Brevet FR2605448A1 — publié le 19880422

tisDosltlf anti-envol Pour assemblas combustible nucléaire. L'invention concerne les dispositifs anti-envol pour assemblages combustibles nucléaires destinés à être utilisés dans des réacteurs dont le coeur comporte de tels assemblages combustibles accolés. Le problème de la retenue des assemblages combustibles soumis aux forces exercées par la circulation généralement ascendante du liquide réfrigérant se pose pratiquement depuis la construction des premiers réacteurs. La solution utilisée à l'heure actuelle dans les réacteurs nucléaires modérés et refroidis par circulation d'eau consiste à faire reposer les assemblages combustibles sur une plaque inférieure support de codeur, percée d'ouvertures de passage de l'eau et à interposer des éléments élastiques entre la pièce d'extrémité supérieure de chaque assemblage et une plaque supérieure de coeur. Ces éléments élastiques intégrés à l'assemblage permettent d'accepter les variations de longueur dues aux dilatations différentielles. Les éléments élastiques peuvent prendre diverses formes. Le document FR-A-2 326 010 décrit un dispositif constitué d'une série de ressorts travaillant en torsion et en flexion, montés dans la pièce d'extrémité supérieure. Le document FR-A-2 520 148 décrit de son côté un dispositif constitué par des bras de levier rigides articulés à l'extrémité opposée à celle venant au contact de la plaque supérieure de coeur et qui est soumise à un effort de rappel supplémentaire exercé par des moyens élastiques situés dans l'épaisseur de la pièce d'extrémité. Ces types de dispositifs anti-envol, couramment utilisés dans des réacteurs nucléaires à eau légère actuellement en service r ont divers inconvénients. Leurs propriétés mécaniques se détériorent au cours du temps par suite de la température élevée et de l'irradiation. En conséquence il est nécessaire de leur donner une raideur initiale élevée, qui se traduit par des efforts à exercer importants lors de la fermeture de la cuve. L'augmentation de puissance des réacteurs nucléaires modérés et refroidis par de l'eau, donc du débit et de la vitesse de l'eau dans le coeur, augmente les forces de maintien qu'il est nécessaire d'exercer sur les assemblages lors du fonctionnement normal et surtout lors des transitoires de fonctionnement du réacteur. Il serait difficile d'augmenter les forces d'antienvol exercées par les dispositifs existants sans augmenter de façon inacceptable l'étranglement imposé au passage du réfrigérant. L'invention vise à fournir un dispositif antienvol répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique et applicable aux réacteurs nucléaires dont le coeur est constitué par des assemblages combustibles accolés possédant chacun un squelette ayant une pièce d'extrémité supérieure. L'invention vise plus particulièrement à fournir un dispositif anti-envol capable de supporter des forces verticales importantes sans réduire notablement la section de passage offerte au réfrigérant et sans exiger d'exercer des forces excessives lors de la fermeture de la cuve. Dans ce but l'invention propose notamment un dispositif anti-envol pour assemblage combustible nucléaire comprenant une pièce d'extrémité supérieure, dispositif comprenant au moins un ressort porté par la pièce d'extrémité et des-tiné à prendre appui sur la plaque supérieure de coeur et caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calage en matériau différent de celui du ressort, en appui contre ce dernier et placés de façon à augmenter la pression d'appui du ressort sur la plaque lorsque la température dépasse une valeur déterminée. Dans un mode avantageux de réalisation, la pièce d'extrémité supérieure porte plusieurs ressorts constitués chacun de lames dont une extrémité est fixée à un support monté sur la pièce d'extrémité supérieure et associé à une cale en matériau subissant une dilatation thermique élevée en appui entre le support du ressort et la pièce d'extrémité. Le support peut notamment être monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'assemblage. La cale peut être en matériau à coefficient de dilatation thermique élevé ou en matériau à mémoire de forme. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement, une fraction du coeur d'un réacteur nucléaire, en coupe suivant un plan vertical, un seul assemblage étant représenté, - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe partielle, à grande échelle, montrant un dispositif suivant un mode particulier de réalisation de 1 'invention, - la figure 3 est un schéma montrant une répartition possible des ressorts du dispositif sur la pièce d'extrémité supérieure d'un assemblage. Le réacteur dont une fraction est montrée en figure 1 a une constitution actuellement classique dans les réacteurs à eau sous pression. Le coeur 12 est contenu dans une cuve de résistance à la pression 10. Il est entouré par un cloisonnement 14 porté par une enveloppe 16 de guidage d'un courant annulaire d'eau descendant entre l'enveloppe et la cuve avant de remonter dans le coeur. L'enveloppe est elle-même entourée d'un écran thermique 18. L'enveloppe 16 est solidaire d'une plaque support de coeur 20 et d'une plaque inférieure de coeur 22 qui délimitent un espace distributeur de réfrigérant. La plaque inférieure de coeur supporte les assemblages 24 et elle est percée de trous d'entrée d'eau dans les assemblages. Lors du fonctionnement du réacteur, le courant ascendant d'eau tend à soulever les assemblages. Il sont retenus par une plaque supérieure de coeur 26 contre laquelle s'appuient des ressorts appartenant à un dispositif anti-envol porté par l'assemblage. La partie supérieure de chaque assemblage peut avoir la constitution montrée en figure 2. L'assemblage comprend un faisceau de crayons 28 maintenu au noeud d'un réseau régulier par des grilles 30 appartenant au squelette de l'assemblage. Ce dernier comporte, en plus des grilles 30, des tirants 31 remplaçant les crayons 28 en certains des noeuds du réseau fixés à une pièce d'extrémité supérieure 32 et à une pièce d'extrémité inférieure non représentée. Dans les pièces d'extrémité sont ménagées des ouvertures de passage dont quelques unes sont mobiles sur la figure 3. La disposition décrite jusqu'ici est celle habituellement utilisée dans les réacteurs nucléaires modérés et refroidis par de l'eau. La pièce d'extrémité supérieure 32 est munie d'un dispositif d'anti- envol comportant au moins un ressort d'appui contre la plaque supérieure de coeur, et généralement deux ressorts disposés de façon à ne pas gêner l'écoulement d'eau hors de l'assemblage. Les ressorts sont fréquemment constitués chacun de plusieurs lames élastiques 36. Dans un assemblage de constitution classiquement utilisé à l'heure actuelle, ces lames ont une partie terminale fixée de façon rigide à la pièce supérieure de coeur 32 et une partie libre destinée à s'appuyer sur la plaque 26. Dans le dispositif anti-envol suivant l'invention montré en figure 2, chaque ressort comprend des lames élastiques 36. Ces lames ne sont pas fixées rigidement à la pièce d'extrémité 32. La partie terminale des lames 36 est fixée à un support 38 à l'aide d'une bride 40 et d'un organe de fixation amovible tel qu'une vis 42. Le support est à son tour monté sur la pièce d'extrémité 32 par l'intermédiaire d'un axe 44 transversal à l'axe longitudinal de l'assemblage. La forme de la pièce 38 lui laisse la possibilité de débattre angulairement dans un domaine limité. Cependant, le débattement du support 38 dans le sens qui rapproche les lames 36 de la pièce d'extrémité 32 est limité par la cale 46.Dans le mode de réalisation montré en figure 2, cette cale 46 est constituée par une cale massive en un matériau différent de celui qui constitue les autre composants du dispositif anti-envol. Cette cale est en un matériau qui, lorsque le dispositif anti-envol est porté de la température atmosphèrique habituelle à la température de fonctionnement du réacteur, fait tourner le support dans le sens qui tend à éloigner les lames 36 de la pièce d'extrémité 32. Lorsque, comme c'est fréquemment le cas, la pièce d'extrémité 32 et les lames 36 sont en acier le support 38 peut être en un alliage à faible coefficient de dilatation (alliage à base de zirconium par exemple). On pourra alors notamment utiliser une pièce 46 en un alliage présentant un coefficient de dilatation thermique deux à trois fois plus élevé, tel que par exemple les aciers AUSU et les alliages dits "Inconel* à coefficient de dilatation élevé. Une autre solution consiste à constituer la cale 46 en un matériau à mémoire de forme, présentant une température de transition nettement supérieure à la température atmosphérique normale mais inférieure à la température de fonctionnement du réacteur. Parmi les matériau répondant à cette condition, on peut citer par exemple l'alliage titane-nickel ayant une teneur atomique en titane comprise entre 51 et 53 %, dont la température de transition est d'environ 100'C. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit ressort directement de la description qui précède : lorsque le réacteur est arrêté et froid, couvercle enlevé, les cales 46 sont rétractées. Lors de la mise en place de la plaque supérieure de coeur puis du couvercle, les lames 36 n'opposent qu'une pression réduite à la mise en place de la plaque supérieure. Au contraire, lorsque la température dans le réacteur augmente, les cales 46 augmentent la force d'application des lames 36 et évitent l'envol de l'assemblage par exemple lors de régime transitoire accidentel. La figure 3 montre que la mise en oeuvre de l'invention ne provoque pas d'étranglement supplémentaire de l'écoulement, même lorsqu'on utilise quatre jeux de lames 36 au lieu des deux jeux prévus habituellement à l'heure actuelle. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. On peut notamment utiliser des matériaux différents de ceux qui ont été envisagés plus haut. Pour limiter l'usure, les surfaces d'appui du support basculant 38 et/ou des cales 46 peuvent subir un traitement de surface destiné à réduire les frottements et l'usure. La cale 46 peut etre en contact direct avec les lames du ressort 36 ce qui permet de supprimer l'axe 44 et ne jouer que sur la flexibilité des lames. REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-envol pour assemblage combustible nucléaire (24) comprenant une pièce d'extrémité supérieure (32), dispositif comprenant au moins un ressort porté par la pièce d'extrémité (32) et destiné à prendre appui sur la plaque supérieure de coeur (26) et caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calage (46) en matériau différent de celui du ressort, en appui contre ce dernier et placés de façon à augmenter la pression d'appui du ressort sur la plaque lorsque la température dépasse une valeur déterminée, inférieure à celle qui règne dans le réacteur lors du fonctionnement de ce dernier. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs ressorts constitués chacun de plusieurs lames (36) dont une partie terminale est fixée sur un support (38) monté sur la pièce d'extrémité (32) et associés chacun à une cale (46) en un matériau à dilatation thermique élevée, en appui sur le ressort. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (38) est monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe orthogonal à l'axe de l'asssemblage et en ce que la cale est en appui sur le support formant levier 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de calage (6) sont constitués par une cale massive en un matériau à coefficient de dilatation thermique élevé. 5. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de calage sont constitués par une cale massive en matériau à mémoire de forme. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 2 à 5, caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces de contact entre la cale (46) et le support (38) est revêtue d'un traitement anti-usure.