Brevet FR2470432A1 — publié le 19810529

-I- NOUVELLE BAR1RE DE REGLAGE POUR REACTEUR NUCLEAIRE L'invention concerne les barres de réglage, utilisées dans des réacteurs nucléaires refroidis à l'eau, pour absorber l'excès de réactivité de la charge de combustible. Ces barres sont disposées à poste fixe dans des points déterminés du coeur d'un réacteur et traversent la zone centrale de celui-ci o la densité du flux neutronique est maximale. Cette absorption est réalisée au moyen d'une matière à forte section de capture des neutrons thermiques contenue dans ces barres. L'un des types les plus courants de barres de réglage est constitué d'un tube de gainage en un alliage à base de zirconium à l'intérieur duquel est logé un tube de verre au bore. La longueur de ces barres est couramment de l'ordre de 4 à 5 m dans le cas des réacteurs de forte puissance. Comme il est très difficile de réaliser des tubes de verre de cette lon- gueur en une seule pièce, on utilise deux tronçons de tube sensiblement égaux disposés bout à bout. On a constaté que, dans certains cas, après mise en place des deux tron- çons de tube de verre au bore à l'intérieur du tube de gainage, il subsis- te, dans la zone de jonction, un étroit intervalle. On observe alors, après mise en place de la barre de réglage dans le coeur du réacteur, en cours de fonctionnement, un pic de flux neutronique au niveau de cette jonction. Or, celle-ci est située précisément, dans une zone du coeur o, normalement, le flux neutronique atteint déjà sa densité maximale. Il y a donc là un risque de surchauffe locale des éléments combustibles qui peut provoquer des incidents d'une certaine gravité. Les nouvelles barres de réglage, qui font l'objet de l'invention, évitent les discontinuités dans l'absorption du flux neutronique,dans toute la zone o ce flux atteint sa valeur maximale,sans faire appel pour autant à des tronçons de tube de verre au bore, de longueur notablement supé- rieure. Les figures ci-après permettent de mieux comprendre les caractéristiques de ces barres. La figure I est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une barre 2- de réglage suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale suivant A de la figure 1. La figure 3 représente de façon schématique la variation du flux neutronique le long d'une barre de réglage de type courant comportant un tube de verre au bore en deux tronçons. La figure 4 représente, de la même façon, la variation de flux neutroni- que le long d'une barre de réglage suivant l'invention. On voit, figure 1, une barre de réglage suivant l'invention qui comporte un tube de gainage (1) en zircaloy 4, (alliage à base de zirconium con- tenant 1,5 % d'étain et de petites quantités de Fe et Cr), d'une longueur d'environ 4,4 m, à l'intérieur duquel est logé un tube de verre au bore en trois tronçons (2), (3) et (4) disposés bout à bout. La longueur totale de ce tube est de 3,5 m. Dans le mode de réalisation qui est ici décrit, une entretoise tubulaire (5) en alliage de zirconium est disposée à l'intérieur du tube de verre au bore. On voit sur la coupe figure 2, la disposition concentrique de l'entretoise (5) du tronçon (3) du tube de verre au bore, et, enfin, du tube de gainage (1). Dans le cas de la barre de réglage représentée, le tube de gainage a un diamètre de 9,7/8,7 mm, le tube de verre au bore un diamètre de 8,5/4,8 mm, et l'entretoise un diamètre de 4,7/4,4 mm. Le tronçon (3) du tube de verre au bore placé dans la zone médiane de la barre de réglage, qui est montré en coupe sur la figure 1, est, en fait, d'une longueur sensiblement égale à la moitié, soit 2,25 m de la longueur totale de 4,5 m des trois tronçons de ce tube mis bout à bout. La longueur de chacun des tronçons (2) et (4) est égale environ au quart de la longueur totale. De cette façon, le tronçon (3) s'étend le long de toute la zone à haut flux du coeur du réacteur et les jonctions entre les extrémités de ce tronçon et celles des tronçons adjacents (2) et (4) se trouvent dans des zones o le flux neutronique est moins intense. On voit figure 3 ce qui peut se produire lorsque le tube en verre au bore, dans le cas d'une barre de réglage de type connu, comporte deux tronçons égaux avec une jonction dans la zone de flux maximal. Le diagramme compor- te en abscisse la longueur de la barre de réglage, et, en ordonnée, le flux neutronique. La barre est représentée de façon schématique audessous -3- de l'axe des abscisses. La courbe I représente la variation du flux neu- tronique le long de cette barre. On voit que, si au niveau de la jonction entre les deux tronçons (6) et (7) de la barre, il existe un intervalle (8), la courbe présente un pic (9) de flux neutronique. Si ce flux dépas- se la valeur nominale acceptable, Fl max, des incidents de fonctionnement peuvent se produire au niveau des éléments combustibles surchauffés. Au contraire, dans le cas du tube en verre au bore en trois tronçons re- présenté figure 1, les incidents sont pratiquement impossibles, comme le montre la figure 4. On voit que, dans ce cas, la partie médiane de la bar- re de réglage constituée du tronçon (3) occupe toute la zone de flux neu- tronique intense telle qu'elle est représentée par la courbe (10). Si de petits intervalles (11) et (12) existent au niveau des jonctions entre le tronçon (3) et les tronçons d'extrémité (2) et (4) du tube en verre au bore, les pics de flux neutronique correspondants (13) et (14) ont toutes chances de ne pas atteindre le maximum de la courbe (10), et, par consé- quent, de rester bien en-deçà de la valeur maximale acceptable. La nouvelle barre de réglage ainsi mise au point représente donc un pro- grès très important par rapport aux barres de réglage fabriquées antérieu- rement. On voit que la particularité essentielle de cette nouvelle barre de réglage est que le tube de verre au bore qu'elle contient ne présente pas de discontinuité dans toute la zone du coeur du réacteur o le flux neutronique atteint sa valeur maximale, ou une valeur proche de celle-ci. L'expérience a montré que, de préférence, le tube en verre au bore contenu à l'intérieur de la barre de réglage suivant l'invention doit -tre dépour- vue de discontinuitésdans toute la zone o le flux atteint une valeur pro- che de la valeur maximale. En dehors de cette zone, le tube peut être fragmenté en plusieurs tronçons sans inconvénients majeurs. -4- REVENDICATIONS DE BREVET 1. Nouvelle barre de réglage pour réacteur nucléaire contenant un tube de verre au bore, caractérisée en ce que ce tube est réalisé en au moins trois tronçons disposés bout à bout, l'un des tronçons étant placé dans une zone médiane de la barre de réglage qui, après mise en place dans le coeur du réacteur, se trouvera dans la zone centrale de celui-ci, o la densité de flux neutronique est maximale, les extrémités de ce tronçon se trouvant alors dans des zones situées de part et d'autre de cette zone centrale, o la densité du flux neutronique est déjà moins forte.