Brevet FR2500947A1 — publié le 19820903

Structure d'embout composite pour un assemblage combustible de réacteur nucléaire. La présente invention concerne les assemblages combustibles de réacteur nucléaire et elle a trait, plus ou particulièrement, à une conception perfectionnéed'embouts/bus supérieur et Inférieur qui augmente les performances des assemblages combustibles. Les réacteurs nucléaires Industriels classiques comprennent une multiplicité d'assemblagescombustibles, cha- cun comprenant un arrangement parallèle de barres combustibles et de tubes de guidage ou chaussettes de barres de commande maintenus espacés les uns des autres par des grilles ou som- miers espacés le long de l'assemblage combustible. Pour que l'assemblage soit stable et résistant du point de vue mécani- que, on fixe les chaussettes aux grilles. ainsi qu'aux embouts supérieur et Inférieur montés sur les extrémités opposées de l'assemblage. Chaque embout est une structure massive d'une seule pièce comportant des ouvertures destinées à loger les extrémités des chaussettes et à permettre l'écoulement du réfrl- gérant vers le haut à travers l'assemblage pendant le fonction- nement du réacteur. Les éléments de liaison utilisés pour for- mer les ouvertures de l'embout destinées au passage du réfrl- gérant sont placés au-dessus des barres combustibles de manière à limiter leur déplacement vers le haut et meme leur échappe- ment de l'assemblage quand ils sont soumis à l'action de forces hydrauliquesse manifestant dans le réacteur. Les embouts ordinaires des assemblages combusti- bles sont conçus de manière à supporter les charges structurales et thermiques à la fois pendant leur manutention et leur fonc- tionnement et pour commander l'écoulement du réfrigérant à travers les extrémités de l'assemblage combustible. De plus, les embouts constituent la structure dans laquelle sont fixées les chaussettes desbarres de commande pour donner de la stabi- lité à l'assemblage quand on retourne les barres à l'intérieur des limites de l'assemblage. On satisfait/ces exigences en utilisant des embouts formés par une structure d'une seule pièce qui comprend des plaques espacées reliées par des pa- rois latérales de manière à former le corps de l'embout. Cette conception d'une seule pièce utilie les mêmes caractéristiques dans une tentative pour satisfaire/toutes les exigences men- tionnées ci-dessus. Il en résulte que les caractéristiques de conception incorporées à l'embout deviennent compliquées et coûteuses à réaliser particulièrement du fait que des caracté- ristiques structurales différentes ne peuvent pas être modi- fiées aux dépens des autres, c'est- à-dire que les changements de conception proposés pour chaque composant structural ne peu- vent pas être effectués stils nuisent à la fonction ou à la performance des autres éléments constitutifs de l'embout. Par exemple, les éléments de liaison qui agissent pour empêcher que les barres de combustible se déplacent vers le haut à partir de l'assemblage constituent aussi des éléments de sup- port de chargesthermique et hydraulique d'o il résulte que ces éléments de liaison doiventêtre notablement massiques ce qui serait nécessaire. Ce procédé de fabrication d'embout est de plus extraordinairement coûteux étant donné que la multitude d'ouvertures pour l'écoulement doivent être fraisées selon des configurationset des tolérances précises, ce qui exige des machineà grand rayon de coupe avec de faibles tolé- rances. C'est pourquoi l'objet principal de la présente invention est de réaliser un embout d'assemblage combustible nucléaire qui est relativement peu coûteux mals qui peut supporter toutes les charges nécessaires et répond à toutes les fins envisagées. En raison de cet objet, la présente Invention réside dans une structure d'embout composite destinée à être utilisée avec un assemblage combustible de réacteurs nu- et cléaires/comprenant une enveloppe de configuration carrée comportant des parols qui délimitent une ouverture centrale, cetteSructure étant caractériséepar des nervures présentes dans ladite enveloppe et s'étendant en travers de l'ouverture centrale, lesdites nervures faisant corps avec les parois de l'enveloppe et formant une structure d'embout comportant des ouvertures permettant un écoulement traversant du réfrigérant, une plaque d'écoulement amovible séparable présente sur ladite et enveloppe/ayant des dimensions qui correspondent aux dîmen- sions de l'ouverture centrale, ladite plaque ayant une épais- seur qui permet de la découper à la presse dans une matière en feuille, ladite plaque comportant en outre des ouvertures s'étendant axialement et ayant des dimensions et une confIgu- ration destinées à diriger l'écoulement de réfrigérant dans des directions prédéterminées à travers la structure d'embout et à provoquer une chute de pression d'une valeur prédéterminée au droit de la structure d'embout pour contribuer à assurer un écoulement du réfrigérant en quantité voulue à travers la structure d'embout. La présente Invention sera mieux comprise à la lecture de la description donnée ci-après à titre purement illustratif et non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation, partiel- lement en coupe, montrant la présente Invention appliquée à un assemblage combustible pour réacteur nucléaire; la figure 2 est une vue en plan de l'embout supérieur composite Illustré sur la figure 1; la figure 3 est une vue d'extrémité, partiel- lement en coupe, de l'embout représenté sur la figure 2; la figure 4 est une vue par IV-IV de la figure 2; la figure 5 est une vue en plan de la plaque supérieure amovible de l'assemblage; la figure 6 est une vue en élévation, partiel- lement en coupe, d'un embout infétieur d'assemblage combustl- ble; et la figure 7 est une vue en plan de l'embout de la figure 6. Eu se référant maintenant aux dessins, on volt que l'on y a représenté sur la figure 1 un=assemblage combusti- ble 10 comprenan urrangemertde barres combustibles 12 mainte- nues espacées les unes des autres par des grilles 14 espacées le long de l'assemblage combustible. Des tubes de guidage de barres de commande/1eurs manchons associés 16 raccordent l'assemblage combustible à un embout supérieur 18 tandis que des manchons 20 raccordent l'assemblage combustible à son extré- mité Inférieur à l'embout Inférieur 22. L'embout supérieur comprend une enveloppe ou bottier comportant une base 24 et des parois verticales 26 qui se raccordent à un rebord 28 en surplomb s'étendant autour de la partie supérieure du corps de l'embout. En se référant aux figures 2-4, on voit que la base comprend un réseau d'interconnexion de nervures ou barrettes 30Ode largeur suffisante pour que soient formées des ouvertures 32 destinées à recevoir les tubes de guidage (non représentés) desbarres de commande ainsi qu'une ouverture 34 pour les conducteurs des instruments. Les ouvertures 36 de plus grandesdimensions sont des trous par o s'écoule le réfrigérant et qui sont conçus pour le passage de la totalité du courant de réfri- gérant à travers l'assemblage. Les ouvertures'38 disposées diagonalement reçoivent des chevilles fixées à la plaque supé- rieure (non représentée) du coeur quand on charge le réacteur avec les assemblagescombustibleset qu'on l'assemble en vue de son fonctionnement. Comme illustré sur les figures 1, 3 et 5, une plaque amovible 40 d'écoulement comportant une multiplici- té d'ouvertures 42 de dimensions et de congifuratlIons variables est soudée ou fixée de toute autre manière au cObté de dessous de la base 24 sur l'embout supérieur. Les ouvertures 42 ont une conception spéciale grace à laquelle elles contribuent à diriger le courant de réfrigérant suivant un traJet prédéter- miné à travers l'assemblage combustible et elles assurent l'apparition d'une chute de pression d'une valeur prédéterminée à travers l'assemblage. Les parties de liaison entre les ouver- en tures recouvrent les barres combustibles de manière à/emp9cher l'expulsion. L'embout inférieur 22 a une conception siml- laire à l'embout supérieur et comprend une pièce moulée massive en acier inoxydable ou en toute autre matière. Il comprend des pieds 46 qui supportent un réseau de barrettes d'entre- toisement 48 de conception similaire à celle de l'embout supé- rieur et qui font partie intégrante des parois 50 de la pièce moulée. Une plaque amovible inférieure 52 d'écoulement peut être fixée à la pièce moulée par soudage de ees extrémités à la surface supérieure de cette pièce moulée. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le manchon 54 de chausette de barre de commande, manchon est qui est fixé à son extrémi- té supérieure à la grille ou sommier inférieur 14, repose sur la plaque d'écoulement 52. Une vis 56 comportant une tête 58 portant contre la surface Inférieure 60 de l'embout se visse dans un filetage complémentaire 62 formé dans la partie intérieure du manchon de manière à fixer ainsi fermement l'em- bout inférieur à la structure de chaussette. Du fait que les seize manchons 54 de chausettez utilisés dans une grille ou sommier 17 x 17 par exemple sont en contact à leurs extrémités inférieures avec la surface supérieure de la plaque d'écoule- ment, Il va de soi que lorsque les vis ont été vissées à refus, la plaque d'écoulement est attirée fermement contre la surface supérieure de l'embout. Il est bien entendu que la description qui pré- cède n'a été données qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y Otre apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Structure d'embout composite destinée à être utilisée avec un assemblage combustible de réacteur nucléaire, cette structure comprenant uneenveloppe de configu- ration carrée comportant des parois qui délimitent une ouver- ture centrale et étant caractérisée par des nervures (30) présentes dans ladite enveloppe et s'étendant en travers de l'ouverture centrale, lesdites nervures (30) se raccordant aux parois de l'enveloppe et formant une structure d'embout comportant des ouvertures (36) permettant le passage du courant de réfrigérant, une plaque d'écoulement (40) amovible sépara- ble présente sur ladite enveloppe et ayant des dimensions qui correspondent aux dimensions de l'ouverture centrale, ladite plaque (40) ayant une épaisseur telle que l'on peut la décou- per à la presse dans une matière en feuille, ladite pla- que (40) comportant en outre. des ouvertures s'étendant axialement et ayant des dimensions et une configuration pré- vues pour diriger l'écoulement du réfrigérant dans des direc- tlons prédéterminées à travers la structure d'embout et pour provoquer une chute de pression d'une valeur prédéterminée à travers cette structure d'embout afin de contribuer à assurer un écoulement de réfrigérant suivant la quantité vou- lue à travers la structure d'embout. 2. Structure d'embout suivant la revendica- tion 1, caractérisée par le fait que les ouvertures (30, 34) qui s'étendent axialement et que comporte ladite plaque (40) sont formées par les parties de liaison qui subsistent après que/ a matière a été enlevée de la plaque pendant l'opéra- tion de découpage à la presse destinée à former les ouvertures. 3. Structure d'embout suivant la revendica- tion 2, caractérisée par le fait que l'emplacement des parties de liaison dansla plaque (40) est choisi de manière que ces parties de liaison soient adaptées pour recouvrir les extré- mités des barres combustibles lorsque l'embout est fixé à l'assemblage combustible et pour empêcher ainsi l'expulsion de ces barres combustibles par les forces hydrauliques qui agissent sur ces barres pendant le fonctionnement du réacteur.