Brevet FR2595500A1 — publié le 19870911

La présente invention concerne un élément combus- tible sous forme d'un chapelet, destiné à un réacteur nuclé- aire refroidi par un gaz et modéré par du graphite, le chapelet d'éléments combustibles étant du type qui comprend une série de manchons de graphite raccordés bout-à-bout et logeant chacun un faisceau d'aiguilles combustibles et un tube central de guidage, les manchons de graphite étant maintenus en butée bout-à-bout par un tirant central passant dans le tube de guidage des manchons sur toute la longueur du chapelet. Chaque chapelet est destiné à être descendu dans un trou formé dans le coeur du réacteur afin qu'il reste un espace annulaire entre le trou et les manchons de graphite du chapelet. Un problème bien connu posé dans ces réacteurs est dû à l'instabilité du chapelet pendant le rechargement en combustible du réacteur en fonctionnement, c'est-à- dire lorsque le réacteur fournit de l'énergie et lorsque le gaz de refroidissement continue à circuler dans le coeur. Le rechargement en combustible implique le soulèvement et l'abaissement des chapelets hors du coeur et dans celui- ci et, pendant ce mouvement, le courant à haute pression peut provoquer des vibrations latérales du chapelet. On a déjà proposé diverses solutions à ce problème comme décrit par exemple dans les brevets britanniques n 1 035 487, 1 208 058, 1 208 613, 1 228 769 et 2 114 359. La présente invention a pour objet la réalisation d'un chapelet d'éléments combustibles perfectionné, possé- dant une très grande rigidité mécanique et assurant un amortissement du chapelet. Plus précisément, l'invention concerne un élément combustible destiné à un réacteur nucléaire refroidi par un gaz, l'élément comprenant un manchon de graphite logeant un faisceau d'aiguilles de combustible nucléaire et un tube central de guidage destiné à loger un tirant qui assure la liaison de plusieurs éléments combustibles avec formation d'un chapelet, le manchon ayant des faces d'extrémité de configuration conique destinées à coopérer avec des faces complémentaires d'extrémité d'un manchon analogue d'élément combustible, lors du montage dans un chapelet de ces élé- ments, l'inclinaison des faces d'extrémité étant comprise entre environ 10 et 25 par rapport à un plan radial. La surface périphérique externe de chaque manchon a de préférence une gorge circonférentielle ou est dépolie comme décrit dans la demande de brevet britannique n 2 114 359A, afin que la stabilité soit encore accrue. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle représentant le raccord entre deux manchons adjacents de graphite dans un chapelet classique d'éléments combustibles, et - la figure 2 est analogue à la figure 1 mais repré- sente la variante selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1; des manchons adjacents 10, 12 de graphite d'un chapelet classique d'élé- ments combustibles sont couplés par des saillies 14, 16 d'emboîtement et sont en appui au niveau de faces 18 d'ex- trémité qui sont planes et perpendiculaires aux axes longi- tudinaux des manchons. Comme indiqué précédemment, lors du rechargement en combustible du réacteur en fonctionnement, des vibrations latérales du chapelet sont créées par le courant à haute pression de fluide de refroidissement lorsque le chapelet est soulevé et abaissé. L'invention repose sur la reconnais- sance du fait que les faces planes 18 de butée des extré- mités contribuent à l'instabilité du chapelet pendant qu'il est soulevé ou abaissé. Selon l'invention, les faces 18a en butée des extrémités ont une configuration conique comme l'indique la figure 2, c'est-à-dire que les faces d'extrémité 18a sont inclinées au lieu d'être perpendiculaires comme indi- qué sur la figure 1, l'angle d'inclinaison par rapport à un plan radial étant indiqué par la référence X. Selon l'invention, l'angle X est compris entre et 25 environ afin qu'il donne une bonne stabilité sans application de contraintes excessives au graphite qui est le matériau qui compose les manchons. Cette dis- position augmente la rigidité mécanique et l'amortisse- ment mécanique lorsque le chapelet est soulevé et abaissé. Comme l'indique la figure 2, les faces 18a d'ex- trémité sont inclinées vers le bas, vers les trous 22 délimités par les manchons de graphite. Dans une variante, les faces d'extrémité 18a peuvent être inclinées vers le haut, vers les trous des manchons. Bien que le dessin schématique ne le représente pas, les faces externes des manchons peuvent avoir des gorges circonférentielles ou peuvent être dépolies d'une autre manière afin que leur stabilité soit accrue comme décrit dans le demande de brevet britannique n 2 114 359A. En outre, une meilleure stabilisation peut aussi être obte- nue, de manière connue, par incorporation d'une structure en forme de brosse à l'extrémité inférieure du chapelet. REVENDICATIONS 1. Elément combustible destiné à un réacteur nuclé- aire refroidi par un gaz, comprenant un manchon de graphite (10, 12) contenant un faisceau d'aiguilles de combustible nucléaire et un tube central de guidage destiné au passage d'un tirant destiné à relier plusieurs éléments combusti- bles sous forme d'un chapelet, ledit élément combustible étant caractérisé en ce que le manchon (10) a des faces d'extrémité (18a) de forme conique destinées à coopérer avec les faces complémentaires d'extrémité (18a) d'un man- chon analogue d'élément combustible, lors du montage dans un chapelet de tels éléments, l'inclinaison des faces d'ex- trémité étant comprise entre environ 10 et 250 par rapport à un plan radial. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité du manchon (10, 12) forme un logement et l'autre extrémité forme une partie mâle de manière que deux manchons coopèrent par emboîtement. 3. Elément selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface périphérique externe d'au moins un élément a des gorges circonférentielles ou une partie dépolie. 4. Chapelet d'éléments combustibles, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments combustibles selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, montés bout- à-bout et maintenus avec leurs faces complémentaires d'ex- trémité (18a) en butée par un tirant passant dans les tubes centraux de guidage.