Brevet FR2509896A1 — publié le 19830121

- Caisson de gainage avec pièces d'espacement pour surrégénérateurs rapides La présente invention se rapporte à un caisson de gainage avec pièces d'espacement pour surrégénérateurs ra- pides Ces caissons qui ont en général une section trans- versale hexagonale sont placés les uns à côté des autres dans le réacteur et maintenus réciproquement à une distan- ce déterminée par des pièces d'espacement Lors du fonc- tionnement d'un surrégénérateur rapide, le comportement des éléments du coeur est défini par la tenue du matériau au bombardement neutronique et aux hautes températures de service Le flux des neutrons est maximum vers le centre du coeur et diminue vers le pied et la tête des éléments ainsi que radialement vers l'extérieur Les matériaux bom- bardés par un flux de neutrons rapides présentent alors d'importantes augmentations de volume qui dépendent de la dose de neutrons, de la température et de l'état du maté- riau Compte tenu de ces dépendances, il se produit, en combinaison avec les zones de température existantes dans l'élément du coeur, des dilatations différentes qui, si elles sont contrariées, produisent des tensions dans les parties de la structure de l'élément Ces tensions peuvent être supprimées ou limitées par fluage induit par neutrons et thermique Par suite de la différence de pression entre la fa- ce interne et la face externe du caisson de gainage, sa section transversale originalement hexagonale s'élargit sur les flancs sous l'effet du fluage induit par les neu- trons A cet élargissement par fluage se superpose une augmentation de la section transversale du caisson provo- quée par un gonflement du volume Conformément au profil susmentionné du flux neutronique avec maximum à proximité du centre du coeur, ce caisson prend une forme épaissie dans sa section longitudinale Pour aménager entre les caissons un espace libre suffisant pour permettre leurs dilatations dues au fluage et au gonflement et obtenir des -2- points de contact définis pour la transmission des forces de liaison du coeur entre les caissons, on les sépare et on les renforce au moyen de pièces d'espacement Ces piè- ces d'espacement sont disposées dans différents plans. Les pièces d'espacement réalisées ou conçues jusqu' ici comportent des saillies soudées, vissées ou embouties sur les flancs des caissons de gainage Dans les caissons disposés les uns à côté des autres, ces saillies se tou- chent en maintenant ainsi une distance constante entre eux. Comme pièces d'espacement on connaît aussi des bagues hexa- gonales rapportées par soudure Pour augmenter la résistan- ce à l'usure de ces bagues, on soude quelquefois des tôles en Stellite sur les arêtes des caissons de gainage. Les modes de réalisation actuellement connus pré- sentent différents inconvénients. Dans le cas des bagues ou des saillies rapportées par soudure, la paroi des caissons dans les plans des piè- ces d'espacement est plus épaisse que dans le reste des caissons ce qui est à éviter pour des raisons d'économie de neutrons et à cause de la complication du calcul d'éta- blissement Par ailleurs, les points de soudure sont cri- tiques et ne peuvent être réalisés qu'avec mise en oeuvre de moyens importants Un autre inconvénient majeur réside dans le fait qu'il est difficile d'extraire individuelle- ment les caissons munis des pièces d'espacement sur leurs flancs étant donné que dans certains cas dans la zone cen- trale du coeur, il est impossible de retirer les pièces d'espacement en les faisant passer devant les caissons voisins élargis, en particulier agrandis au niveau de leurs flancs. La présente invention a par conséquent pour objet de trouver un moyen aussi simple que possible pour doter un caisson de gainage de pièces d'espacement qui garantis- sent une grande rigidité du caisson, permettent la trans- mission d'importantes forces de liaison du coeur et, mal- gré cela, n'empêchent en aucune façon l'extraction -3- individuelle des caissons. Ce résultat est atteint selon l'invention avec un caisson du type précité dans lequel les saillies qui ser- vent de pièces d'espacement sont embouties à partir du caisson lui-même, et ce, dans la zone des arêtes Avec ce procédé, l'épaisseur de la paroi du caisson reste à peu près constante même dans la zone des saillies La forme des saillies est établie de façon que leurs surfaces exté- rieures soient à peu près parallèles aux flancs du cais- son et forment ainsi de chaque côté de ce dernier dans le plan des pièces d'espacement deux surfaces d'appui pour des caissons voisins de construction identique En pareil cas, les saillies ne débordent que très peu sur les flancs du caisson de sorte que ces flancs sont moins élargis que la zone des arêtes L'avantage de ce type de pièce d'espa- cement est d'une part la facilité de leur fabrication, et, d'autre part leur statique considérablement améliorée, c'est-à-dire la plus grande rigidité du caisson dans la zone des pièces d'espacement Les efforts entre les dif- férents caissons sont désormais transmis non plus sur les flancs, mais dans la zone des arêtes Un caisson doté de telles pièces d'espacement peut être extrait individuelle- ment sans difficulté, attendu que les saillies dans la zone des arêtes ne peuvent pas venir buter contre les zo- nes élargies des flancs des caissons voisins. Selon une autre particularité avantageuse de l'in- vention les saillies ne sont pas embouties à arêtes vives à partir du caisson, mais sont munies de transitions chan- freinées ou arrondies, on évite ainsi également un accro- chage mutuel des caissons. Pour lui permettre de jouer certains rôles particu- liers, il est en outre avantageux selon l'invention de munir le caisson de sections de transition entre les sail- lies et les parties non élargies des flancs dans la zone des plans des pièces d'espacement Chaque flanc du caisson dans la zone d'un plan des pièces d'espacement se compose -4- donc de cinq sections une section médiane pas ou que peu élargie, deux sections en saillie sensiblement parallèles à celle-ci, et deux sections de transition intercalées en- tre la section médiane et les sections en saillie Par des calculs statiques et adaptation à différents paramètres, tels que: température, irradiation neutronique, épaisseur de paroi, efforts de liaison du coeur, manipulation etc. on peut établir des rapports de grandeurs optimales entre ces différentes sections et les valeurs réciproques de leurs angles Suivant les exigences imposées quant à la ri- gidité et à la simplicité de la construction, il en résul- te différentes possibilités qui sont expliquées dans les exemples de réalisation Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la section médiane de chaque flanc est très courte ou peut même être complètement supprimée Dans ce cas, la totalité du flanc dans la zone du plan des piè- ces d'espacement est également plus ou moins élargie et se transforme peu à peu en une saillie au niveau de l'arête. Ce mode de réalisation est facile à fabriquer et de grande rigidité. Selon une autre particularité de l'invention, dans la zone des plans des pièces d'espacement on peut prévoir plusieurs groupes de saillies embouties décalées dans le sens axial Ce mode de réalisation se traduit par une plus grande augmentation de la rigidité et est avantageuse pour la fabrication ou la manipulation des caissons De cette façon, dans la zone des plans des pièces d'espacement, on obtient non pas seulement deux surfaces d'appui pour cha- que caisson voisin, mais plus. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur le- quel: La figurelest une vue en perspective d'un caisson de gainage coupé dans le sens axial et dans un plan des pièces d'espacement; -5- Za figure 2 représente une coupe transversale d'un caisson de gainage dans le plan des pièces d'espace- ment; la figure 3 représente un détail agrandi de la figure 2, à savoir la zone d'un flanc de caisson de gaina- ge dans le plan des pièces d'espacement; la figure 4 est une vue latérale d'un caisson de gainage dans le plan des pièces d'espacement réalisées de façon particulières; la figure 5 est une coupe transversale du caisson de gainage suivant V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue latérale d'un caisson de gainage dans la zone du plan des pièces d'espacement réa- lisées de façon différente; la figure 7 est une coupe transversale suivant VII-VII de la figure 6. Sur ces figures, le caisson de gainage est désigné par la référence 1 Ce caisson a une section transversale hexagonale de sorte qu'il se compose de six flancs 2 et six arêtes 3 Dans le plan des pièces d'espacement, des saillies 4 sont formées par emboutissage vers l'extérieur à partir du caisson sans toutefois que l'épaisseur de la paroi de ce dernier soit modifiée dans des proportions im- portantes Les saillies se trouvent dans la zone des arêtes 3 qu'elles entourent en débordant légèrement de chaque cô- té dans la zone des flancs 2 Les flancs eux-mêmes ne sont pas fortement élargis, tout au moins en leur milieu, si bien qu'il subsiste un espace libre pour leur gonflement sous l'effet du bombardement des neutrons rapides Les arêtes relativement vives représentées sur les figures 1 et 2, des saillies 4 peuvent être adoucies, comme illustré sur la figure 3, par des sections de transition 22 La fi- gure 3 représente la section transversale d'un flanc dans la zone d'un plan des pièces d'espacement, ce flanc étant divisé en cinq sections: au centre la zone non élargie du flanc 23, à l'extérieur les sections 21 correspondant aux saillies et entre la zone non élargie et les sections 21 les sections de transition 22 Les rapports entre les di- mensions et les angles de ces diverses sections peuvent être choisies différemment selon les conditions et les li- mites de tolérance Les figures suivantes représentent d'autres exemples de réalisation des pièces d'espacement. Sur la figure 4 on peut voir une forme dans laquelle la section 23 n'est pas complètement réalisée dans le flanc, si bien que sur-les bords supérieur et inférieur 41 de la pièce d'espacement les flancs sont aussi légèrement repous- sés vers l'extérieur Les saillies proprement dites 40 des pièces d'espacement se situent toutefois ici aussi dans la zone des arêtes 3 La figure 6 représente par contre un exemple de réalisation dans lequel la section 23 a été com- plètement supprimée, si bien que les flancs dans le plan des pièces d'espacement sont légèrement repoussés vers l'extérieur Comme on peut toutefois le voir dans la coupe transversale de la figure 7, les saillies proprement dites 42 des pièces d'espacement se trouvent dans la zone des arêtes 3 Ce mode de réalisation se caractérise par une rigidité particulière, mais offre toutefois moins d'espace pour le gonflement des caissons de gainage voisins. -7- REVENDICATIONS 1. Caisson de gainage avec pièces d'espacement pour surrégénérateurs rapides, dans lequel les pièces d'es- pacement sont constituées par des saillies placées sur les caissons de gainage dans les plans des pièces d'espacement, caractérisé par le fait: a) que les saillies ( 4) sont formées par emboutis- sage vers l'extérieur à partir du caisson ( 1) dans la zone de ses arêtes ( 3); b) que l'épaisseur de la paroi du caisson dans la zone des plans des pièces d'espacement et des saillies est sensiblement égale à celle du reste du caisson; c) que les surfaces extérieures des saillies ( 4) sont disposées à peu près parallèlement aux flancs ( 2) du caisson ( 1) et forment ainsi de chaque côté du caisson dans le plan des pièces d'espacement deux surfaces d'appui pour les caissons voisins; d) que les flancs ( 2) du caisson ( 1) dans la zone du plan des pièces d'espacement sont moins élargis que les arêtes ( 3). 2. Caisson de gainage avec pièces d'espacement se- lon la revendication 1, caractérisé par le fait que les transitions entre les saillies et la paroi non élargie du caisson sont arrondies. 3 Caisson de gainage avec pièces d'espacement se- lon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque flanc ( 2) du caisson ( 1) dans la zone du plan des pièces d'espacement se compose de cinq sections: une section mé- diane ( 23) pas ou peu élargie, deux sections en saillie ( 21) sensiblement parallèles à celle-ci et deux sections de transition ( 22). 4. Caisson de gainage avec pièces d'espacement selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la section médiane ( 23) est très courte ou complètement sup- primée. 5. Caisson de gainage avec pièces d'espacement 8 - selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que dans la zone des plans des pièces d'espacement, le caisson de gainage est muni de plusieurs groupes décalés axialement de saillies obtenus par emboutissage vers l'extérieur.