Brevet FR2516691A1 — publié le 19830520

La présente invention se rapporte à un dispositif de guidage d'une grap- pe de contrôle constituée de plusieurs crayons absorbants susceptibles d'être introduits entre les crayons combustibles du coeur dans un réacteur nucléaire, notamment un réacteur à eau sous pression. Chaque grappe de contrôle est constituée de crayons absorbants suspendus à un support multi-branches qui est appelé Il araignée" Ce support est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige manoeuvrée verticalement Les crayons ab- sorbants doivent pouvoir être extraits du coeur ou être introduits dans le coeur ce qui nécessite un guidage parfait sur toute la longueur de leur dépla- cement. Un dispositif de guidage d'une grappe de contr 8 le, connu en soi, compor- te un boitier tubulaire s'étendant entre une plaque supérieure de coeur qui limite le coeur vers le dessus et une plaque support Des plaques horizonta- les qui permettent l'évacuation vers le haut du liquide primaire de refroi- dissement sont placées à l'intérieur du boitier de guidage pour assurer un guidage discontinu des crayons Au niveau inférieur, le boitier contient un jeu de fourreaux de guidage pourvus de glissières qui assurent le guidage con. tinu des crayons Chaque fourreau de guidage présente une fente longitudinale permettant le passage des éléments radiaux de "l'araignée" Le boitier est muni, sur une hauteur correspondant au guidage continu, d'ouvertures d'éva- cuation et de déviation du liquide primaire de refroidissement Le boitier de guidage reçoit le flux ascendant de liquide qui sort verticalement des assem- blages combustibles, à l'extrémité supérieure du coeur, pour être ensuite dé- tourné horizontalement vers les sorties latérales de la cuve Il est donc si- tué dans une zone de grande turbulence. Au niveau du guidage continu il existe un gradient de pression dans un plan horizontal Du fait que chaque fourreau de guidage est ouvert, ce gra- dient de pression tend à appliquer le crayon absorbant contre les lèvres de la fente ce qui provoque une usure par frottement Pour limiter ce phénomène, on prévoit des ouvertures d'équilibrage des pressions dans les faces des fot reaux de guidage mais ceci risque d'influer sur la tenue mécanique. L'invention a pour but de réaliser un guidage continu de chaque crayon absorbant d'une grappe de contrôle de manière que les déséquilibres de pres- sion autour du crayon-dés à la poussée hydraulique-soient réduits au minimum. Ce guidage continu ne remet pas en cause la conception des fourreaux de gui- dage, des équipements internes ou de la cuve L'invention permet de réduire les effets de la poussée hydraulique à l'intérieur du guidage continu en é- quilibrant les pressions autour du crayon absorbant Cet équilibrage est réalisé en évitant de créer des courants radiaux parasites, en n'affaiblis- sant pas la tenue des fourreaux, en recherchant les zones de plus faible vitesse du liquide primaire pour éviter les perturbations de l'écoulement. Le dispositif de guidage est constitué par un boitier dans lequel sont montés des fourreaux de guidage continu munis -chacun d'au moins une glissi- ère cylindrique adaptée au guidage vertical d'un crayon et ouverts chacun par une fente verticale débouchant dans ladite glissière et il est caracté- risé par le fait que chaque glissière de guidage est associée à deux orifi- ces entaillant en creux les deux lèvres de la fente de manière que lorsqu'un crayon est en contact avec lesdites lèvres l'intérieur de la glissière com- munique avec ladite fente. Selon une caractéristique les orifices de communication sont symétrie ques par rapport au plan vertical passant par le milieu de la fente et l'axe de la glissière. Selon une autre caractéristique, les orifices sont réalisés-par deux encoches enveloppant un cylindre dont l'axe est décalé de l'axe de la glis- sière du côté de la fente Les orifices peuvent Etre réalisés par un lamage circulaire faisant le tour de la glissière. L'invention va maintenant être décrite, avec plus de détails, à l'aide de modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples Cette des- cription, nullement limitative, fait référence aux figures 1 à Il dans les- quelles La figure 1 représente une coupe verticale générale de la partie supé- rieure du réacteur. La figure 2 représente une coupe verticale, passant par les fourreaux de guidage doubles, d'un dispositif de guidage. La figure 3 représente une coupe verticale, passant par les fourreaux de guidage simples, du dispositif de guidage. La figure 4 est une coupe transversale selon IV-IV des figures 2 et 3. La figure 5 est une coupe transversale selon V-V des figures 2 et 3. La figure 6 est une vue de détail d'un fourreau de guidage simple. La figure 7 est une coupe selon VII-VII des figures 3 et 6. La-figure 8 est une vue de détail, en coupe verticale, d'un fourreau de guidage double. La figure 9 est une coupe transversale selon IX-IX des figures 2 et 8 Les figures 10 et il représentent, en coupe transversale; des variantes d'un fourreau double. 251669 1 La figure 1 représente la partie supérieure d'un réacteur o l'on remar- que le coeur 2 monté à l'intérieur de la cuve 1 Cette cuve est coiffée par un couvercle 12 et elle est munie d'une tubulure latérale 13 permettant la sortie du liquide de refroidissement. Le coeur 2 est délimité, à la partie supérieure, par une plaque de coeur 22 située au-dessous d'une plaque support 14 La plaque de coeur et la pla- que support sont reliées par des colonnes 15 Le coeur est constitué d'assem- blages combustibles 21 juxtaposés Chaque assemblage est formé d'un nombre important de crayons verticaux de combustible. Le réglage de la réactivité est assuré enintroduisant, plus ou moins, des grappes de contrôle 3 dans certains des assemblages du coeur Chaque grap pe de contrôle est constituée de plusieurs crayons 31 en matériau absorbant. Ces crayons sont suspendus ensemble, par leurs extrémités supérieures, à une "araignée" 4 à bras radiaux, solidaire d'une tige de comnande 5 Les crayons sont introduits par des passages de la plaque de coeur de manière à être po- sitionnés entre les crayons combustibles de l'assemblage correspondant. Les grappes de contr 8 le sont guidées par des dispositifs de guidage 6. Chaque dispositif comporte un boitier 61, de forme parallélépip&dique, qui entoure l'ensemble des crayons de la grappe associée Il traverse la: plaque de support 14 à laquelle il est suspendu par une bride boulonnée. Les plaques de guidage intermédiaires 62 sont fixées dans le boîtier 61 à différents niveaux et à intervalles réguliers Chaque plaque intermé- diaire, représentée sur la figure 4, assure un guidage discontinu des diffé- rents crayons de la grappe Elle comporte une ouverture centrale 621 permet- tant le passage de "l'araignée" Autour de cette ouverture centrale sont dis- posés des trous circulaires 622 qui assurent le guidage des crayons absorbant et qui communiquent par des fentes radiales 623 avec-ladite ouverture central Le guidage continu est assuré par des fourreaux de guidage 63 et 64 ran- gés verticalement Les extrémités de ces fourreaux sont fixées à deux plaque E terminales 65 et 66 L'araignée peut descendre au-delà de la plaque 66 qui constitue une bride de positionnement du dispositif de guidage sur la plaque de coeur 22 Le positionnement est assuré par des pions centreurs qui sont-ei filés dans la plaque supérieure de coeur Cette bride comporte des ouvertu- res ménagées en face de la plaque supérieure de coeur 22 pour laisser passer le liquide de refroidissement sortant du coeur Le boitier 61 est muni, sur une hauteur correspondant au guidage continu, d'ouvertures 611 permettant l'évacuation latérale du flux de liquide ascendant. Chaque fourreau de guidage continu 63 ou 64-comporte au moins une glis- sière longitudinale 631 ou 641 qui a la forme d'un cylindre dont le diamètre est adapté au diamètre du crayon de manière à assurer le guidage de celuici. Chaque glissière d'un fourreau débouche, par une fente longitudinale et ra- diale 632 ou 642 vers le centre du boitier. Un fourreau de guidage simple 63 comporte une glissière unique 631 dans- laquelle débouche la fente 632 Le fourreau de guidage double 64 comporte deux glissières 641 qui sont reliées l'une à l'autre par la fente 642 qui par ailleurs fait déboucher la glissière centrale 641 avec l'espace central 612. La fente 632 ou 642 permet le passage d'uibras de "l'araignée" Chaque fente 632 ou 642 formeavec la glissièredes lèvres 633 ou 643 écartées l'une de l'autre d'une distance inférieure au diamètre de ladite glissière. Chaque glissière de guidage 631 ou 641 est associée à au moins une ca- vité 634 ou 644 s'inscrivant en creux dans chacune des lèvres 633 ou 643 de manière à créer, lorsque le crayon 31 est en contact avec ces lèvres, deux orifices 635 ou 645 faisant communiquer l'intérieur 636 ou 646 de la glis- sière avec la fente correspondante 632 ou 642 Les orifices 635 ou 645 cré- és sur les deux lèvres de la fente sont symétriques par rapport au plan ver- tical de-symétrie-passant par le milieu de la fente. Deux cavités 634 ou 644 d'un même fourreau sont séparées par une dis- tance suffisante pour assurer un guidage continu Ces cavités sont limitées à une interruption locale des lèvres d'appui du crayon de manière que le reste des lèvres, sur toute la hauteur, assure toujours le guidage en appui de ce crayon Les cavités se situentpar rapport aux ouvertures 611 du boi- tier, dans la zone de plus faible vitesse du liquide de refroidissement Les cavités se situent entre des trous d'équilibrage 649 qui sont ménagés, sur les fourreaux doubles, pour équilibrer les pressions - Dans les modes de réalisation des figures 6 et 7 et des figures 8 et 9, les cavités 634 ou 644 sont réalisées par deux entailles ou encoches envelop- pant un cylindre d'axe 637 ou-647 décalé, vers l'axe 67 du boitier, par rap- port à l'axe 638 ou 648 de la glissière. Dans le mode de réalisation de la figure 10 relatif à -un fourreau dou- ble, les cavités sont réalisées par des lamages circulaires s'inscrivant en creux sur tout le pourtour des glissières. Dans les modes de réalisation précédents, les orifices 635 ou 645 s'ins- crivent en creux dans les lèvres situées vers l'axe du boitier par rapport au crayon Les orifices 645 peuvent s'inscrirent, comme sur la - figu re 11, en creux dans les lèvres situées vers la périphérie du boitier par rapport au crayon. Le fonctionnement du dispositif de guidage selon l'invention va main- 251669 1 tenant être expliqué avec plus de détails. Le flux ascendant du liquide de refroidissement qui sort des éléments combustibles remplit le boitier et les intervalles entre les crayons et les fourreaux de guidage Les courants de circulation repérés par les flèches 7 établissent, dans un plan horizontal, quatre zones de grande vitesse en regard des ouvertures 611 du-boitier, et quatre zones de plus faible vites- se en correspondance avec les coins du boitier Les volumes internes ména- gés dans les fourreaux de guidage sont pratiquement des volumes morts Le débit de sortie par les ouvertures d'équilibrage 649 est insuffisant vis à vis du débit admis dans l'espace 636 ou 646 compris entre la glissière et le crayon Il s'établit donc une surpression dans l'espace 636 ou 646, au- tour ou sur un c 8 té du crayon Celui-ci s'applique alors sur les lèvres de la fente. Si l'on considère maintenant le guidage de chaque crayon 31, on peut ou 642 dire que la zone 632/est une zone statique elle-même entourée de zones de plus faible pression Dans le cas d'un fourreau à guidage simple, la zone 636 ménagée à l'opposé de cette fente et à l'arrière du crayon est une zone en surpression Dans le cas du fourreau à guidage double, la zone 642 com- prise entre deux crayons est soit en surpression soit en dépression par rapport à la zone 642 centrale, suivant la position des guidages par rapport aux ouvertures 611 du boitier Ce déséquilibre de pression a donc tendance à appliquer le crayon sur les lèvres situées vers le centre du boitier et dans certains cas, sur les lèvres situées dans la direction opposée. Les cavités ménagées dans les fourreaux équilibrent les pressions entre les zones 642 et 646 ou 632 et 636 Du fait de la différence de pression régnant entre ces zones,-il s'établit un débit, de 646 vers 642 ou de 636 vers 632, qui ne sera jamais en opposition avec les débits radiaux rayonnant; se dirigeant vers les ouvertures 611 du boitier. Le positionnement des cavités entre les ouvertures d'équilibrage 649 permet d'éviter l'affaiblissement de la section soumise aux efforts de fle- xion maximum par les courants radiaux De même le positionnement des cavi- tés au niveau de la base des ouvertures 611, du côté amont du courant de li- quide, évite des phénomènes d'aspiration Le nombre des cavités ou leur for- me peuvent être mnodifiés, seule la symétrie d'un couple d'orifices sur les deux lèvres d'une même fente étant impérative avec une symétrie rayonnée pour l'ensemble des crayons. Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même envi- sager l'emploi des moyens équivalents L'invention est applicable à tout 251669 1 guidage en continu d'un faisceau de crayons de grappe par tube fendu ou par fourreau ayant des sorties de liquide latérales ou radiales et une entrée axiale. 251669 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif de guidage d'une grappe de contr 8 le formée de crayons absorbants reliés ensemble à une araignée à bras radiaux, constitué par un boitier dans lequel sont montés des fourreaux de guidage continu munis cha- cun d'au moins une glissière cylindrique adaptée au guidage vertical d'un crayon et ouverts chacun par une fente verticale débouchant dans ladite glis- sière, caractérisé par le fait que chaque glissière de guidage ( 631,641) est associée à deux orifices ( 635,645) entaillant en creux les deux lèvres ( 633, 643) de la fente ( 632,642) de manière que lorsqu'un crayon ( 31) est en con- tact avec lesdites lèvres l'intérieur de la glissière communique avec la- dite fente. 2 Dispositif de guidage dont la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits orifices de communication ( 635,645) sont symétriques par rapport au plan vertical passant par le milieu de la fente et l'axe de la glissière. 3 Dispositif de gukiage selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait que les orifices ( 635,645) sont réalisés par deux encoches ( 634,644) enveloppant un cylindre dont l'axe ( 637,647) est décalé de l'axe ( 638,648) de la glissière, du c 8 té de la fente. 4 Dispositif de guidage selon l'une quelconque des:revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait que les orifices ( 635,645) sont réalisés par un lamage circulaire ( 644) faisant tout le tour de la glissière. Dispositif de guidage selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait que les orifices ( 635,645) sont disposés entre des ouvertures ( 649) dtéquilibrage des pressions.