Avant que les éléments combustibles brûlés puissent être transférés des bassins de décroissance, après découpe en barres individuelles, dans des conteneurs de stockage, le dégagement de chaeur doit être tombé suffisamment pour que la conductivité thermique de eau ou de l'air dans les conteneurs ou espaces de stockage, suffise, à évacuer le dégagement calorique résiduel. Les températures centrales dans les conteneurs doivent être régulées de telle façon, que l'intégrité des matières stockées ne soit pas compromise. On doit éviter ici en particulier, qu'en cas de barres combustibles défectueuses contenant une matière oxydocéramique, le bioxyde d'uranium U02 ne s'oxyde en U308. On doit également éviter la décomposition du matériau des gaines, le plus souvent des alliages de zirconium, ainsi que les phénomènes de corrosion sur le conteneur luimême. Les températures centrales maximales actuellement admises, selon le procédé de l'invention, sont - 100 C pour des conteneurs avec remplissage additionnel d'eau dans des bassins d'eau, - 2600 C pour des conteneurs avec remplissage par air dans des dépôts secs, - 3800 C pour des conteneurs avec remplissage par gaz inerte dans des dépôts secs. Pour le procédé selon l'invention, on utilise de préférence un dispositif, qui est essentiellement constitué par un lieu de dépôt et des conteneurs dans des puits de stockage appropriés, étant entendu que dans les conteneurs ce ne sont pas des éléments combustibles, mais des barres cPmbustibles qui sont disposées avec un tassement le plus compact possible. La figure représente, un dispositif de ce type dans un mode de réalisation exemplaire, de façon schématique. Les conteneurs 3, qui se trouvent dans les puits de stockage 2 d'un lieu de dépôt 1, ont de préférence une section carrée et sont en plaque d'acier inoxydable. Dans les conteneurs 3, les barres combustibles 4 sont placées suivant une disposition aussi compacte que possible, par exemple en rangées 5 ou en ordre hexagonal compact 6. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le stockage d'éléments combustibles nucléaires irradiés, en particulier consumés, dans des dépôts (1) pourvus de puits (2) pour des conteneurs, procédé caractérisé en ce que les conteneurs (3) sont remplis après une période d'affaiblissement déterminée de l'élément combustible nucléaire sous forme de barres (4), placées suivant une disposition aussi compacte que possible, la température centrale résultant de la décroissance radioactive étant régulée de telle façon que l'intégrité des produits stockés, et du conteneur, ne soit pas compromise. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conteneurs sont remplis avec les barres combustibles nucléaires suivant une disposition hexagonale compacte. 3.- Dispositif pour le stockage d'éléments combustibles nucléaires irradiés, en particulier consumés, constitué essentiellement par un lieu de dépôt et des conteneurs, dispositif caractérisé en ce que les barres combustibles (4) sont disposées dans les conteneurs (3) avec un degré de tassement maximum.