Brevet FR2491668A1 — publié le 19820409

L'invention a pour objet un assemblage combustible de réac- teur nucléaire et en particulier de réacteur à eau préssurisée. Dans les réacteurs nucléaires les éléments combustibles sont généralement disposés sous forme d'assemblages qui peuvent être retirés individuellement pour être placés dans une piscine de désactivation. Chaque assemblage est constitué d'une pluralité d'éléments appelés crayons qui sont disposés verticalement dans un châssis de soutien. Le châssis est constitué par deux pièces d'extrémité appelées embout supérieur et embout inférieur sur lesquelles sont fixées les extrémités d'une pluralité de tubes verticaux se substituant à certains crayons. Les tubes servent par exemple au guidage des barres de contrôle. Entre les embouts supérieur sont disposées plusieurs grilles entretoises qui prennent appui sur les tubes et qui sont munies d'organes de maintien des éléments combustibles. Chaque pièce d'extrémité comprend un fond plan sur lequel sont ménagées deux séries d'orifices. Les extrémités des tubes s'engagent et sont fixées dans les orifices de la première série alors que la seconde série sert au passage du fluide de refroidissement entre les éléments combustibles. La pièce d'extrémité inférieure prend appui sur les équipements internes inférieurs. Ceux-ci sont limités par la plaque inférieure du coeur qui est munie de pions de centrage s'engageant dans des orifices ménagés sur quatre pieds placés aux angles de la pièce d'extrémité inférieure. De la même façon la pièce d'extrémité supérieure est également munie dans ses angles d'orifices dans lesquels s'engagent des pions de centrage solidaires de la plaque supérieure du coeur, qui limite les équipements internes supérieurs. Périodiquement, il est nécessaire de procéder à un recharge- ment en combustible. A cet effet, on enlève les équipements internes supérieurs pour accéder à l'ensemble des assemblages combustibles. Chaque assemblage peut être retiré en bloc et placé dans une alvéole d'une piscine de désactivation. Dans cette piscine, une machine commandée à distance procède au démontage de l'assemblage combustible. En effet, il est néces- saire de pouvoir accéder aux crayons pour changer ou éliminer certains de ceux-ci reconnus défectueux ou recyclables. De même la démontabilité permet la réutilisation des pièces d'ossature et parallèlement un stockage plus compact des crayons retirés de l'ossature. On a déjà proposé diverses dispositions permettant de démonter et de remonter de façon pratique les pièces d'extrémités de l'assemblage de façon à accéder aisément aux crayons. Cette opération, qui doit se faire sous eau puisque les assemblages sont irradiés, doit être aussi simple que possible. Cependant, dans les diverses solutions connues il est généralement nécessaire de monter ou de démonter des petites pièces de préhension délicate et cette opération commandée à distance demande beau- coup de temps et de précision. L'invention a pour objet une nouvelle dis- position de l'assemblage combustible permettant d'effectuer facilement les opérations de montage et de démontage en maintenant une tenue mécanique efficace des pièces d'extrémité. Conformément à l'invention, le fond de chaque pièce d'extrémité est associé à une plaque interne munie des mêmes séries d'orifices de passage des tubes et de passage du fluide, ladite plaque- interne étant accolée audit fond et reliée à celui-ci par des moyens de fixation amovi- bles de façon à former un ensemble ayant les caractéristiques mécaniques exigées du fond et les orifices de passage des tubes ménagés sur la plaque interne ont une forme oblongue et sont munis d'éléments de fixation coopé- rant avec des éléments correspondants ménagés sur l'extrémité de chaque tube pour la fixation desdits tubes par déplacement transversal de la plaque interne, l'ensemble étant bloqué par la fixation du fond sur la plaque interne après la mise en place de celle-ci. L'invention va maintenant être décrite en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure i est une vue générale en élévation d'un assemblage combustible. La figure 2 est une vue de dessus de la pièce d'extrémité supérieure selon II-II figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale selon 111-111 figure 2. La figure 4 est une vue de dessous de la pièce d'extrémité infé- rieure selon IV-IV figure 1. La figure 5 est une vue en coupe transversale selon V-V figure 4. Les figures 6 et 7 sont des vues partielles de dessus, respec- tivement du fond de la pièce d'extrémité supérieure et de la plaque interne correspondante. La figure 8 est une vue de détail, en coupe axiale, de la fixation de l'extrémité supérieure d'un tube sur la pièce d'extrémité. La figure 9 est une vue selon IX.lXde la partie représentée figure 8. On a représenté sur la figure 1 en perspective l'ensemble d'un assemblage combustible qui comprend un châssis formant ossature de support constitué par une pièce d'extrémité supérieure 1 et une pièce d'extrémité inférieure 2 reliées entre elles par une pluralité de tubes 3. Entre les deux pièces d'extrémité sont réparties plusieurs grilles entretoises 4 qui s'appuient sur les tubes 3, et qui servent au maintien des crayons combustibles 5. Sur les figures 2 et 3 on a représenté la pièce d'extrémité supérieure 1 qui, de façon classique, comprend un fond plan 11 solidaire d'un cadre carré 12. Sur les côtés du cadre sont fixés des ressorts de maintien 13 et à deux angles opposés en diagonale sont ménagés des loge- ments à axes verticaux 14 dans lesquels viennent se placer les pions de centrage de la plaque supérieure du coeur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention le fond 11 est associé à une plaque interne 15 sur laquelle sont fixées de préfé- rence des pattes 16 qui servent à l'accrochage de l'ensemble et qui passent dans des échancrures 17 ménagées sur le fond 11. D'autre part, le fond 11 et la plaque 15 sont fixés par des vis 18. Le fond 11 et la plaque 15 sont munis d'autre part d'orifices respectivement 6 et 60, de passage du fluide de refroidissement et d'ori- fices 7 et 70 de fixation des extrémités des tubes. Sur la figure 2, on a représenté seulement quelques uns de ces orifices. La pièce d'extrémité inférieure 2 représentée sur les figures 4 et 5 se compose de la même façon d'un fond 21 aux quatre angles duquel sont placés des pieds 22 d'appui sur la plaque inférieure du coeur. Deux de ces pieds 22 opposés en diagonale sont munis de logements 23 dans lesquels peuvent s'engager des pions de centrage solidaires de la plaque inférieure du coeur. 24 9 166 8 Comme indiqué plus haut pour la pièce d'extrémité supérieure, le fond 21 est associé à une plaque interne 25 et ils sont munis respecti- vement des mêmes séries d'orifices 6 (60) de passage du fluide et 7 (70) de fixation des extrémités de tube. D'autre part, le fond 21 et la plaque 25 sont reliés de façon amovible par des vis de fixation 26. Sur les figures 6 et 7 on a représenté respectivement une partie du fond Il et de la plaque interne 15 en vue de dessus pour montrer les deux séries d'orifices 6 (60) de passage du fluide de refroidissement et 7,70)correspondant aux tubes guides. Les orifices 6 et 60 ont des dimensions choisies pour déterminer une section de passage totale du fluide aussi grande que possible tout en conservant les caractéristiques mécaniques de résistance indispensa- bles. Les orifices 7 ménagés sur le fond 11 ont une section circulaire qui correspond à la section des tubes. En revanche, les orifices 70 correspondants de la plaque interne 15 ont une forme oblongue de façon à permettre une fixation à bayonnette des extrémités de tubes comme on va le voir en se référant aux figures 8 et 90 Pour cela, chaque tube 3 est muni à son extrémité d'une bague 31 et l'orifice 70correspondant de la plaque interne 15 est constitué par la réunion de deux parties, une partie cylindrique 71 de diamètre dl égal au diamètre externe de la bague 31, et une partie demi-cylindrique 72 décalée latéralement, de diamètre d2 égal au diamètre externe du tube 3, et reliée à la partie 71 par deux parois parallèles 73 écartées d'une distance égale audit diamètre d2 du tube 3. Cependant, sur la face de la plaque 15 en regard du fond 11 est ménagé un lamage ou une gorge 74 de largeur égale au diamètre dl de la bague 31. De la sorte lorsque l'on place la plaque 15 sur les extrémités des tubes 3, on peut enfiler les tubes dans les parties 71 des orifices , jusqu'à ce que les bagues 31 passent au-dessus des lamages 74, On peut ensuite décaler latéralement la plaque 15, chaque tube 3 venant alors se placer dans l'axe de la partie 72 et sa bague 31 s'engageant dans le lamage 74 correspondant. Les tubes 3 étant ainsi tous calés en meme temps dans le fond des orifices 72 par le décalage latéral de la plaque 15, on met en place la pièce d'extrémité 1 dont le fond Il vient s'appliquer sur la plaque interne 15. De préférence, la bague 31 de chaque tube 3 a une hauteur hi plus élevée que la profondeur h2 da lamage 74 et la partie supérieure de chaque bague 249 166 8 dépassant le niveau de la plaque 15 a une section tronconique, et peut s'engager dans un élargissement 75 de même section ménagé sur le pourtour de chaque orifice 7 correspondant. Chaque tube est ainsi bloqué axialement et radialement lorsque l'on a fixé la plaque 15 sur le fond 11 au moyen des vis 18. La fixation des tubes sur la pièce d'extrémité inférieure 2 peut se faire de façon tout à fait analogue. D'autre part, comme on le voit sur la figure 8, lorsque les tubes 3 sont en place, les parties 71 des orifices 70 peuvent servir au passage du fluide dans les zones o ils coïncident avec des orifices 6 de la plaque 11. Les vis 18 et 26 ont pour r8le d'éviter le glissement relatif de la plaque interne et du fond mais ne subissent pas d'efforts de trac- tion car, comme le représente la figure 10, toutes les forces parallèles à l'axe de l'assemblage sont directement transmises par les tubes guides 3 et réparties sur les zones qui assurent la réaction,sans effort sur les vis de liaison 18 (26). Ainsi, en manutentionl'assemblage combustible est suspendu par les parties 16 solidaires de la plaque 15. Dans ce cas, les tubes 3 sont accrochés à la plaque 15 par les bagues 31 qui s'appuient sur les lamages 74 et ils supportent eux-m8me tout le poids de l'assem- blage. De mnme, la fixation sur la pièce d'extrémité inférieure étant inversée, en manutention les bagues 31 des tubes 3 supportent la plaque interne 25 sur laquelle est fixé le fond 21 par les vis 26. Celles-ci ne supportant donc que le poids de la pièce d'extrémité inférieure 2. Lorsque l'assemblage est en appui supérieur ou inférieur, les extrémités des tubes 3 s'appuient sur le fond li ou, à la partie inférieure, sur le fond 21 par l'intermédiaire des bagues 31 engagées dans les parties 75 des orifices 7. De la sorte, les efforts axiaux d'appui sont transmis directement par les bagues 31 et répartis sur les fonds 11 et 21 qui assurent la réaction. Ceci est illustré par la figure 10 qui représente les fours cylimn*riques, en manutention sur sa partie gauche et en appui sur sa partie droite. Aux efforts de suspension fi appliqués, en manutention sur les parties d'accrochage 16 correspondent des réactions R1 des bagues 31 réparties sur la plaque supérieure 15 et Ri réparties sur la plaque infé- rieure 25 qui supporte le poids É1 de l'embout inférieur 2. Inversement, l'effort d'appui F2 de la plaque supérieure du coeur sur l'embout supérieur 1 correspond à des réactions R2 et R'2 des tubes respectivement sur les fonds 11 de l'embout supérieur 1 et 21 de l'embout inférieur 2 sur lequel s'exerce la réaction F'2 du sol ou de la plaque inférieure du coeur. De même, un effort accident F3 du par exemple à un choc sur l'embout inférieur 2. est encaissé par les tubes 3 par l'intermédiaire des bagues inférieures qui supportent une réaction correspondante R3. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui a été décrit, mais elle englobe au contraire toutes les variantes qui n'en différeraient que par l'emploi de moyens équivalents. Ainsi la bague 31 de fixation du tube 3 peut être soit rapportée sur le tube par soudage ou sertissage soit formée directement par expansion torique ou conique. 249 1668 REVENDICATIONS 1. Assemblage combustible de réacteur nucléaire comportant une pluralité d'éléments combustibles disposés verticalement dans un châssis de soutien comportant deux pièces d'extrémités, respectivement supérieure 1 et inférieu*2, sur lesquelles sont fixées les extrémités d'une plura- lité de tubes verticaux 3 le long desquels sont disposées une pluralité de grilles 4 de maintien des éléments combustibles 5, chaque pièce d'ex- trémité lj2')comprenant un fond plan 11 (21) sur lequel sont ménagés une première série d'orifices 7 dans lesquels s'engagent et sont fixées les extrémités des tubes 3 et une seconde série d'orifices 6 de passage du fluide de refroidissement des éléments combustibles 5 caractérisé par le fait que le fond 11, une plaque interne 15, (251 munie des mêmes séries d'orifices 70 d'engage- ment des tubes 3 et 60 de passage du fluide, ladite plaque interne 15,(21 étant accolée audit fond 1,(2) et reliée à celui-ci par des moyens de fixation amovibles 18, (26)de façon à former un ensemble ayant les caracté- ristiques mécaniques exigées du fond 1,(2)et parle fait que les orifices d'engagement des tubes 3 mqnégés sur la plaque interne 18,(25)ont une section oblongue et sont munis d'éléments de fixation 74 coopérant avec des éléments correspondant 31 ménagés sur l'extrémité de chaque tube 3 pour la fixation de ces tubes par déplacement transversal de la plaque interne, l'ensemble étant bloqué ensuite par la fixation du fond sur la plaque interne. 2. Assemblage combustible selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque tube 3 est muni à chaque extrémité d'une partie 31 à section élargie et que chaque orifice oblong correspondant 70 de la plaque interne 15,(25) est constitué parla réunion de deux parties décalées l'une 71 de largeur dl égale à celle de la partie élargie 31 du tube 3 et l'autre 72 de largeur d2 égale à celle du tube 3 la paroi interne de cette dernière étant munie d'une gorge 74 dans laquelle peut s'engager la partie élargie 31 du tube par décalage latéral de la plaque interne 15,(25) par rapport au tube 3, ladite partie élargie 31 du tube 3 et ladite gorge 74 constituant les éléments de fixation du tube 3 sur la plaque 15(25. 24 9 166 8 3. Assemblage combustible selon la revendication 2, caracté- risé par le fait que la gorge 74 dans laquelle peut s'engager la partie élargie 31 de chaque tube 3 est constituée par un lamage ménagé sur la face de la plaque 15,(25)accolée au fond 1,(2)et que ladite partie élargie 31 a une hauteur hl supérieure à la profondeur h2 dudit lamage 74 et s'engage dans un élargissement de section correspondante ménagé sur le pourtiour de l'orifice 7 correspondant du fond 1,(2)lors de la mise en place de ce dernier. 4. Assemblage combustible selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que, en appui, les efforts axiaux sont transmis directe- ment par les parties élargies 31 des tubes 3 et répartis sur les fonds 11 et 21 qui assurent la réaction. 5. Assemblage combustible selon la revendication 3 caracté- risé par le fait que, en manutention, les efforts axiaux de suspension sont transmis directement par les parties élargies 31 des tubes 3 et répartis sur les plaques internes 15 et 25 quiaesurent la réaction, la plaque supérieure 11 étant munie de moyens 16 d'accrochage de l'ensemble de l'as- semblage.