Brevet FR2544908A1 — publié le 19841026

e-44908 Tête de mesure pour déterminer la pression des gaz de fission dans des barres de combustible nucléaire. La présente invention concerne une tête de mesure adaptée pour déterminer la pression des gaz de fission se dégageant à l'intérieur de barres non instrumentées de combustible nucléaire qui ont atteint un niveau d'irradiation élevé et elle a trait au procédé pour fixer ladite tgte aux- dites barres. Il est bien connu dans la technique qu'il est possible d'instrumenter des barres de combustible nucléaire pour déterminer leur comportement vis-à-vis d'une irradiation dans des réacteurs d'essai, c'est-à-dire pour dé- terminer la variation de leurs paramètres critiques en fonction du temps. Selon la technique connue, on introduit cette instrumentation dans les nouvelles barres pendant leur fabrication, c'est-à-dire avant de les placer à l'intérieur d'un réacteur d'essai puis de les irradier. D'autre part, il est d'un grand intérêt de connaltre l'état du com- bustible à l'intérieur des barres qui n'ont pas été instrumentées an- térieurement (et qui ont atteint des niveaux d'irradiation élevés), dans le cas o ces barres proviennent soit de réacteurs d'essai (pour effectuer d'autres essais moins coûteux et plus astreignants) ou de réacteurs de puissance (pour connaître leurs conditions réelles à cet instant, spécia- lement après un fonctionnement anormal ou des accidents). * 544908 Il se pose par conséquent le problème d'équiper ces barres de combustible particulières (c'est-à-dire celles qui n'ont pas été instrumentées antérieurement) d'une instrumentation adéquate après leur irradiation soit dans un réacteur d'essai, soit dans un réacteur de puissance, et ceci représente l'objet fondamental de la présente invention. Un des procédés connus pour équiper d'une instrumentation des barres qui ont déjà fonctionné pendant un certain temps dans un réacteur consiste à désassembler totalement ou partiellement ces barres de combustible dans une cellule chaude après les avoir enlevées des réacteurs o elles ont été irradiées, puis de les réassembler complètement, cela de nouveau dans une cellule chaude, mais en les munissant en outre d'une instrumentation ap- propriée (principalement des dispositifs de mesure de pression pour les gaz de fission) Ce procédé connu présente bien entendu l'inconvénient de néces- siter le réassemblage de la barre complète à un prix supérieur au prix de revient d'une nouvelle barre sans compter qu'en outre les conditions du combustible et des gaz de fission à l'intérieur de la barre réassemblée sont, à la fin de l'opération, complètement différentes des conditions initiales et, de ce fait, ne représentent plus l'état du combustible ancien. Par contre, la tête de mesure selon la présente invention n'exige pas l'ouverture de la barre de combustible nucléaire pendant que l'on munit celle-ci d'une instrumentation (en évitant ainsi que les gaz radio-actifs s'échappent de l'intérieur de la barre dans l'environnement extérieur, ceci ayant une importance considérable pour la sécurité du fonctionnement) et, de ce fait, ne perturbe pas notablement l'état des gaz et du combustible à l'intérieur de ladite barre. La tête de mesure selon la présente invention est constituée de deux parties principales, à savoir une partie inférieure contenant le moyen de perforation et une partie supérieure contenant un dispositif de mesure de pression, ces parties formant globalement un long boîtier métallique qui est fermé hermétiquement à ses deux extrémités. Ledit bottier, pendant qu'il est encore fermé hermétiquement, est soudé à l'une des extrémités de la barre de combustible et, quand le soudage a été terminé et vérifié, il est possible de perforer la tête de mesure et la barre au moyen du matériel contenu dans la partie inférieure de ladite tête en per- mettant ainsi aux gaz de fission de passer de la barre jusqu'à la tête de mesure o un instrument approprié disposé préalablement dans la partie supé- rieure de cette tête permet de mesurer la pression. En particulier, ladite tête de mesure est pourvue intérieurement (dans sa partie inférieure) d'un système de perforation par percussion constitué par une pointe acérée que l'on peut projeter par l'intermédiaire d'un soufflet métallique étanche (par exemple en heurtant l'extrémité avec un marteau) de manière à former ainsi le trou par perforation de la paroi Il se produit en fait une perforation simultanée de la base de la tête de mesure et du couvercle de la barre. On va décrire ci-après la tête de mesure selon la présente invention en se référant à la figure unique du dessin annexé qui représente un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure annexée, la référence 1 désigne la pointe acérée, la référence 2 la tige mobile de percussion, la référence 3 le soufflet métal- lique, la référence 4 le support de la pointe, la référence 5 le support du dispositif 7 de mesure de pression, la référence 6 la barre de combustible et la référence 8 le noyau en fer (ferrox cube) qui constitue la partie mobile d'un transformateur différentiel 9. La tête de mesure selon la présente invention est constituée par un bottier cylindrique soudé à sa base au couvercle de la barre de combustible nucléaire et pourvu à son sommet d'un soufflet métallique soudé à sa base audit bottier cylindrique et pourvu à son sommet d'un disque de fermeture métallique qui comprend un trou en son centre ou à proximité de son centre. Ledit trou raccorde l'intérieur du bottier cylindrique et du soufflet à l'intérieur d'un tube métallique qui a un diamètre inférieur à celui du bottier cylindrique et qui est soudé à l'une de ses extrémités au disque métallique précité et est fermé à son autre extrémité. Un support métallique, de préférence en forme de U, qui se termine à sa partie inférieure par une barre métallique pointue est soudé à la face intérieure du disque de fermeture métallique. Le boîtier cylindrique contient intérieurement un soufflet métallique, sensible aux variations de pression, qui est fixé à sa base audit support métallique par un moyen approprié et est pourvu à son sommet d'un noyau en fer qui pénètre dans le tube métallique précité de diamètre plus petit Les déplacements qu'exécute le noyau de fer précité en fonction de la compression 544908 - du soufflet métallique par suite des variations de pression sont enregistrés au moyen d'un transformateur différentiel dont la partie mobile est constituée par ledit noyau. Ft C 4 4 9 0 8 REVENDICATION 1 Tête de mesure instrumentée destinée à être fixée à des barres de combustible nucléaire pour déterminer la pression des gaz de fission, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un boîtier cylindrique soudé à sa base au couvercle de la barre ( 6) de combustible nucléaire et munie à son sommet d'un soufflet métallique ( 3) soudé à sa base audit boîtier cylindrique et muni à son sommet d'un disque de fermeture métallique comportant un trou en son centre ou à proximité de son centre, ce trou raccordant l'intérieur du boîtier cylindrique et du soufflet à l'intérieur d'un tube métallique qui a un diamètre plus petit que celui du boîtier cylindrique et qui est soudé à l'une de ses extrémités au disque métallique précité et est fermé à son autre extrémité, un support métallique, de préférence en forme de U, qui se termine à sa base par une barre métallique pointue ( 1) étant soudée à la face intérieure du disque de fermeture métallique, le boîtier cylindrique contenant intérieurement un soufflet métallique ( 7) qui est sensible aux variations de pression, est fixé à sa base audit support métallique par un moyen approprié et est pourvu à son sommet d'un noyau ( 8) en fer qui pénètre dans ledit tube métallique de diamètre plus petit, les déplacements du noyau en fer en fonction de la com- pression du soufflet métallique par suite des variations de pression étant enregistrés au moyen d'un transformateur différentiel ( 9), la partie mobile dudit transformateur différentiel étant constituée par ledit noyau.