Brevet FR2515407A1 — publié le 19830429

Récipient à élémentscombustibles pour transporter ou pour stocker des éléments combustibles de réacteur nucléaires. La présente invention concerne un récipient à éléments combustibles en fonte à graphite sphéroidal pour transporter et/ou pour stocker des éléments combustibles irradiés de réacteuisnucléaires,dont l'ouverture de réception se trouvant du côté frontal est fermée d'une manière étanche au gaz par un couver- cle Des récipients à éléments combustibles présen- tent un corps à paroi épaisse en fonte à graphite sphéroidal (GGG 40) On a choisi de la fonte sphéro- lithique,parce qu'elle se caractérise par une résis- tance mécanique et une ténacité particulièrement élevées. Après avoir rempli le récipient à éléments combustibles des éléments combustibles irradiés de réacteurs nucléaire il faut fermer, d'une manière étan- che au gaz,le récipient à éléments combustibles par un couvercle Une fermeture étanche d'un récipient mé- tallique est possible, en soi, par le soudage d'un couvercle métallique. Mais, si l'on soumettait un récipient à élé- ments combustibles en fonte sphérolithique au soudage d'un couvercle, il en résulterait des micro-fissures dans la structure de la fonte Pour compenser des micro-fissures de ce type, il faudrait soumettre le récipient chargé des éléments combustibles à un trai- tement thermique, dans la plage de températures allant de 5000 C à 7000 C Mais un traitement thermique ne peut pas être effectué, ou ne peut l'être que dif- ficilement, car les éléments combustibles dans les récipients ne doivent pas être soumis à des tempéra- tures supérieures à 4000 C En outre, il serait coû- teux techniquement de soumettre à un traitement ther- mique les lourds récipients à éléments combustibles de 100 tonnes environ C'est pourquoi les récipients à éléments combustibles en fonte sphérolithique ont été fermés, jusqu'ici, par des systèmes de couvercles vissés, agissant par l'intermédiaire de garnitures d'étanchéité. L'invention vise un récipient à éléments com- bustibles du type décrit en premier qui, après le char- gement, peut être soudé à un couvercle sans qu'un traitement thermique ultérieur soit nécessaire. Suivant l'invention, dans l'extrémité du réci- pient à élémentscombustiblesformant l'ouverture de ré- ception, est disposé un anneau de fermeture en maté- riau pouvant être soudé à froid qui, lors de la coulée du récipient à éléments combustibles, est fondu avec ce récipient par l'intermédiaire d'une section de liaison. Après le chargement du récipient à éléments combustibles, on peut souder à froid l'anneau de fer- meture avec un couvercle de structure semblable On n'a plus à effectuer de traitement thermique ultérieur du corps du récipient. Par l'expression matériau pouvant être soudé à froid, on entend un matériau qui peut être soudé sans traitement thermique ultérieur Dans des maté- riaux de ce type, il ne se produit, lors du soudage, sensiblement pas de contraintes ou de modifications de structure qui doivent être compensées par un trai- tement thermique supplémentaire ultérieur. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, l'anneau de fermeture est muni d'appendi- ces en contre-dépouilles On obtient ainsi un ancrage de l'anneau de fermeture dans le corps de base du ré- cipient j qui est suffisant pour des contraintes très élevées. Suivant un autre perfectionnement avantageux de l'invention, l'anneau de fermeture a la forme d'un L, l'une des ailes représentant la section de liaison fondue dans l'extrémité de la paroi du récipient, et l'autre aile étant en contact avec la surface fronta- le de la face latérale du récipient, un couvercle de fermeture, qui repose à plat sur l'anneau de fermetu- re, étant disposé sur celui-ci et étant soudé à froid avec celui-ci. Suivant un mode de réalisation avantageux de:- l'invention, l'anneau de fermeture est, vu en coupe axiale, en forme de gradins, le gradin de plus petit diamètre formant la section de liaison et un couvercle de fermeture à bord faisant saillie verticalement étant en contact avec le gradin de plus grand diamètre, et les parties frontales de l'anneau de fermeture et du bord du couvercle étant soudées l'une à l'autre à froid. Il s'est avéré avantageux que l'anneau de fer- meture soit en fonte alliée à graphite sphéroldal. Cela s'explique par le fait que la structure est sem- blable au corps de base en fonte sphérolithique Un matériau de ce type est GGG Ni Cr 20 2 (nom commercial Ni-Resist). Suivant une autre variante avantageuse, l'an- neau de fermeture est en acier. Il est possible, grâce à l'invention, de sou- der d'une manière étanche, après le chargement, des récipients à éléments combustibles en fonte sphéroli- thique sans avoir à effectuer ensuite un traitement thermique du corps de base du récipient. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en coupe d'un réci- pient à éléments combustibles soudé, dont l'anneau de fermeture présente une section de liaison en contre- dépouille; la figure 2 est une vue en coupe d'un réci- pient à éléments combustibles ayant un anneau de fer- meture modifié; et la figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un anneau de fermeture coulé. Le récipient à éléments combustibles repré- senté à la figure 1 présente un corps de base 4 en fonte sphérolithique (GGG 40) Le corps de base 4 est cylindrique et est ouvert à l'une de ses extrémi- tés se trouvant du côté frontal Une ouverture de ré- ception 5 pour le chargement des éléments combustibles, qui ne sont pas représentés, est ainsi constituée. A l'extrémité ouverte du récipient à éléments combus- tibles 4, un anneau de fermeture 6 est en contact avec la partie frontale de la paroi cylindrique du ré- cipient L'anneau de fermeture 6 présente, dans son prolongement, une section de liaison 7 iqui est noyée dans l'extrémité de la paroi du récipient Cette sec- tion de liaison 7 est également annulaire et présente sur sa surface des appendices 8 en contre-dépouille. L'anneau de fermeture 6 est introduit, lors de la fabrication du corps de base 4, dans le moule sous forme de pièce préformée Après la coulée de la fonte fondue, la section 7 de liaison se relie au corps de base 4 par fusion de sa surface L'anneau de fermeture 6 et le corps de base 4 du récipient sont ainsi reliés solidement l'un à l'autre. L'anneau de fermeture 6 présente un épaule- ment intérieur 9 dans lequel est introduit un couver- cle de fermeture 11 Le couvercle de fermeture Il est en le même matériau que l'anneau de fermeture 6 et est soudé à celui-ci avec formation d'un cordon de soudure 12 Le récipient à éléments combustibles est ainsi fermé de manière étanche au gaz Un traitement thermique ultérieur du récipient à éléments combusti- bles n'est pas nécessaire, car le corps de base 4 n'a pas été soudé. La figure 2 représente une variante de l'an- neau de fermeture L'anneau de fermeture 26 a, vu en coupe axiale, la forme d'un L L'une des ailes de l'anneau de fermeture 26 forme la section de liaison 27 qui, comme dans l'exemple de réalisation décrit précédemment, est reliéeau corps de base 24 du réci- pient à éléments combustibles L'autre aile de l'an- neau de fermeture 26 repose sur la partie frontale de l'extrémité ouverte du récipient L'extrémité du réci- pient présente un élargissement 29 en forme de gradins de la paroi intérieure 28 du récipient, dans lequel est introduit, à la manière habituelle, un couvercle 23 vissé avec incorporation de garnituresd'étanchéité qui ne sont pas représentées Un couvercle de fermetu- re 21, dont la partie frontale est soudée à froid avec l'anneau de fermeture 26, repose à plat sur celui-ci. Le mode de réalisation de l'anneau de ferme- ture suivant la figure 3 se distingue du mode de réa- lisation décrit ci-dessus en ce que l'anneau de ferme- ture 36 est agencé en coupe axiale en forme de gradins. Le gradin 37 de plus petit diamètre forme la section de liaison reliée au corps de base 34, lors de la coulée de celui-ci Le gradin ayant le diamètre le plus grand reçoit un couvercle de fermeture 31 qui pré- sente un bord 38 faisant saillie verticalement Les parties frontales du bord du couvercle 38 et de l'an- neau de fermeture 36 sont soudées à froid l'une à l'autre avec formation d'un cordon de soudure Ce mode de réalisation a l'avantage particulier que le cordon de soudure 32 peut être contrôlé par des appa- reils de vérification habituels. REVENDICATIONS 1 Récipient à éléments combustibles en fonte à graphite sphéroidal pour transporter et/ou pour stocker des éléments combustibles irradiés de réacteurs nucléaires,dont l'ouverture de réception se trouvant du côté frontal est fermée d'une manière étanche au gaz par un couvercle de fermeture, caractérisé en ce que dans l'extrémité du récipient à éléments combustibles ( 4, 24, 34) formant l'ouverture de réception ( 5) est disposé un anneau de fermeture ( 6, 26, 36) en matériau pouvant être soudé à froid, qui, lors de la coulée du récipient à élémentscombustible, est fondu avec ce récipient par l'intermédiaire d'une section de liaison ( 7, 27, 37) 2 Récipient à éléments combustibles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section de liaison ( 7) de l'anneau de fermeture ( 6) est muni d'appendices en contre-dépouille ( 8). 3 Récipient à éléments combustibles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de fermeture ( 26) a la forme d'un L, en ce que l'une des ailes ( 27) représente la section de liaison fondue dans l'extrémité de la paroi du récipient, en ce que l'autre aile est en contact avec la surface frontale de la face latérale du récipient, en ce qu'un couvercle ( 21) de fermeture reposant à plat sur l'anneau de fermeture ( 26) est disposé sur celui-ci et est soudé à froid avec celui-ci. 4 Récipient à éléments combustibles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, vu en coupe axiale, l'anneau de fermeture ( 36) est en forme de gradins, le gradin ( 37) de plus petit diamètre formant la section de liaison et un couvercle de fermeture ( 31) à bord ( 38) faisant saillie verticalement étant en contact avec le gradin de plus grand diamètre, et en ce que les parties frontales de l'anneau de fermeture ( 36) et du bord du couvercle ( 38 > sont soudées l'une à l'autre à froid. Récipient à éléments combustibles suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau de fermeture ( 6, 26, 36) est en fonte alliée à graphite sphéroldal. 6 Récipient à éléments combustibles suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau de fermeture ( 6, 26, 36) est en acier.