Brevet FR2618248A1 — publié le 19890120

assemblage combustible nucléaire à structure de maintien et disPositif anti-envol L'invention concerne les assemblages combustibles pour-réacteur nucléaire et elle trouve une application particulièrement importante r bien que non exclusive, dans les réacteurs refroidis et modérés à l'eau légère. La demande de brevet 85 12240 (document FR-A-2 589 614) décrit et revendique un assemblage combustible comprenant un faisceau de crayons de combustible et une structure- de maintien du faisceau comportant des pièces d'extrémité supérieure et. inférieure reliées par des tirants portant des grilles de maintien des crayons combustibles aux noeuds d'un réseau régulier, et des moyens élastiques de transmission à la pièce supérieure d'un effort tendant à appliquer l'assemblage sur une plaque support de coeur, dont la structure de maintien est constituée de deux sous-structures distinctes, pouvant coulisser verticalement l'une par rapport à l'autre, dont l'une est prévue pour venir en appui contre une plaque supérieure de coeur sous la poussée hydraulique exercée par une circulation ascendante de réfrigérant dans le coeur et dont l'autre est maintenue en appui contre la plaque support de coeur par les moyens élastiques. Cette disposition selon le document FR-A-2 589 614 va à contrepied des solutions adoptées dans les réacteurs modérés et refroidis par de l'eau actuellement en service. On sait que dans ces réacteurs la pièce d'extrémité inférieure de la structure de maintien est maintenue en appui contre la plaque support de coeur par les moyens élastiques portés par la pièce supérieure et s'appuyant sur la plaque supérieure de coeur. Il est dans ce cas nécessaire que les moyens élastiques exercent, lorsqu'ils sont comprimés par la plaque supérieure de coeur, une force qui, ajoutée au poids apparent de l'assemblage est supérieure à la poussée hydraulique ascendante s'exerçant sur l'assemblage lors du fonctionnement du réacteur. Cette solution, qui évite les déplacements de l'assemblage sous l'action de l'écoulement ascendant de réfrigérant tout en autorisant les dilatations et contractions a des inconvénients. L'un d'eux devient particulièrement grave lorsque la poussée hydraulique devient notablement supérieure au poids apparent de l'assemblage (par exemple supérieure à deux fois ce poids). Les solutions antérieures exigent alors des ressorts capables d'exercer une force importante, donc encombrants. La solution qui fait l'objet de la demande de brevet mentionnée ci-dessus utilise une autre approche consistant à fractionner la structure de maintien du coeur en deux sous-structures dont l'une est en appui contre la plaque support de coeur et dont l'autre est plaquée par les ressorts contre la plaque supérieure de coeur dès l'arrêt. La présente invention vise à fournir un assemblage combustible du genre revendiqué dans le document 2 589 614 et représentant un perfectionnement des modes de réalisation qui y sont décrits. Dans ce but elle propose un assemblage combustible de ce type dont ladite autre sous-structure comprend une partie de pièce inférieure, en forme de cage qui contient les moyens élastiques placés en appui contre un cadre terminal de la cage délimitant un passage d'entrée de réfrigérant et dont la première sous-structure comprend la pièce d'extrémité supérieure reliée par certains au moins des tirants à une plaque mobile à l'intérieur de la cage et sur laquelle les moyens. élastiques exercent un effort d'appui de la pièce supérieure contre la plaque supérieure de coeur, la première sous-structure portant les crayons combustibles. La cage de la pièce inférieure comporte avantageusement une plaque adaptatrice percée de trous d'alimentation des canaux délimités par les crayons, répartis de façon que la plaque adaptatrice retienne les crayons en cas de chute, reliée au cadre par une paroi latérale. La plaque adaptatrice peut constituer butée limitant le déplacement de la plaque mobile sous l'action des moyens élastiques. Ces derniers sont avantageusement constitués par des ressorts hélicoidaux placés dans les angles de la cage. En conséquence, lorsque l'assemblage comprend un faisceau de crayons de combustible répartis suivant un réseau triangulaire et que les pièces d'extrémité ont une forme hexagonale, six ressorts placés chacun autour d'un axe de guidage seront généralement prévus. C'est dans ce cas d'un assemblage à réseau triangulaire que l'invention présente le plus d'intérêt car un tel assemblage présente des pertes de charge généralement beaucoup plus élevées que celles d'un assemblage à pas carré et donc est soumis à une force ascendante plus intense. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers dgexécu- tion, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure î est un schéma montrant les éléments principaux du squelette d'un assemblage suivant un premier mode de réalisation de l'invention - la Figure 2, similaire à la partie basse de la figure 1, montre une variante - la Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. L'assemblage combustible 10 dont la structure support est montrée de façon simplifiée en figure 1 peut avoir une constitution générale similaire à celle décrite dans la demande de brevet 85 12240. Cette structure comprend une pièce d'extrémité supérieure 16, une pièce d'extrémité inférieure 18 et des tubes guides assurant le maintien des autres éléments constitutifs de la structure support, portant des grilles 12 de supportage et d'entretoisement de crayons non représentés. Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, les tubes guides constituant tirants sont répartis en deux groupes. Les tubes guides 20 du premier groupe sont solidarisés de façon permanente des grilles 12 et de la pièce d'extrémité supérieure 16. Les liaisons permanentes peuvent être de tout type approprié, choisi en fonction de la nature du matériau constituant les pièces à assembler. Les tubes guides 24 du second groupe coulissent verticalement dans la pièce d'extrémité supérieure et dans les grilles 12. La pièce d'extrémité inférieure 18 de l'assemblage est constituée de deux parties. Une première partie est constituée par une plaque mobile 26 à laquelle sont fixés les tubes guides 20 et qui constitue une première sous-structure avec les tubes guides 20, la pièce d'extrémité supérieure 16 et les grilles 12. La seconde pièce est constituée par une cage représentée d'une seule pièce sur la figure 1, mais en fait formée par assemblage rigide de plusieurs composants. Cette cage constitue, avec les autres tubes guides 24, une autre sous-structure. Elle comprend une plaque adaptatrice 28 formant fond auquel sont fixés les tubes guides 24, et une paroi latérale 30 reliant la plaque 28 à un cadre 32. Le cadre 32 présente une large ouverture centrale permettant l'entrée de réfrigérant dans la cage. La plaque adaptatrice 28 est percée de trous de passage de réfrigérant vers les canaux délimités par les crayons, dés parties pleines de la plaque étant placées face aux crayons de façon à les retenir en cas de chute. Des moyens élastiques, emprisonnés dans la cage et donc protégés par elle contre les risques d'accrochage, comportent un jeu de ressorts hélicoldaux interposés entre le cadre 32 et la plaque mobile 26. Dans le cas d'un assemblage à réseau triangulaire, dont les pièces supérieure et inférieure ont une section hexagonale, six ressorts 34 sont avantageusement prévus et placés chacun dans un des angles de la cloison 30. Chacun des ressorts 38 est placé autour d'un axe de guidage 36 qui relie la plaque adaptatrice 28 au cadre 32. Pour améliorer le guidage de ia plaque mobile 26 sur les axes 36, la plaque est avantageusement munie de manchons 40 montés à frottement doux sur les axes 36. L'action des ressorts 38 peut être complétée par celle de ressorts 42 exerçant une force plus faible, placés concentriquement aux premiers, en appui contre les manchons 40. Dans le mode de réalisation montré en figure 1, la plaque 32 et la plaque adaptatrice 28 sont également reliées par un tube prolongateur central 44 situé dans le prolongement d'un tube d'instrumentation non représenté. Lorsque l'assemblage est en place dans un coeur de réacteur, la plaque mobile 26 poussée vers le haut par les ressorts 38, 42 entraîne l'ensemble de la première sous-structure, ainsi que les crayons de combustible, dans une position où la pièce 16 est en appui contre la plaque supérieure de coeur. Un tel dispositif minimise l'encombrement des moyens élastiques de maintien de l'assemblage combustible. il évite de soumettre le faisceau de crayons à des transitoires de charge en cas de chute de grappe de contrôle sur l'assemblage : en effet, l'impact peut être transmis aux tubes guides 24 et par eux à la cage. On voit encore qu'il est possible de protéger une sonde introduite dans le tube d'instrumentation grâce à la présence du tube prolongateur 44. Dans la variante de réalisation montrée en figure 2 (où les organes correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par le même numéro de référence) tous les tubes guides sont fixés à la plaque mobile 26 : dans ce cas la seconde sous-structure est constituée uniquement par la cage. Cette solution présente l'avantage de faire participer les moyens élastiques à l'amortissement du choc provoqué par la chute d'une barre de contrôle (grappe absorbante ou grappe de variation de spectre) en cas d'arrêt d'urgence. L'invention est utilisable sur des assemblages combustibles ayant des formes différentes de celles représentées à titre d'exemple, notamment à pas carré, et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Assemblage combustible comprenant un faisceau de crayons de combustible, une structure de maintien du faisceau comportant des pièces d'extrémité supérieure (16) et inférieure (18) reliées par des tirants (20) portant des grilles de maintien des crayons combustibles aux noeuds d'un réseau régulier, ét des moyens élastiques de transmission à la pièce supérieure d'un effort tendant à appliquer l'assemblage sur une plaque support de coeur dont la structure de maintien est constituée de deux sous-structures distinctes, pouvant coulisser verticalement l'une par rapport à l'autre, dont l'une est prévue pour venir en appui contre une plaque supérieure de coeur sous la poussée hydraulique exercée par une circulation ascendente de réfrigérant dans le coeur et dont l'autre est maintenue en appui contre la plaque support de coeur par les moyens élastiques (30), caractérisé en ce que ladite autre sous-structure comprend une partie de pièce inférieure, en forme de cage qui contient les moyens élastiques placés en appui contre un cadre terminal de la cage délimitant un passage d'entrée de réfrigérant et dont la première sous-structure comprend la pièce d'extrémité supérieure reliée par cértains au moins des tirants à une plaque mobile à l'intérieur de la cage et sur laquelle les moyens élastiques exercent un effort d'appui de la pièce supérieure contre la plaque supérieure de coeur, la première sous-structure portant les crayons combustibles. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage de la pièce inférieure (18) comprend une plaque adaptatrice (28) percée de trous d'alimentation des canaux délimités par les crayons1 répartis de façon que la plaque adaptatrice retienne les crayons en cas de chute, reliée au cadre par une paroi latérale. 3. Assemblage selon la revendication 2, carac térisé en ce que les.moyens élastiques sont constitués par des ressorts- hélicoïdaux placés dans les angles de la cage. 4. Assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ressorts (34,42) sont placés autour d'axes (36) reliant la plaque adaptatrice au cadre et guidant la plaque mobile (26). 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première sous-structure comprend tous les tirants ou une partie seulement des tirants, les autres étant dans ce cas fixés à la cage et coulissant dans la pièce d'extrémité supérieure.