Brevet FR2566166A1 — publié le 19851220

VIROLE INFERIEURE POUR UN BOUCHON DE COEUR DE REACTEUR NUCLEAIRE INTEGRE AU PETIT BOUCHON TOURNANT La présente invention se rapporte a la virole inférieure d'un bouchon de coeur de réacteur nucléaire intégré au petit bouchon tournant et qui comporte deux plaques tubulaires pour supporter la virole qui soutient ce bouchon principal. Dans les réacteurs nucleaires de type connu, notamment dans les réacteurs nucleaires de type rapide, il est généralement prévu une cuve principale ouverte a sa partie superieure et contenant le coeur du réacteur, le sodium primaire et une partie du circuit du sodium secondaire. Cette cuve principale est fermee a son extrémité supérieure par une dalle plane qui est traversée par de nombreux passages pour les dispositifs auxiliaires de l'installation tels que: pompe, collecteurs d'echangeurs de chaleur et similaires. La dalle de la cuve principale est principalement constituee par un grand bouchon tournant dispose dans l'axe de la cuve principale et sur lequel est monte un petit bouchon tournant dispose en position excentrée par rapport au précédent. Le petit bouchon tournant est doté de dispositifs d'échange des elements ou barres de combustible du coeur du réacteur et la double rotation des deux bouchons permet d'accéder à l'un quelconque des éléments du combustible. Cette disposition du type connu qui prévoit une dalle de cuve principale munie d'un grand bouchon tournant et d'un petit bouchon 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 bouchon du réacteur excentre par rapport à l'axe de la cuve principale, supporte un troisième bouchon ou bouchon amovible qui est centre par rapport a l'axe de la cuve principale, et qui est donc excentré par rapport a lJaxe du petit bouchon tournant. Selon la demande de brevet français nO 84 14600 de la requerante, le bouchon du coeur du réacteur est réalise en profilé métallique de façon à être solidaire du petit bouchon tournant. Cette solution qui gene le montage du bouchon du coeur par rapport au petit bouchon tournant, permet par ailleurs de réduire l'encombrement du petit bouchon tournant et, par consequent, du grand bouchon tournant et de l'intérieur de la cuve principale du réacteur, d'ou il en résulte une simplification et une economie de court. On doit en outre noter qu'il est prevu en-dessous du bouchon du coeur du réacteur une virole dénommée virole inferieure qui s'étend à travers le bouchon du coeur du réacteur et le coeur du réacteur lui-meme et qui comprend deux plaques tubulaires ayant essentiellement une fonction de support et de guidage pour une série de tubes a l'interieur desquels sont logés des organes de controle et des capteurs pour le coeur du réacteur. L'un des buts de la présente invention est de réaliser une virole inférieure pour un bouchon de coeur de réacteur qui puisse avantageusement être egalement appliquée à un bouchon de coeur intégré a un petit bouchon tournant du type decrit dans la precédente demande de brevet de la requérante. Selon l'invention, la plaque tubulaire inferieure et la plaque tubulaire supérieure de la virole sont bombées vers le bas, c'est-à-dire présentent une forme concave dont la concavité est dirigee vers le haut, et sont reliees à la virole cylindrique inférieure au moyen de joints annulaires à section radiale en forme de Y renverse. Ces joints annulaires à section radiale en forme de Y renverse sont usinés par enlèvement de copeaux dans un élément annulaire sensiblement cylindrique. Cette disposition permet de mettre en place des plaques tubulaires qui travaillent à la façon d'une membrane sans précontrainte préalable et qui sont relativement sous-dimensionnées comparativement aux plaques tubulaires classiques sensiblement planes qui se comportent comme des encastrements et qui sont soumises à des contraintes de flexion ou de traction. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la virole inférieure est munie à sa partie basse d'une grille de support pour des tubes qui font saillie hors de la face inferieure de cette plaque tubulaire, ladite grille étant formée d'éléments modulaires en etoile à trois bras répartis, régulièrement sur un cercle. Les éléments modulaires en étoile a trois bras sont munis d'un moyeu central a partir duquel partent radialement trois bras aplatis et aux extrémités desquels sont prévus trois boucles ou manchons décalés en hauteur de façon que ces manchons prévus aux extrémités des bras des élements en étoile puissent être superposés. Les manchons d'extrémités sont traversés par des tubes de diamètre inférieur faisant saillie vers le bas de la virole inférieure re.Les manchons d'extrémité sont traversés à la périphérie de la grille par des pivots soutenus par des consoles en U faisant saillie de la face interne de la virole inférieure. La paroi cylindrique de la virole est munie de passages transversaux de façon a permettre la traversée des conduites qui portent des capteurs disposés en face du coeur du réacteur. La grille de support des tubes à la partie inférieure de la virole est ainsi réalisez avec un minimum de composants modulaires de grande résistance à la flexion et qui présentent tous une faible perte de charge à la traversée du flux de sodium. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront a la lecture de la description d'un mode de réalisation, faite a titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexe O0: - la figure 1 est une coupe verticale schématique d'une virole selon l'invention montrant l'ensemble du bouchon supérieur pour coeur de réacteur dans le mode de réalisation en une piece monobloc munie d'un petit bouchon tournant; - la figure 2 est une vue en plan du petit bouchon tournant réalisé en vue de faciliter la compréhension du mode de réalisation de la figure 1; - la figure 3 montre, a plus grande échelle, la virole inférieure illustrée à la figure 1 et destinee à être assemblée au petit bouchon tournant et au bouchon du coeur du réacteur; ; - la figure 4 représente, à plus grande échelle, un détail situe à l'intérieur du cercle IV de la figure 3; - la figure 5 est une coupe partielle à plus grande échelle selon la ligne V de la figure 3, qui montre une partie de la grille modulaire de support de l'extrémité des tubes sortant de la plaque tubulaire inférieure de la virole inférieure; - la figure 6 est une vue en perspective de la partie de la grille vue en plan à la figure 5; - la figure 7 est une coupe à plus grande echelle selon lé plan indiqué en VII à la figure 6; - la figure 8 est une vue en plan de la figure 7; - la figure 9 est une vue selon le plan IX-IX de la figure 5. En se référant aux figures, la référence 10 indique l'ensemble d'un petit couvercle ou bouchon tournant formé d'une virole cylindrique extérieure 11, d'une plaque superieure plane 12 et d'une plaque inférieure plane 13 en forme de lunule. En position excentrique par rapport à l'axe 14 du petit bouchon tournant 10, le système de la virole 21 du bouchon du coeur est indiqué dans sa totalité par la référence 20. La plaque tubulaire inferieure 23 du bouchon 20 du coeur, est bombée en formant une concavité dirigee vers le haut et cette caracte- ristique est commune aux deux plaques tubulaires de la virole inférieure selon l'invention. Après le petit bouchon tournant, le bouchon du coeur est traversé par une pluralité de tubes verticaux indiqués d'une façon générale par les numéros de référence 15 et 25. Un fluide réfrigérant parcourt l'intérieur du petit bouchon tournant et du bouchon du coeur à travers des diaphragmes percés 26 qui définissent un circuit imposé pour le fluide. La virole cylindrique 21 du bouchon 20 du coeur se prolonge en-dessous de la plaque tubulaire inférieure 23 et constitue la virole inférieure, objet de la presente invention, qui est désignée dans son ensemble par la référence 30. Cette virole inférieure30 est munie de plaques tubulaires 31, 32 respectivement supérieure et inférieure. Elle est traversée par des tubes 35 disposés en général dans le prolongement des tubes 25 qui font en saillie à la partie inferieure en étant coupes en bout au-delà de la plaque tubulaire inférieure 23 du bouchon 20 du coeur. On remarquera que ni la virole 30, ni les tubes 35, ne sont étanches au sodium liquide en circulation et sont, pour cela, traverses par des trous de passage visibles à la figure 3. La virole inférieure 30 est soudée à sa partie supérieure à la virole 21 du bouchon du coeur dont elle constitue le prolongement naturel vers le bas. Selon la première forme de réalisation illustrée à la figure 1, la virole inférieure 30 présente: une partie cylindrique 41 disposée verticalement et qui s'etend sur la majeure partie de sa longueur, une courte partie tronconique 42 et une partie cylindrique terminale 43 de plus grand diamètre et de faible longueur par rapport à la partie cylindrique superieure 41. Les parties tronconique 42 et cylindrique 43 ne se limitent pas a la variante du mode de réalisation illustré à la figure 3, et sans modifier l'objet de l'invention, peuvent être réalises sans la présence de plaques tubulaires bombées avec la concave dirigee vers le haut et d'une grille de support composee d'éléments modulaires. Pour adapter les plaques tubulaires 31 et 32 à la forme bombée avec la concave dirigée vers le haut, selon l'invention, on prévoit que la liaison entre la paroi cylindrique de la virole 30 et le bord des deux plaques tubulaires est réalisée a l'aide d'un élément de jonction en forme de Y renverse, auquel est attribué, comme représente à la figure 4, le numéro de référence 50. Sur les trois extrémités des jambes de ce joint en Y 50, sont soudées en bout les parties des plaques cylindriques qui composent la virole et respectivement le bord des plaques tubulaires 31 respectivement 32.L'élément de jonction 50 selon l'invention est réalisé de préférence par usinage avec enlèvement de copeaux d'un élément annulaire ayant une epaisseur radiale correspondant a celle qui délimite le contour extérieur de la piece finie. La nécessité d'utiliser un tel processus de fabrication est due au fait que cet élément de jonction est sollicité non seulement mecanique- ment, mais aussi et plus particulièrement sur le plan thermique, et que ces sollicitations thermiques se présentent comme des chocs thermiques, en particulier pendant les phases transitoires du fonctionnement de l'installation, où se produisent des variations rapides de températures auxquelles les différents éléments de l'installation sont soumis. Ce type d'élément de jonction est utilisé également pour la liaison de la plaque tubulaire inférieure 23 du bouchon du réacteur quand ce bouchon est réalisé selon le mode intégré avec le petit bouchon tournant selon la demande de brevet de la requérante citée précédemment, comme représenté a la partie superieure de la figure 1 et de la figure 2. Les avantages de la plaque tubulaire bombée ont déja été énumérés précédemment et ils correspondent au mode de travail de la plaque tubulaire qui est soumise préalablement à une sollicitation de traction tandis que les sollicitations de flexion sont considérablement réduites comparativement au mode de travail d'une plaque tubulaire classique. Les tubes 35 destinés à guider les éléments de commande du coeur du réacteur, ainsi que les éléments capteurs et leurs conduites d'alimentation et de retour, font saillie en-dessous de la plaque tubulaire inférieure et leur extrémité inférieure doit pour cela être soutenue du fait qu'elle est entouree-de sodium liquide. Selon l'invention. dans ce but, on prévoit une grille modulaire de support 60 qui est soutenue, a sa périphérie par la virole inférieure 30 et qui s'appuie radialement par des ailettes 61 sur des tubes 135 de plus grand diametre. La grille 60 présente des mailles hexagonales et est obtenue par accouplement, au moyen de pivots, d'éléments 62 en étoile à trois branches.Chacun de ces elements en étoile 62 comporte un moyeu central unique 63, sensiblement cylindrique d'ou partent à 1200 trois bras 64, 65 et 66 aplatis dans le sens vertical. Chacun de ces bras se termine a son extrémité libre par une boucle 67, 68, 69 dont chacune est disposée à une hauteur différente des deux autres de telle façon que trois boucles appartenant à des branches différentes de trois éléments en étoile contigus par l'un de leurs bras en un point réalisent ainsi avec les trois boucles une articulation.Dans certains cas, le pivot de chacune des articulations, forme par superposition des trois boucles précitées 67, 68, 69, est constitué par l'un des tubes de diametre inferieur 235 de la virole inférieure 30, ou bien comme cite précédemment, des tubes de diamètre supérieur 135 qui sont dotés d'oreilles ou d'ailettes 61 qui, par des percages adéquats, peuvent recevoir un pivot qui les traverse ainsi que le moyeu-perce 63 disposé au centre des autres elements en étoile. Sur la face interne de la virole 30, fait saillie une console aplatie 70, à profil tourné vers l'intérieur, en forme de U et dont les bras soutiennent deux boucles extérieures 71 et 72 coaxiales et superposées. A l'intérieur des deux boucles, sont insérées sur un côté la boucle terminale, (affectée dans cet exemple du repere 69), d'un bras de l'élément en étoile et de l'autre côté deux boucles 73 et 74 correspondant à l'épaisseur des deux autres rondelles d'extrémités 67 et 68 de l'élément en forme d'étoile. De cette façon, les rondelles 72 et 73 permettent que la console 70 soutienne l'une quelconque des trois boucles 67, 68 et 69. La grille modulaire obtenue de cette façon offre des possibilités de déformations thermiques importantes compte tenu du fait que la maille de la grille 60, par suite de sa forme hexagonale, est formée de trois branches rigides articulées mutuellement a leurs extrémités. La base de la maille hexagonale devrait évidemment s'adapter a la maille hexagonale des éléments prismatiques qui composent le coeur du réacteur. Sauf pour ceux qui correspondent au contour de la grille 60, les pivots de chacune des trois boucles 67, 68 et 69 sont constitués d'un tube de service 235 a l'intérieur duquel est dispose un capteur qui est poussé afin d'entrer dans le coeur du reacteur. Ce tube de service 235 est supporté à l'extrémité inférieure par la grille 60 tandis qu'il est supporté plus haute par des bras de support 79. La partie inférieure des conduites 235 est droite tandis que leur partie supérieure peut prendre une conformation arquée qui leur permet de traverser la paroi de la virole en utilisant les nombreux passages prévus à la surface latérale vers cette extrémité et qui ne sont pas représentées sur les figures. De cette açon, les conduites de chacun des capteurs en question peuvent être internes à la virole 60 par leur extrémité inférieure, et externe à cette virole par leur extrémité supérieure ou vice versa. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Virole inférieure pour un bouchon de coeur de réacteur nu cléaire du type dans lequel deux plaques tubulaires supportent la virole qui soutient, à son tour, directement ou indirectement le bouchon du coeur, caractérisée en ce que les plaques tubulaires (31, 32) presentent une forme concave dont la concavité est dirigée vers le haut et sont reliées à ladite virole cylindrique inférieure (30) au moyen de joints annulaires (50) à section radiale en forme de Y renverse. 2.- Virole inférieure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les joints annulaires (50) à section radiale en forme de Y renversé sont usinés par enlèvement de copeaux dans un élément annulaire sensiblement cylindrique. 3.- Virole inferieure selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est munie à sa partie inferieure d'une grille (60) de support pour des tubes (35) qui font saillie hors de la face inférieure de la plaque tubulaire inférieure (32), ladite grille (60) étant formée d'éléments modulaires en étoile (62) à trois bras (64, 65, 66) répartis régulièrement sur un cercle. 4.- Virole inférieure selon la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments tubulaires en étoile (62) à trois bras (64, 65, 66) sont munis d'un moyeu central (63) à partir duquel partent radialement trois bras aplatis et aux extrémités desquels sont prévus trois boucles ou manchons (67, 68, 69) décalés en hauteur, de facon que ces manchons prévus aux extrémités des bras (64, 65, 66) des éléments en étoile (62) puissent être superposes. 5.- Virole inférieure selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits manchons d'extrémités (67, 68, 69) sont traverses par des tubes de diametre inférieur (235) faisant saillie à la partie inferieure de la virole inférieure (30). 6.- Virole inferieure selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits manchons d'extrémité (67, 68, 69) sont traversés à la périphérie de la grille (60) par des pivots soutenus par des consoles en U (70) faisant saillies de la face interne de la virole inférieure (30). 7.- Virole inférieure selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisée en ce que la paroi cylindrique de la virole (30) est munie de passages transversaux de façon à permettre le passage des conduites (135) qui portent des capteurs disposés en correspondance avec le coeur du réacteur.