Brevet FR2477752A1 — publié le 19810911

Réacteur nucléaire hétérogène comportant un coeur composé de différents éléments oblongs de section transversale polygonale. La présente invention se rapporte à un réacteur nucléaire hétérogène comportant un coeur composé de différents éléments oblongs de section transversale polygonale. Dans de tels réacteurs nucléaires hétérogènes, on a souvent une zone centrale de matière fissile qui peut être constitude de plusieurs éléments et une enveloppe de matière fertile entourant cette zone centrale et formant le bord du coeur du réacteur. Cette enveloppe peut aussi être formée de plusieurs individuels. Par éléments individuels, on entend ici des structures qui contiennent de la matière fertile ou fissile par exemple sous forme de colonnes de pastilles qui sont en fermes dans des gaines et qui peuvent être individuellement retirées du coeur du réacteur ou introduites dans ce dernier. En pareil cas, le rapport matière fissile - matière fertile peut être réglé presque à volonté On peut en outre procéder en associant, en tant que module pour la structure du coeur, à chaque élément central de matière fissile un élément fertile réalisé de forme annulaire. La configuration annulaire donne toutefois urPstruc- ture mécaniquement sensible. Elle est par ailleurs difficile à manipuler. L'invention a par conséquent pour objet de trouver une autre possibilité pour un réacteur nucléaire hétérogène dans lequel les éléments soient stables, puissent être fabriqués sans mise en oeuvre de moyens importants, mais dans lequel toutefois le rapport de surrégénération ou de conversion puisse être maintenu de façon favorable. Selon l'invention il est prévu de placer autour d'un élément de section transversale polygonale régulière et conformément au nombre de caties, des éléments polygonaux d'une autre section transversale, et ce, de façon qu'en liaison avec le premier élément, ils forment un module qui puisse eAtre assemblé avec recouvrement des surfaces. Le coeur du nouveau réacteur nucléaire se compose de deux éléments de section transversale différente. L'un, qui est de préférence déterminant pour la composante matière fissile, est entouré par l'autre, qui est associé aux matières fertiles, de façon à produire une répartition aussi fine que possible et obtenir un rapport régulier de surrégénération ou de conversion. Par conséquent tous les éléments peuvent entre fabriqués et transportés individuellement attendu qu'ils présentent des sections transversales polygonales relativement petites et aussi régulières que possible. Pris ensemble, ils constituent toutefois un module qui peut être assemblé à recouvrement des surfaces3 c'est-à-dire sans espace intermédiaire pour former la section transversale recherchée du coeur. L'invention est particulièrement simple à réaliser avec des éléments de section transversale hexagonale. En pareil cas, on procède de façon qu'à chaque fois autour d'un élément de section transversale hexagonale régulière soient groupés six éléments dont la section transversale ne coïncide avec la longueur de l'azote de la section transversale régulière que sur le c8té appliqué sur le premier élément et sur le caté opposé. Le caté, ne coïncidant pas avec la longueur de l'arête du premier élément, des autres éléments groupés autour du premier, peut être plus long ou plus court. En général, le premier élément contient la matière fissile, tandis que les éléments groupés autour renferment la matière fertile et sont de section transversale plus petite que le premier élément. I1 est toutefois également possible de procéder de façon inverse, auquel cas la largeur de l'élément non régulier peut être thdo- riquement plus petite ou plus grande que la longueur d'arête de la section transversale régulière. Une autre possibilité de réaliser l'invention et donnant une section transversale extrêmement simple des éléments consiste à utiliser des éléments de section transversale carrée. Dans cette solution, autour de l'élément carré on peut grouper quatre éléments identiques de section transversale rectangulaire dont le grand caté est de la longueur du plus petit c8té plus grand que la longueur des cotés du carré. Lorsque l'on utilise des éléments de section transversale carrée, une autre possibilité consiste à grouper autour de cet élément carré quatre éléments identiques ayant la section transversale d'un triangle rectangle dont le plus grand caté de l'angle droit est de la longueur du carré plus grand que le plus petit caté de l'angle droit et vient s'appliquer sur le carré. Il est également possible de réaliser l'invention au moyen de polygones ayant un plus grand nombre d'angles et qui, à l'aide de triangles par exemple, peuvent être complétés en modules ayant un plus petit nombre d'angles, par exemple en hexagones ou en tétragones. Les modes de réalisation précédemment cités de l'invention avec sections transversales carrée et hexagonale sont toutefois généralement plus simples. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de trois modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé sur lequel les figures représentent respectivement sous forme de vues partielles, la configuration, résultant des sections transversales des éléments, d'un coeur pour réacteur surconvertisseur qui est formé de modules identiques et refroidi à l'eau. La figure 1 représente un agencement avec éléments de section transversale hexagonale dans lequel un élément 1 de matière fissile de section transversale hexagonale régulière est entouré par sE éléments identiques 2 de matière fertile dont la section transversale hexagonale est aplatie par rapport à celle de l'élément 1. L'élément 1 de matière fissile de cet exemple de réalisation contient 547 barreaux combustibles 5 agencés suivant le réseau hexagonal représenté sur la figure 1, les rangées de barreaux combustibles 3 étant disposées de façon identique dans tous les axes principaux de l'hexagone. Les barreaux combustibles contiennent renfermées dans des gaines en acier de section transversale circulaire des pastilles d'uranium combustible oxyde à 12% d'enrichissement. Ils sont mutuellement maintenus à distance par des nervures non représentées et serrées par une bande 6 constituée à la manière de charnières par des plaques identiques 5. Des barres 7 de l'ossature font ofice de broches pour les charnières. Dans les éléments 2 de matière fertile sont par contre respectivement logés 198 barreaux 4 d'un plus grand diamètre, les rangées dans le sens 15 et les rangées dans l'autre sens 18 étant disposées les unes derrière les autres. Les barreaux combustibles 4 qui comportent également des gaines en acier contiennent ici de l'uranium combustible oxyde sous forme de pastilles d'un enrichissement de 2%. Ils sont serrés par une bande 9 qui, sur des catés opposés, est formée de deux parties 5' coïncidant avec les plaques 5 et, intercalées entre elles,de quatre parties intermédiaires 8 qui sont de 30% plus courtes que les parties 5, 5'. Le module désigné par A dans l'exemple de réalisation selon la figure 1 comporte, comme schématisé par la ligne de limitation en traits mixtes a, l'élément 1 et à chaque fois la moitié des six éléments 2 l'entourant. Par conséquent le module A a lui aussi une section transversale hexagonale. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, le module carré B comprend un élément 10 également carré qui sert d'élément de matière fissile et est entouré par quatre éléments identiques 11 contenant la matière fertile et de section transversale rectangulaire. La section transversale rectangulaire comporte un grand caté 12 qui est de la longueur du petit c8té 13 plus grand que la longueur des catés du carré. Au total, les dldments rectangulaires l1,sont respectivement disposés de façon à venir s'appliquer par un grand caté 12 sur l'élément carré 10, un petit caté 13 étant dans l'alignement du caté contigu du carré 10. Les éléments 10 et 11 peuvent également contenir des barreaux combustibles de section transversale cirqulaire disposés en un réseau rectangulaire approprié. Dans le mode de réalisation selon la figure 3, dans des modules carrés C, des éléments carrés 20 sont entourés respectivement par quatre triangles rectangles identiques de 21. Le plus grand ité22/1'angle droit des triangles 21 est de la longueur du carré 20 plus grand que la longueur du plus petit caté 23 de l'angle droit. Les triangles 21 sont appliqués sur le carré 20 par le plus grand caté 22 de l'angle droit, et ce, de façon que le plus petit caté 23 de l'angle droit soit également à l'alignement du caté contigu du carré 20. Dans l'exposé qui précède la section transversale des éléments a été considérée mathématiquement simplifiée. Sur la figure 1, on peut voir cependant que pour des raisons de facilité de fabrication les éléments en certains points, en particulier dans la zone des angles, peuvent s'écarter de la forme idéale, c'est-d-dire mathématique, sans que la conception technique selon l'invention s'en trouve modifiée. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire hétérogène comportant un coeur composé de différents éléments oblongs de section transversale polygonale, caractérisé par le fait qu'autour d'un élément (1) de section transversale polygonale régulière et conformément au nombre de c8tés, sont disposés des éléments polygonaux (2) d'une autre section transversale, et ce, de façon qu'en liaison avec le premier ment (1), ils forment un module (A) pouvant être assemblé avec recouvrement des surfaces (figure 1). 2. Réacteur nucléaire hétérogène comportant des éléments de section transversale hexagonale, caractérisé par le fait qu'autour d'un élément (1) de section transversale hexagonale régulière sont respectivement groupés six éléments (2) dont la section transversale ne coïncide avec la longueur (5) de l'areXte de la section transversale régulière que sur le côté (5') appliqué sur le premier élément (1) et sur le caté opposé (5') (figure 1). 3. Réacteur nucléaire hétérogène selon la revendication 1, comportant des éléments de section transversale carrée, caractérisé par le fait qu'autour de l'élément carré (10) sont groupés quatre éléments identiques (11) de section transversale rectangulaire dont le grand cbté (12) est de la longueur du petit côté (13) plus grand que la longueur des catés du carré (10) (figure 2). 4. Réacteur nucléaire hétérogène selon la revendication 1 comportant des éléments de section transversale carrée, caractérisé par le fait qu'autour de l'élément carré (20) sont groupés quatre éléments identiques (21) ayant la section transversale d'un triangle rectangle dont le c8té plus grand cé22 de l'angle droit est de la longueur du carré (20) plus grand que le plus petit cté (23) de l'angle droit et vient s'appliquer sur le carré (20).