Brevet FR2555796A1 — publié le 19850531

La présente invention a trait d'une manière générale à un réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide muni d'un mécanisme de maniement de combusti- ble perfectionné et, plus particulièrement, à un réacteurr surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide perfectionné qui permette de monter un mécanisme de manie- ment de combustible plus près du haut d'une structure de coeur supérieure du réacteur, ce qui confère de la compaci- té à l'ensemble de la structure de réacteur. Dans le réacteur surrégénérateur rapide à refroidisse- ment par métal liquide classique, qu'il soit du type à bou- cle ou du type à cuve, il est prévu, comme représenté sur la figure 1, un mécanisme de maniement de combustible 30 qui comprend d'une manière générale un corps de maniement de combustible 6 et un logement cylindrique 31 entourant le corps 6 à des fins de protection asismique. Plus précisé- ment, le mécanisme de maniement de combustible classique 30 comportant le logement cylindrique 31 présente à son extré- mité inférieure une pince 13 qui est déplacée verticalement par un dispositif de levage de pince et qui est supportée par un dispositif d'entraînement en rotation 16 et suspen- due à celui-ci dans l'enceinte de réacteur 1 de façon à pouvoir accéder sélectivement à l'une des montures de coeur 9 du coeur de réacteur 8. Ainsi, un effet de support asis- mique est obtenu grâce au logement cylindrique 31 qui en- toure le corps suspendu de maniement de combustible 6o Dans le cas d'un réacteur surrégénérateur rapide à refroidisse- ment par métal liquide à l'échelle de 1 000 MWe, le loge- ment 31 du mécanisme de maniement de combustible a environ 10 m de long, 1,5 m de diamètre et un poids de près de 10 tonnes. En vue de rendre plus petite et plus légère la struc- ture du réacteur, il est nécessaire de réduire le diamètre d'un tampon tournant 4 de l'enceinte de réacteur qui suppor- te tant le mécanisme de maniement de combustible 30 qu'une structure de coeur supérieure 5 du réacteur. Toutefois, on a une place réduite pour placer le mécanisme de maniement de combustible 30 tout près de la structure de coeur supé- rieure 5, par la présence du logement cylindrique 31, et la disposition du logement cylindrique est un obstacle à la réduction de la grandeur et du poids de la structure de réacteur. En outre, le logement 31 a généralement une épais- seur de paroi de plusieurs dizaines de millimètres et subit par conséquent périodiquement des contraintes thermiques du fait des oscillations de la surface liquide 12 du liqui- de métallique de refroidissement dans l'enceinte de réac- teur 1, des variations de la température opératoire, etc.. Pour réduire les contraintes thermiques, il est nécessaire de prévoir, par exemple, un isolateur thermique 32 sur la surface externe du logement 31 près de la surface 12 du li- quide. Ceci a provoqué aussi une augmentation du poids du logement et rendu difficile de placer le mécanisme de manie- ment de combustible 30 à proximité de la structure de coeur supérieure 5. Les éléments ou pièces désignés par d'autres références numériques sur la figure 1 seront décrits ci- dessous à propos de la figure 2 sur laquelle les mêmes piè- ces sont désignées par les mêmes références numériques que sur la figure-1. Un but de la présente invention est de réaliser un réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide plus petit et plus léger qui permette de rapprocher le mécanisme de maniement de combustible de la structure de coeur supérieure pour diminuer par là les diamètres du tampon tournant et de l'enceinte de réacteur. Un autre but de la présente invention est de réaliser un réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide qui-permette de supprimer le logement du mé- canisme de maniement de combustible classique et l'isola- teur thermique dont il est muni pour réduire par là consi- dérablement le poids total de la structure de réacteur. Le réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide suivant la présente invention comporte une enceinte de réacteur, un coeur de réacteur situé dans l'enceinte de réacteur et un dispositif de tampons de blin- dage destiné à fermer une ouverture supérieure de l'enceinte de réacteur. Le dispositif de tampons de blindage est com- posé d'un tampon fixe et d'au moins un tampon tournant monté excentriquement sur le côté intérieur du tampon fixe. Le réacteur comporte encore une structure de coeur supérieu- re s'étendant vers le bas à travers le tampon tournant vers le coeur de réacteur, et un mécanisme de maniement de com- bustible suspendu verticalement vers le bas dans l'enceinte de réacteur à travers le tampon tournant. En vue d'atteindre les buts précités de l'invention, le mécanisme de maniement de combustible suivant la présen- te invention comprend un corps de maniement de combustible sans logement, un dispositif d'entraînement en rotation pla- cé sur le tampon tournant, et un support asismique s'éten- dant vers l'extérieur à partir de la structure de coeur su- périeure. Le corps de maniement de combustible est suppor- té, à sa partie supérieure, par le dispositif. d'entra ne- ment en rotation et maintenu, à sa partie inférieure, par le support asismique. D'autres buts et caractéristiques de la présente inven- tion apparaîtront d'après la description détaillée donnée ci-dessous de réalisations préférées de l'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma simplifié explicatif d'un réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide selon la technique antérieure classique; la figure 2 est un schéma simplifié explicatif d'une réalisation du réacteur surrégénérateur rapide à refroidis- sement par métal liquide selon la présente invention; la figure 3 est une vue en plan du réacteur surrégéné- rateur rapide représenté sur la figure 2; les figures 4A et 4B sont des schémas simplifiés expli- catifs montrant la structure du mécanisme de maniement de combustible; la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 4B; et la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4B. Les figures 2 et 3 représentent un réacteur surrégéné- rateur rapide à refroidissement par métal liquide du type à boucle comportant des tampons tournants doubles, un mécanis- me de maniement de combustible du type à bras décalé et un système de rechargement en combustible du type à rampe. Le réacteur représenté à titre d'exemple est sensiblement sem- blable au réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide du type à boucle classique sous réserve de la structure du mécanisme de maniement de combustible. Un coeur de réacteur 8, composé d'une série de montures de coeur 9, est placé au centre de l'enceinte de réacteur 1 et une structure de coeur supérieure 5 est située au-dessus du coeur de réacteur 8. L'enceinte de réacteur 1 est remplie de métal liquide jusqu'à une surface de liquide 12 et l'en- ceinte 1 est fermée par un dispositif de tampons de blinda- ge. Le dispositif de tampons de blindage est composé d'un tampon fixe extérieur 2, d'un grand tampon tournant 3 placé concentriquement et intérieurement par rapport au tampon fixe 2 et d'un petit tampon tournant 4 placé excentriquement par rapport au grand tampon tournant 3. Comme représenté sur les figures 4A et 4B, le mécanisme de maniement de com- bustible suivant l'invention ne comporte pas le logement cylindrique essentiel et indispensable selon la technique classique antérieure et comprend un corps de maniement de combustible 6 qui est à nu et non entouré par aucun logement. Un tronçon supérieur du corps de maniement de combustible 6 est maintenu pivotant sur le petit tampon tournant 4 au moyen d'un dispositif d'entraînement en rotation 16 et d'une bride 15 de sorte que le corps 6 se prolonge vers le bas, à partir d'un trou traversant du petit tampon tournant 4, à l'intérieur de l'enceinte de réacteur 1. Le tronçon terminal inférieur du corps de maniement de combustible 6 est ancré par un support asismique 7 qui s'étend vers l'extérieur, à partir de la surface extérieure de la structure de coeur supérieure 5. La structure du dispositif d'entraînement en rotation 16 monté sur le petit tampon rotatif 4 comporte un palier de butée axiale, un moteur électrique, etc.. et en- traîne en rotation le corps de maniement de combustible 6. Comme représenté sur les figures 5 et 6, le support asismique 7 comporte un anneau de retenue 20 fixé à la sur- face extérieure de la structure de coeur supérieure 5 et un 2S5579G support 21 fixé au corps de maniement de combustible 6 et présentant trois prolongements 21a, 21b, 21c s'étendant vers l'extérieur dans trois directions radiales et trois éléments roulants 22 tourillonnant sur des extrémités respectives des prolongements de support 21. Ces éléments roulants 22 sont en contact roulant avec la surface intérieure de l'anneau de retenue 20, de sorte que le support 21 peut tourner en douceur dans les sens horaire et anti-horaire, comme indiqué par une flèche sur la figure 5, dans l'anneau de retenue 20 grâce à l'effet lubrifiant du liquide métallique de refroi- dissement. Une butée 14 est de préférence prévue sur la sur- face extérieure de la structure de coeur supérieure 5, un peu plus haut que l'emplacement o est fixé l'anneau de re- tenue 20, de façon à agir pour empêcher les montures de coeur 9 de heurter, pendant le maniement, la structure de coeur supérieure. La butée 14 peut être réalisée d'un seul tenant avec l'anneau de retenue 20 en prolongeant partielle- ment celui-ci. On va maintenant décrire le fonctionnement du mécanis- me de maniement de combustible perfectionné. Afin d'extrai- re du réacteur des montures de coeur 9 situées dans le coeur 8 du réacteur, on amène une pince 13, disposée dans le corps de maniement de combustible 6, en position voulue au-dessus du coeur de réacteur 8 en faisant tourner le grand tampon rotatif 3, le petit tampon rotatif 4 et le corps de manie- ment de combustible 6, comme représenté sur la figure 4A. Alors, la monture de coeur choisie 9 est saisie par la pin- ce 13 et soulevée comme illustré par la figure 4B. Ensuite, on fait tourner le grand tampon rotatif 3, le petit tampon rotatif 4 et le corps de maniement de combustible 6 pour amener la pince 13 droit au-dessus d'un logement de charge- ment et de déchargement 10 disposé dans l'enceinte 1 et l'on fait descendre la pince pour décharger la monture de coeur. La monture de combustible déchargée est amenée hors du réac- teur à travers une rampe 11. Lors du chargement de montures de coeur dans le coeur 8 ou de leur déchargement hors du coeur, la monture de coeur choisie 9 est maintenue par la pince 13 et soulevée ou abaissée verticalement le long du corps de maniement de combustible 6 au moyen d'un dispositif de levage de pince 17. Lors du chargement/déchargement, il est nécessaire de descendre la pince 13 jusqu'au sommet 18 des montures de coeur et d'extraire complètement la monture de coeur saisie hors du coeur 8. Dans le cas d'un réacteur surrégénérateur rapide a refroidissement par métal liquide à l'échelle de 1 000 MWe, il faut que la longueur de la course verticale de la pince soit d'environ 5 m et, par con- séquent, que le corps de maniement de combustible 6 ait une longueur d'environ 10 m depuis son extrémité inférieure jusqu'à la surface supérieure du dispositif de tampons de blindage. Le support asismique 7 peut améliorer la précision de positionnement de la pince 13 d'un tel corps de maniement de combustible oblong et mince 6 et éviter un flambage du corps 6 lors de tremblements de terre. Par conséquent, la présence du support asismique 7 permet de supprimer le loge- ment qui était essentiel selon la technique classique et permet de monter le corps de maniement de combustible 6 tout près de la structure de coeur supérieure. Lorsqu'un tremblement de terre se produit pendant le chargement/dé- chargement de la monture de coeur, la butée précitée 14 em- pêche la monture de coeur suspendue de heurter la structure de coeur supérieure. Bien qu'on se soit référé pour décrire la présente in- vention à un réacteur surrégénérateur rapide à refroidisse- ment par métal liquide du type à boucle comportant des tam- pons tournants doubles, le technicien conçoit sans peine que la présente invention est applicable & des réacteurs surrégénérateurs rapides comportant un tampon tournant sim- ple ou des tampons tournants triples, ainsi qu'à un réac- teur surrégénérateur rapide du type à cuve. Suivant la présente invention, le logement cylindrique qui était essentiel avec le mécanisme de maniement de com- bustible classique n'est pas nécessaire, et il est possible de réduire le poids d'approximativement 10 tonnes. De plus, on peut rapprocher l'un de l'autre le mécanisme de maniement de combustible et la structure de coeur supérieure et rédui- re le diamètre du tampon tournant d'environ 10%. Ainsi, on peut donner au tampon fixe et à l'enceinte de réacteur un diamètre plus faible et réduire considérablement le poids de ces organes. En outre, la présente invention n'oblige pas à prévoir un isolateur thermique, ce qui était essen- tiel pour conserver une structure fiable au logement du mécanisme de maniement de combustible classique. Par consé- quent, le poids total de la structure de réacteur peut être considérablement réduit selon la présente invention. S5796 REVENDICATIONS 1. Réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide comportant une enceinte de réacteur (1), un coeur de réacteur (8) situé dans l'enceinte de réacteur, un dispositif de tampons de blindage (2,3,4) propre à fer- mer une ouverture supérieure de l'enceinte de réacteur, le dispositif de tampons de blindage étant composé d'un tam- pon fixe (2) et d'au moins un tampon tournant (4) monté ex- centriquement sur le tampon fixe, une structure de coeur supérieure (5) s'étendant de haut en bas à travers ledit tampon tournant vers le coeur du réacteur, et un mécanisme de maniement de combustible suspendu verticalement vers le bas dans l'enceinte de réacteur à travers ledit tampon tour- nant, caractérisé en ce que ce mécanisme de maniement de combustible comprend: un corps de maniement de combustible (6), un dispositif d'entraînement en rotation (16), monté sur ledit tampon tournant (4) pour entraîner en rotation le dit corps de maniement de combustible, ce dispositif d'en- trainement en rotation supportant une partie supérieure du dit corps de maniement de combustible, et un support asis- mique (21) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite structure de coeur supérieure, ce support asismi- que retenant une partie inférieure dudit corps de maniement de combustible. 2. Réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement par métal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support asismique comporte un anneau de rete- nue (20) fixé à la surface extérieure de ladite structure de coeur supérieure (5), un support (21) possédant plusieurs prolongements dirigés radialement vers l'extérieur (21a,21b, 21c), ledit support étant fixé audit corps de maniement de combustible (6), et une série d'éléments roulants (22), tous retenus avec possibilité de rotation entre lesdits prolonge- ments et ledit anneau de retenue pour permettre audit sup- port de se déplacer angulairement dans l'anneau de retenue. 3. Réacteur surrégénérateur rapide à refroidissement SS796 par métal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support asismique comporte encore une butée (14), cette butée étant placée sur ladite structure de coeur supérieure (5) un peu plus haut que ledit anneau de retenue (20).