Brevet FR2477753A1 — publié le 19810911

Elément combustible pour réacteur nucléaire avec barres de commande d'efficacité accrue. La présente Invention concerne un élément combustible pour réacteur nucléaire, comportant un faisceau de'barreaux combustibles parallèles, de section circulaire, dont les posi- tions ou emplacements constituent une grille, et un tube de guidage prévu pour une barre de commande, lequel est parallèle aux barreaux combustibles dans le faisceau et présente, dans la grille, une section qui recouvre celle de plusieurs barreaux combustibles voisins. Dans le cas d'un élément combustible connu, de section carrée et qui présente une grille de forme carrée correspondan- te, le tube de guidage occupe l'espace correspondant à quatre barreaux combustibles voisins. Sa section est circulaire et prévue pour une barre de commande cylindrique. La présente Invention a pour objet d'améliorer l'effi- cacité des barres de commande prévues dans l'élément combusti- ble, sans que la perte de place dans cet élément s'en trouve augmentée, car la barre de commande ne contribue que peu au dé- gagement de chaleur souhaité. Selon la présente invention, la section du tube de guidage comprend des arcs de cercle qui coïncident avec la section des barreaux combustibles recouverts, et qui sont re- liés entre eux par des pièces cintrées concaves. En adaptant ainsi la section du tube de guidage à celle des barreaux com- bustibles qui sont, par ailleursmontés dans la grille, on évite la présence des coins qui existent, dans les éléments combustibles connus, entre la grille carrée dudit élément et le tube de guidage circulaire dont le diamètre est le double de celui des barreaux combustibles. De plus la présente inven- tion est particulièrement avantageuse lorsque lesdits barreaux s'appuient les uns sur les autres de façon connue, car un tel système de support est également réalisable par rapport au tube de guidage, sans modification des nervures ou autres dispositifs similaires prévus pour réaliser l'appui. Dans le cas d'un élément combustible selon la présen- te invention, il faudrait que quelques arcs de cercle au moins forment un demi-cercle pour que l'ensemble ait une allure élan- cée, avec laquelle l'effet d'écran du matériau absorbant qui constitue la barre de commande est faible. En ce qui concerne les éléments combustibles de section hexagonale, il est en outre particulièrement avantageux que tous les arcs de cercle définissent un angle périphérique d'au moins 600. La courbure des pièces cintrées concaves est avanta- geusement identique à celle des arcs de cercle, ce qui permet d'obtenir, de façon simple, une transition continue qui est favorable sur le plan mécanique. Par ailleurs, le mode de réa- lisation de la présente invention peut aussi s'adapter aux conditions données, lors de la fabrication des tubes de gui- dage, pour laquelle on peut envisager l'emploi des procédés connus, tels que l'étirage, le laminage, etc. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel les figures 1 et 2 représentent chacune une vue en coupe transversale d'un élément combustible de forme hexagonale destiné à un réacteur surconvertisseur refroidi à l'eau. La figure 1 représente l'élément combustible 1, qui comporte 217 barreaux combustibles 2 de section circulaire, qui sont disposés dans la grille en foime d'hexagone régulier que l'on voit sur la figure. Les barreaux combustibles compor- tent des tubes de gainage cylindriques en acier qui constituent une enveloppe ou gaine étanche pour les pastilles céramiques d'oxyde d'uranium. A l'aide de filaments métalliques hélicoïdaux ou de nervures intégrales, non représentées, qui s'étendent sur toute la longueur des barreaux, ceux-ci s'appuient les uns sur les autres et sur les ceintures ou frettes 3, qui sont ré- parties sur la longueur de l'élément combustible 1 et, sont écartées les unes des autres par des barres-supports 4.,Trois barres de commande 6 identiques, qui contiennent un matériau absorbant les neutrons, sont associées à l'élément combustible 1, dans la disposition à triple symétrie de rayonnement repré- sentée. Les barres de commande 6 sont mobiles, dans le sens de la longueur de l'élément combustible, dans des tubes de gui- dage 7 qui présentent la section à double symétrie visible sur la figure 1. Cette section recouvre les positions ou emplace- ments 8 de quatre barreaux combustibles voisins, positions qui sont esquissées par des hachures. Le contour extérieur du tube de guidage 7 coïncide, par deux paires d'arcs de cercle respectivement opposés et identiques 10, 10' et 11, ll', avec les sections des barreaux combustibles "remplacés". Les arcs de cercle 10, 10' s'éten- dent sur un angle périphérique de 120 , tandis que les arcs de cercle 11, ll' s'étendent sur un angle périphérique de 180 et forment, par conséquent, un demi-cercle. Entre les arcs de cercle 10, ll colncidant avec les barreaux combustibles 2, le tube de guidage 7 est réalisé sous la forme de quatre pièces cintrées concaves identiques 12, 12', 12", 12"'. Ces pièces cintrées, qui s'étendent sur un angle périphérique de 60 , présentent la même courbure que les arcs de cercle. Autrement dit, le rayon de courbure correspond au rayon des tubes de gainage des barreaux combustibles,-y compris les filaments métalliques hélicoïdaux ou les nervures qui serventà l'espacement. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 1, trois tubes de guidage 7, avec les barres de commande 6, sont répartis uniformément sur la section de l'élément com- bustible, ce qui veut dire que, si l'on considère les triangles équilatéraux qui forment la section de l'élément combustible, un triangle sur deux contient un tube de guidage. Mais la pré- sente invention n'est pas liée à cette disposition. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 2, la section des tubes de guidage 15, qui sont associés à un élément combustible hexagonal 16 correspondant par ailleurs à la figure 1, recouvre trois barreaux combustibles voisins, ainsi que cela est représenté par des hachures en 17, La sec- tion des tubes de guidage 15 est ici formée par trois arcs de cercle 18, 18' et 18" identiques, qui cotncident avec la sec- tion des barreaux combustibles,y compris les pièces d'écar- tement, et dont chacun s'étend sur 180 . Ces arcs de cercle sont reliés entre eux par des pièces cintrées concaves 19, 19' et 19" de courbure identique, qui s'étendent sur 60 . La barre de commande 20 entourée par le tube de guidage 15 présente une section géométriquement semblable à celle de ce tube, ainsi que cela est aussi représenté sur la figure 1. Les figures montrent nettement que la présente inven- tion permet d'obtenir une fine répartition des barres de com- mande et de leur masse absorbante, de sorte que l'effet d'écran est faible. En outre, les barreaux combustibles peu- vent, sans modification des tubes de guidage, s'y appuyer comme si c'était des barreaux combustiblesqui étaient dis- posés là. REVENDICATIONS 1. Elément combustible pour réacteur nucléaire, comportant un faisceau de barreaux combustibles parallèles, de section circulaire, dont les positions ou emplacements constituent une grille, et un tube de guidage prévu pour une barre de commande, lequel est parallèle aux barreaux combus- tibles dans le faisceau et présente, dans la grille, une section qui recouvre celle de plusieurs barreaux combustibles voisins, caractérisé en ce que la section du tube de guidage (7) comprend des arcs de cercle (10, 11) qui coïncident avec la section des barreaux combustibles (2) recouverts, et qui sont reliés entre eux par des pièces cintrées concaves (12). 2. Elément combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que quelques arcs de cercle (11) au moins forment un demi-cercle. 3. Elément combustible selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, de section hexagonale, caractérisé en ce que tous les arcs de cercle (10,11) définissent au moins un angle périphérique de 60 . 4. Elément combustible selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la courbure des pièces cintrées concaves (12) est identique à celle des arcs de cercle (10,11).