Brevet FR2523359A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne un bâti pour emmagasiner des éléments combustibles nucléaires, com- portant une pièce inférieure 15 et plusieurs tubes à quatre pans 10 qui, en tant que supports sollicités en flexion serrés d'un côté, sont fixés à une extrémité sur la pièce inférieure et portent les plaques d'absorp- tion de neutrons. On connalt un tel bâti de par le document DE-OS 29 21 482, o la pièce de fond ou inférieure est constituée par une plaque inférieure renforcée par des nervures verticales et qui est traitée sur son côté supérieur par enlèvement de copeaux Les tubes à quatre pans sont fixés sur la plaque inférieure au moyen de vis qui s'étendent à travers des brides se trouvant à l'extrémité inférieure des tubes Ce bâti connu a l'avantage que les tubes à quatre pans peuvent être montés séparément sur la plaque inférieure et si néces- saire peuvent être également enlevés séparément, mais il est cependant relativement compliqué et sa fabrica- tion revient cher, même en ce qui concerne les brides des tubes à quatre pans En particulier, il est néces- saire pour la fabrication des plaques inférieures de disposer de machines-outils importantes. Le problème qui est à la base de la présente invention est d'éliminer ces inconvénients Ce problème est résolu selon la présente invention du fait que la pièce inférieure est constituée par plusieurs bandes métalliques qui se croisent, sont encastrées l'une dans l'autre et sont soudées l'une à l'autre, les deux directions principales d'extension des bandes métalli- ques étant parallèles aux parois des tubes à quatre pans et au moins les bandes métalliques s'étendant dans une des directions étant à peu près de niveau par rapport aux deux parois parallèles entre elles des tubes à qua- tre pans. Un avantage additionnel est obtenu du fait que des économies importantes de matières chères sont possibles à cause de l'absence de brides sur les tubes à quatre pans. Comme les bandes métalliques s'étendent dans l'autre direction dans des plans o se trouvent les axes longitudinaux des tubes à quatre pans, on crée de façon très simple des appuis verticaux pour les éléments combustibles à stocker dans les tubes, la pièce infé- rieure étant en même temps renforcée. On fait d'autres économies de matières et de frais de fabrication du fait que le nombre des tubes à quatre pans nécessaires est réduit à environ la moitié des éléments combustibles à disposer, par la disposition des tubes qui est telle que ceux-ci, à la manière des cases noires d'un jeu d'échecs, sont soudés sur la pièce inférieure à une distance mutuelle telle qu'au voisinage des cases libres de tubes la largeur interne entre des tubes voisins, mesurée à la hauteur des pla- ques d'absorption de neutrons, est la même ou plus grande d'une valeur de tolérance de 5 mm au plus, que la largeur interne des tubes. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre de plusieurs formes de réali- sation, à la lumière des dessins sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une section d'un bâti selon la présente invention, la hau- teur des tubes à quatre pans étant représentée exagéré- ment petite; la figure 2 est une coupe horizontale d'une section d'un bâti selon la figure 1; la figure 3 représente dans une vue en pers- pective une section d'une deuxième forme de réalisation du bâti selon la présente invention, également avec des tubes à quatre pans représentés plus petits; la figure 4 est une projection horizontale d'une section de bâti, les épaisseurs des matières étant représentées exagérément importantes; la figure 5 est une coupe verticale selon le plan V-V de la figure 4; la figure 6 est une coupe verticale selon le plan VI-VI de la figure 4; la figure 7 est une coupe verticale selon la figure 5 passant par la zone supérieure d'un tube à qua- tre pans modifié; et la figure 8 est une vue en perspective montrant une extrémité supérieure d'un tube à quatre pans conformée à la manière de la figure 7. Selon la figure 1,le bâti 1 est composé d'une pièce inférieure 15 et de plusieurs tubes de réception fixés sur celle-ci par soudage La pièce inférieure comporte une série de bandes longitudinales 2 paral- lèles s'étendant dans des plans verticaux de la dis- tance A, et dont la direction principale d'extension est désignée à la figure 2 par y Dans les bandes métalliques 2 se trouvent à partir du bas des entailles 3 avec une séparation uniforme A' Les bandes métalliques 2 croi- sent une série de bandes transversales 5 (sens principal d'extension x à la figure 2) qui s'étendent dans des plans verticaux dont la distance mutuelle correspond à la séparation A' Lés bandes transversales 5 comportent des entailles 6 partant de leur bord supérieur et dont la séparation correspond à la distance A Dans les entailles 6 des bandes transversales 5 les entailles 3 des bandes longitudinales 2 sont encastrées de telle manière que les bords inférieurs des bandes longitudi- nales et des bandes transversales 5 se trouvent dans le même plan horizontal Comme les bandes transversales 5 sont tout juste moitié aussilarges que les bandes 2, les arêtes supérieures des bandes longitudinales se trouvent à une autre hauteur que celles des bandes transversales Les bandes longitudinales et transversa- les sont reliées l'une à l'autre par des joints de soudure 4 s'étendant verticalement. Grâce à cette disposition des bandes longitudi- nales 2 et des bandes transversales 5, il est produit une pièce inférieure 15 en forme de grille carrée,car les distances A-et A' sont égales. Des tubes à quatre pans carrés 10 à arêtes arrondies sont disposés sur la pièce inférieure 15 ainsi construite de manière à être décalés par rapport aux bandes transversales 5 de la valeur d'une demi- séparation A' de façon analogue à la disposition des cases noires d'un jeu d'échecs, des places libres résul- tant ainsi des tubes à quatre pans en conformité avec les cases blanches du jeu d'échecs Par le décalage,les bandes transversales 5 s'étendent dans des plans E (figure 2), dans lesquels les axes longitudinaux des tubes à quatre pans 10 se prolongent La largeur interne B' des places libres est égale à la largeur interne B des tubes à quatre pans 10 La hauteur des tubes 10 mesure en réalité par exemple le vingtième de la valeur de la distance A. Sur les extrémités inférieures des tubes à qua- tre pans 10 des parties rectangulaires des parois tubu- laires sont éliminées par fraisage respectivement sur les deux côtés se faisant face, cotés qui à la figure 1 coïncident avec les bandes longitudinales 2, de telle manière qu'il en résulte sur chaque tube à quatre pans deux faces horizontales de fraisage 16 et quatre faces verticales de fraisage 18 La profondeur de fraisage est choisie pour que les sections de parois 11 rectangulai- res demeurant entre deux faces verticales de fraisage respectives 18 et de la hauteur H s'adaptent juste entre deux bandes longitudinales 2 Les tubes à quatre pans 10 sont soudés aux bandes longitudinales 2 le long des fapes de fraisage 16 et 18 par des soudures en congé. Comme le montre la figure 2, deux parois respectives parallèles l'une à l'autre d'un tube à quatre pans 10 sont à peu près de niveau avec deux bandes longitudina- les 2. Sur les côtés externes des tubes à quatre pans on dispose sur la plus grande partie de leur hauteur, mais cependant en dehors du voisinage de la pièce infé- rieure 15, des plaques 12 (figure 2) en une matière absorbant fortement les neutrons, par exemple aluminium contenant du bore ou matières plastiques appropriées. Les plaques 12 sont entourées de l'extérieur par une tôle mince 14 qui peut être soudée de tous côtés étroi- tement au tube à quatre pans ou peut cependant égale- ment présenter des orifices de passage pour un liquide de refroidissement. La structure décrite a l'avantage qu'avec un minimum de travail de soudage et peu de matière, on produit une pièce inférieure très rigide 15 dans laquelle les sections de parois 11 des tubes à quatre pans 10 pro- duites par fraisage constituent des éléments de liaison rigides pour les bandes métalliques 2 A la rigidité de ces éléments de liaison contribue également encore une partie de la portion de paroi des tubes à quatre pans se trouvant au-dessus de la section de paroi 11 rectan- gulaire. Par le décalage des sections de parois 11 des tubes 10 d'une valeur égale à la moitié de la séparation A' par rapport aux bandes transversales 5,on obtient que des sentiers s'étendant en zigzag parallèlement aux ban- des longitudinales 2 soient libérés pour l'arrivée du milieu de refroidissement aux extrémités inférieures des tubes à quatre pans et aux endroits de stockage se trou- vant entre les tubes à quatre pans Comme les éléments de combustible reposent seulement par un tronçon central dépassant de leur extrémité inférieure, sur les bandes transversales 5, il y a latéralement à côté de ce tron- çon assez de section transversale libre pour le milieu de refroidissement inondant les bandes transver- sales 5. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, on prévoit dans la pièce inférieure 15 additionnellement aux bandes transversales 5, mais cependant avec un déca- lage par rapport à celles-ci de la valeur de la moitié de la séparation A', des bandes supérieures 20 s'éten- dant dans des plans verticaux et qui comportent des entailles 19 partant de l'arête inférieure Les bandes longitudinales 2 comportent à cet effet des entailles 21 correspondantes partant de l'arête supérieure Les ban- des supérieures 20 encastrées dans les bandes lonqitudi- nales 2 sont soudées aux bandes longitudinales par des joints verticaux 28 de soudure Les bandes longitudinales 2 et les bandes supérieures 20 comportent dans la zone de leurs arêtes supérieures des fraisages obliques 22 pour adapter dans cette zone l'épaisseur de ces bandes à l'épaisseur de paroi des tubes à quatre pans Les tubes à quatre pans 10 coupés dans ce cas juste en bas sont soudés sur la longueur des fraisages 22 aux bandes longi- tudinales 2 et aux bandes supérieures 20. Par comparaison avec l'exemple de réalisation selon la figure 1, le bâti selon la figure 3 a l'avantage que sur les tubes à quatre pans, moins de travaux de fraisage doivent être exécutés Cet avantage se paie par ailleurs par un travail de soudage accru. Selon les figures 4, 5 et 6, les arêtes des tubes à quatre pans 10 sont fraisées à leur extrémité supé- rieure sur la longueur L Les sections de parois demeu- rant respectivement entre deux fraisages sont subdivisées par une coupe longitudinale 24 en deux sections 26 et 27, si bien qu'il en résulte quatre sections 26 et 27 sur chaque tube à quatre pans Les sections 27,comme le mon- tre la figure 6, sont courbées sur leur base légèrement vers l'extérieur et à peu près à mi-hauteur,légèrement vers l'intérieur Les sections 26, comme le montre la figure 5, ne sont courbées qu'une seule fois et précisé- ment à mi-hauteur, légèrement vers l'extérieur Les sec- tions 26 ou 27 respectivement,voisines de la même arête d'un tube à quatre pans sont de formes égales, et il en résulte une symétrie par rapport à la diagonale. Grâce aux sections 26 et 27, un élément combustible est centré lors de son introduction dans un tube à quatre pans ou dans un endroit de stockage se trouvant entre quatre tubes à quatre pans voisins, et précisément sur les faces obliques des sections formées par les courbures. Selon la figure 7, le tube à quatre pans 10 est fraisé obliquement sur son extrémité supérieure du côté interne pour qu'il en résulte une face de guidage 30. Sur le côté externe du tube à quatre pans on soude une portion de matière en bande 32 qui comporte en haut une face de guidage 34 inclinée externe Cette conformation est prévue sur chacune des quatre parois des tubes à quatre pans Pendant que la face de guidage 30 centre un élément combustible à introduire dans le tube à quatre pans 10, c'est ce que font les faces de guidage externes correspondantes 34 pour un élément combustible à intro- duire dans les emplacements de stockage entre quatre tubes à quatre pans. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 8, l'extrémité supérieure d'un tube à quatre pans est munie extérieurement de quatre sections de matière en bande 32 comme le montre la figure 7 Les faces de guidage 30 et 34 ne forment cependant pas ici des plans,mais des faces coniques dont les axes coïncident avec l'axe longi- tudinal du tube à quatre pans Cette forme de réalisa- tion est spécialement appropriée lorsque les éléments combustibles sont conformés à leur extrémité inférieure comme des corps de rotation par rapport à leur axe longi- tudinal, car ainsi des pressions de surface plus faibles interviennent lors de l'introduction des éléments combus- tibles. Il peut être approprié de munir les extrémités supérieures de tubes voisins d'éléments de guidage qui supportent l'un par rapport à l'autre les tubes à quatre pans dans la direction horizontale, mais permettent cependant des mouvements verticaux relatifs pour tenir compte de l'échauffement inégal des tubes On peut utiliser par exemple en tant que tels éléments de guidage, des sec- tions de matières rondes ou à quatre pans, qui sont introduites dans les poches formées par les fraisages de bords entre des tubes voisins à quatre pans respectifs; cependant, dans la zone marginale d'un tube à quatre pans 10 des portions étroites peuvent être courbées en diagonale et s'introduire dans des rainures fraisées en diagonale des tubes voisins à quatre pans. REVENDICATIONS 1 Bâti pour emmagasiner des éléments combusti- bles nucléaires comportant une pièce inférieure ( 15) et plusieurs tubes à quatre pans ( 10) quien tant que sup- ports sollicités en flexion serrés d'un côté, sont fixés à une extrémité sur la pièce inférieure et portent les plaques ( 12) d'absorption de neutrons, caractérisé en ce que la pièce inférieure ( 15) est constituée par plusieurs bandes métalliques ( 2, 5) qui se croisent, sont encas- trées l'une dans l'autre et sont soudées l'une à l'autre, les deux directions principales d'extension (x, y) des bandes métalliques ( 5, 2) s'étendant parallèlement aux parois des tubes à quatre pans ( 10) et au moins les ban- des métalliques ( 2) s'étendant dans l'une des directions (y) étant à peu près de niveau par rapport à deux parois parallèles l'une à l'autre des tubes à quatre pans ( 10). 2 Bâti selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes métalliques ( 5) s'étendant dans l'autre direction (x) sont disposées dans des plans (E) o s'éten- dent les axes longitudinaux des tubes à quatre pans ( 10). 3 Bâti selon la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les tubes à quatre pans ( 10) sont soudés, selon la répartition des cases noires d'un jeu d'échecs, avec un espacement mutuelfsur la pièce de fond ( 15), de telle manière qu'au voisinage des cases libres de tubes à quatre pans ( 10) la largeur interne (B') entre des tubes à quatre pans voisins, mesurée à la hauteur des plaques ( 12) d'absorption de neutrons, est aussi grande, ou plus grande avec une tolé- rance de 5 mm au plus, que la largeur interne (B) des tubes à quatre pans(lo). 4 Bâti selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques d'absorption de neu- trons ( 12) sont disposées chaque fois,en constituant des systèoes de tubes à quatre pans, sur les quatre côtés externes des tubes à quatre pans ( 10) et de préférence sont revêtues d'une tôle de protection ( 14).