Brevet FR2556874A1 — publié le 19850621

BOUCHON POUR COEUR DE REACTEUR NUCLEAIRE RAPIDE, INTEGRE DANS LE PETIT COUVERCLE TOURNANT DU REACTEUR L'objet de la présente invention est constitue par un bouchon de coeur de réacteur nucléaire, notamnent de réacteur a neutrons rapides, qui est solidaire du petit couvercle tournant. Dans les réacteurs nucléaires rapides connus est généralement prévu une cuve principale ouverture a sa partie supérieure et contenant le coeur du réacteur, le sodium primaire et une partie du sodium secondaire. La cuve principale est fermee a son extrémité supérieure par une dalle plane qui est traversee par de nombreux passages destinés aux dispositifs auxiliaires de l'installation tels que: pompes, collecteurs d'échangeurs de chaleur et similaires. La dalle de la cuve principale est principalement constituée par un grand couvercle tournant disposé dans l'axe de la cuve principale et sur lequel est monte un petit couvercle tournant disposé de facon excentrique par rapport au prEc- dent. Le petit couvercle tournant est doté de dispositifs d'échange des éléments ou barres de combustible du coeur du réacteur et la double rotation des deux couvercles permet d'accéder a l'un quelconque des éléments du combustible. Cette disposition de type connu qui prévoit une dalle de cuve principale munie d'un grand couvercle tournant et d'un petit couvercle tournant disposés en position excentrique l'un par rapport a l'autre, est toujours utilise dans le dispositif selon l'invention. Selon la technique connue, le petit couvercle du réacteur excentrique par rapport a l'axe de la cuve principale, supporte un troisième couvercle ou bouchon amovible, qui est centre par rapport a l'axe de la cuve principale et qui est donc excentrique par rapport a l'axe du petit couvercle tournant. En position de service, le couvercle du coeur du réacteur est traverse par les dispositifs de mesure, de contrôle et de commande du réacteur, le petit couvercle tournant étant traverse par les dispositifs d'echange des éléments de combustible, tandis que le grand couvercle tournant sert, en combinaison avec le petit couvercle tournant, a positionner (comme expliqué précédemment) les dispositifs d'échange des éléments de combustible au-dessus d'un point quelconque du coeur du réacteur. Le fait que le "bouchon" du coeur du réacteur soit demontable par rapport au petit "couvercle" tournant permet des verifications et des reparations exceptionnelles du dispositif de controle, de mesure et de commande monté sur le couvercle du coeur du réacteur. Cette possibilité de démontage du bouchon du coeur du reacteur est utilisée seulement pour des interventions exceptionnelles, mais elle entratne une série d'inconvénients conduisant a une augmentation du prix du réacteur. En effet, la présence sur le petit couvercle d'un bouchon démontablé permettant d'accéder au coeur du réacteur, nécessite un élément de support et de jonction en plus des deux systèmes de rotation du petit et du grand couvercles, ce qui implique un elément de protection thermique et de refroidissement indépendant de celui du petit couvercle tournant. L'augmentation globale de coût due à la présence des éléments de jonction, de support et du système de protection thermique n'est pas seulement le résultat de l'addition des prix de revient des éléments constitutifs, mais comme pour un même équipement du réacteur, on utilise deux couvercles et un bouchon montés les uns à l'intérieur des autres, le coût est en plus accru par le fait que l'encombrement important de l'ensemble entraîne une augmentation du volume et donc de la quantité de sodium nécessaire. L'ensemble de ces augmentations de coût du réacteur annihile pratiquement tout effort de réduction du coût des constituants qui permettrait de passer d'un prototype à un réacteur de puissance de serie ou de préserie. I1 faut rappeler enfin que la discontinuité entre les couvercles et le bouchon a des repercussions à la fois sur les systèmes de protection biologique et sur les installations de refroidissement. L'un des buts de la presente invention est de pallier ces incon vénients. A cet effet, le bouchon porté par le petit couvercle tournant destiné a obturer la cuve contenant le coeur d'un réacteur nucleaire de type rapide est caractérisé en ce qu'il est realisé en une seule pièce avec le petit couvercle tournant pour constituer un couvercle intégré formé par un couple de viroles cylindriques, parallèles et excentriques l'une par rapport a l'autre et dont l'une se place en face du coeur du réacteur et la seconde externe a la périphérie du petit couvercle tournant, ces viroles étant reliées par deux plaques en tôle métallique supérieure et inférieure et le cas échéant par des diaphragmes radiaux verticaux de liaison. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le bord inferieur de la virole externe se trouve au niveau de la plaqueçinférieure de base, tandis que le bord annulaire inférieur de la virole interne fait saillie en-dessous de la plaque inférieure. Selon une autre carac éristique importante de ce mode de réalisation, le bord supérieur de la virole interne est au niveau de la plaque supérieure du couvercle intégré tandis que le bord supérieur de la virole externe dépasse au-dessus du niveau de la plaque superieure sous la forme d'un rebord cylindrique délimitant un espace supérieur ouvert destiné a contenir un matériau apte a absorber les radiations et aisé a enlever, tel que de la grenaille de plomb ou équivalent, afin d'alléger la masse du petit couvercle en cas de dépose dans sa fonction de bouchon. La plaque superieure a l'intérieur de la virole interne peut présenter une forme conique ouverte vers le haut. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, entre la plaque superieure et la plaque inférieure sont disposées des chicanes munies d'ouvertures aptes a faciliter, par paliers superposés a partir du bas, le passage du fluide réfrigérant amene par des conduits d'alimentation disposés a proximité de la plaque superieure. Un intervalle annulaire est disposé autour d'une partie au moins des viroles afin de créer un passage pour l'écoulement du fluide réfrigérant et caloporteur. D'autres buts et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 represente une section axiale verticale d'un couvercle de coeur de reacteur nucléaire rapide1 intégré selon l'invention dans le petit couvercle tournant; - la figure 2 est une vue de dessus selon le plan Il-Il de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des sections transversales du couvercle, respectivement selon les plans III-III et IV-IV de la figure 1; - la figure 5 montre, développée en plan, une chicane verticale cylindrique qui est disposée à proximite d'une virole externe du bouchon intégré et en permet la réfrigéra- tion. Sur les figures, la référence 10 indique la structure intégrée du petit couvercle de coeur de réacteur 20 avec lequel le bouchon fait corps. L'ensemble couvercle-bouchon, qui sera dorénavant appelé couvercle intégré, comporte une virole cylindrique externe 11 en position excentrique, par rapport à laquelle est disposé une deuxième virole cylindrique interne 21 qui délimite le couvercle de coeur 20. Les deux viroles en tôle d'acier soude, 11 et 21, sont fermées a leur partie inférieure par une plaque inférieure de base 12, en tôle. On notera que la virole 21 dépasse de la plaque inferieure de base 12 sur une partie saillante annulaire 121 comme représenté a la figure 1. Les deux viroles cylindriques 11 et 21 sont fermees a leur partie supérieure par une plaque superieure 13, elle aussi en tôle. A la différence de la plaque inférieure 12, la plaque supérieure 13 se termine a la hauteur du bord supérieur de la virole 21 tandis que le bord supérieur de la virole externe 11 se prolonge au-dessus de la plaque 13 de façon à créer-un rebord cylindrique 111 de retenue. L'espace supérieur ouvert 14 délimité par la plaque supérieure 13 et le rebord cylindrique 111 est avantageusement rempli de plomb en grenaille ou sous toute autre forme, ce qui facilite l'enlèvement du couvercle en cas de manutention exceptionnelle (ou le couvercle tournant joue alors le rôle de bouchon) et a aussi pour but de faire écran a l'irradiation du réacteur. Du fait que cette irradiation est plus intense au-dessus du coeur du reacteur, c'est-a-dire a l'intérieur de la zone cylindrique délimitee par la virole 21, la plaque superieure 13 en relation avec la zone interne de la virole 21, présente une forme conique ouverte vers le haut, de façon que l'épaisseur du volume de remplissage en grenaille de plomb 14 soit plus importante au-dessus du coeur du réacteur que dans les autres zones du couvercle integre 10.La forme conique de cette portion de la plaque 13 augmente en outre la resistance aux efforts verticaux. Les deux plaques 12 et 13 sont traversees de façon étanche par une série de tubes 25 a l'intérieur de la virole 21 et par des tubes 35 dans la lunule restante 15 du couvercle integre 10, destinés au passage des capteurs des organes de contrôle et d'autres équipements du réacteur rapide non decrits en détail dans la presente description. La virole interne 21 est liée a la virole externe 11 par les plaques 12 et 13 et par des diaphragmes radiaux 16 traversés par des passages 16' pour un fluide réfrigérant constitué par de l'air, les passages 16' étant visible sur les figures 1 et 3. L'espace délimité par la virole interne 21 et les deux plaques de base 12 et 13 et référencé 17, est a son tour divisé par des chicanes 18 approximativement horizontales, percées de façon que le fluide refrige- rant circulant dans la zone délimitée par la plaque inférieure 12 et la chicane inférieure 18, passe successivement en suivant un chemin sinueux délimité par les chicanes 18 et leurs ouvertures, jusqu'a la zone délimitee par la plaque supérieure 13 et par la chicane supérieure 18. Le nombre des chicanes 18 peut être supérieur à deux. Enfin, par des passages disposés dans la virole interne 21, le fluide réfrigérant peut passer dans la lunule 15 delimitée par les plaques 12 et 13 d'un côte et par viroles internes 21 et externe 11 de l'autre côté. Dans la lunule 15 est prevu un passage de section ovale 40, étanche et destiné aux dispositifs d'échange des éléments du combustible. Un intervalle 41 disposé autour du passage 40 est destiné a un fluide réfrigérant. Des conduits 42 d'alimentation en fluide réfrigerant, visibles sur les figures 1 et 2, permettent l'introduction du fluide réfrigérant dans la partie la plus basse du couvercle intégré. Des dispositifs d'aspiration du fluide sont prévus dans la.partie supérieure du couvercle mais ne sont pas représentés sur les figures. Comme pour le passage 40, un intervalle 141 est disposé autour de la virole externe 11 et cet intervalle guide, au moyen d'étroites chicanes horizontales 142 (figure 5), le fluide réfrigérant le long d'un parcours en zig-zag. Une plaque intermédiaire 112 est disposée dans la lunule 15 délimitée par les viroles interne et externe au-dessus de la plaque de base 12. Les diaphragmes radiaux 16 sont disposés entre la plaque intermédiaire 112 et la plaque supérieure 13. L'espace de la lunule 15 délimite par les deux viroles excentriques 11 et 21 et les plaques 12 et 112 est en outre partagé par des diaphragmes verticaux 212 servant à délimiter un chemin sinueux 213 (figure 4) destiné a un fluide réfrigérant qui parcourt l'intervalle existant entre eux. Bien entendu, la presente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrit et représentée et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Couvercle porte par le petit couvercle tournant destiné a obturer la cuve contenant le coeur d'un réacteur nucléaire de type rapide, caractérise en ce qu'il est réalisé en une seule pièce avec le petit couvercle tournant, pour constituer un "couvercle intégré (10) formé par un couple de viroles cylindriques, parallèles et excentriques l'une par a l'autre et dont l'une (21) se place en face du coeur du reacteur et la seconde externe (11) a la périphérie du petit couvercle tournant, ces viroles (11 et 21) étant reliées par deux plaques en tôles métalliques, supérieure (13) et inférieure (12) et, le cas échéant, par des diaphragmes radiaux verticaux de liaison (16). 2.- Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord inferieur de la virole externe (11) se trouve au niveau de la plaque inférieure de base (12); tandis que le bord annulaire inférieur (121) de la virole interne (21) fait saillie en-dessous de ladite plaque inférieure (12). 3.- Bouchon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bord superieur de la virole interne (21) est au niveau de la plaque supSrieure (13) du couvercle intégré; tandis que le bord supérieur de la virole externe (11) dépasse au-dessus du niveau de la plaque supérieure (13) sous la forme d'un rebord cylindrique (111) délimitant un espace supérieur ouvert (14) destine a contenir un matériau apte a absorber les radiations et aisé à enlever, tel que de la grenaille de plomb ou équivalent afin d'alléger la masse du petit couvercle en cas de dépose dans sa fonction de bouchon. 4.- Bouchon selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque supérieure (13) å l'intérieur de la virole interne (11) présente une forme conique ouverte vers le haut. 5.- Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce qu'entre la plaque superieure (13) et la plaque inférieure (12) sont disposées des chicanes (18) munies diouvertures aptes à faciliter, par paliers superposes a partir du bas, le passage du fluide refrigerant amené par des conduits d'alimentation (42) disposes a proximite de la plaque superieure (13). 6.- Bouchon selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un intervalle annulaire (41, 141) est disposé autour d'une partie au moins des viroles (11, 21) afin de créer un passage pour l'écoulement du fluide refrigérant.