Brevet FR2656457A1 — publié le 19910628

GRILLE POUR ASSEMBLAGE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE La présente invention concerne une grille dans un assemblage combustible nucléaire pour supporter plusieurs crayons combustibles, tubes de guidage de crayon de commande, etc. La figure 5 des dessins annexés montre un exemple d'un assemblage combustible nucléaire qui est monté sur un réacteur nucléaire tel qu'un réacteur à eau pressurisée ou analogue. Dans cet assemblage, une paire de buses supérieure et inférieure I et 2 sont disposées en étant espacées verticalement de manière à être face à face Plusieurs tubes de guidage 3 en Zircaloy tels que des tubes de guidage de crayon de commande et des tubes de guidage d'instruments de mesure s'étendent entre et sont fixés fermement aux buses supérieure et inférieure 1 et 2, et plusieurs grilles 4 sont fixées sur des portions intermédiaires de ces tubes de guidage 3 en étant espacées verticalement les unes par rapport aux autres. Comme montré aux figures 6 et 7, chacune des grilles 4 comprend plusieurs bandes 6 assemblées perpendiculairement les unes aux autres pour définir plusieurs cellules de grille 5 Une paire de bossages 9 et une paire de ressorts 10 pour supporter un crayon combustible 8 sont formées sur les surfaces de paroi 6 a des bandes 6 de chaque cellule de grille 5, en étant opposées les unes aux autres En outre, plusieurs manchons Il sont fixés fermement aux extrémités supérieure et inférieure ouvertes de cellules de grille prescrites 5, respectivement, pour guider les périphéries externes des tubes 3 à insérer dans les cellules de grille 4. Chaque manchon 11 est de forme cylindrique allongée présentant un diamètre interne généralement identique à la distance comprise entre les bandes opposées de la cellule de grille 5, et comme montré à la figure 8, quatre ouvertures sont formées dans leur surface périphérique externe lla en étant espacées de façon égale circonférentiellement les unes des autres, quatre portions de paroi llb étant ainsi définies dans leur portion centrale Pour fixer chaque manchon Il dans une cellule de grille prescrite 5, on commence par insérer le manchon dans la cellule 2 - de grille 5 en passant par l'extrémité supérieure ou inférieure ouverte de manière que ses portions de paroi lb soient opposées aux portions de coin 5 a de la cellule de grille 5, et que les extrémités opposées du manchon Il fassent saillie des extrémités supérieure et inférieure ouvertes de la cellule de grille 5, et il est ensuite fermement fixé à la cellule de grille 7 par brasage ou analogue. Le crayon combustible 8 est amené à se déplacer dans la grille susmentionnée 4, quand 1 l est inséré dans la cellule de grille 5, alors que sa surface périphérique externe est serrée entre les bossages 9 et les ressorts 10 Un problème se pose donc venant du fait que la surface périphérique externe du crayon combustible 8 est égratignée par les ressorts 10 et les bossages 9 le long de sa direction longitudinale. C'est pourquoi on utilise une cellule de grille 20 ayant la construction montrée aux figures 9 et 10 Dans cette grille 20, chacune des bandes allongées 21 comprend plusieurs découpes 22 constituées de manière à être espacées les unes des autres d'une distance prédéterminée en direction longitudinale de la bande 21, et un ressort 24 est formé entre chaque paire de découpes adjacentes 22 dans la bande 21 de façon à faire saillie dans une cellule de grille 23 De plus, une paire de bossages 26 est formée dans des positions respectives en direction de la largeur de la bande 21, entre lesquelles est disposé le ressort 24, de manière à faire saillie dans une direction opposée au ressort 24. Pour insérer plusieurs crayons combustibles 36 dans les cellules de grille 23 de chacune des grilles respectives 20, on utilise un gabarit de déflexion 15 comme montré à la figure 11 Le gabarit de déflexion 15 est composé d'un manchon 33 divisé circonférentiellement en quatre éléments de manchon et en une pointe effilée 34 insérée dans le manchon 33 en vue d'y effectuer un mouvement de glissement axial, et est d'abord inséré dans la cellule de grille 23 Ensuite, la pointe effilée 34 est tirée dans le manchon 33 pour amener les éléments de manchon divisés en quatre à être sollicités et déplacés vers l'extérieur de façon que les ressorts 24 soient repoussés par ces éléments comme montré à la figure 10 Ensuite, un élément de clavetage 3 - allongé 16 est inséré dans une découpe 27 en partant du côté de la grille 20 pour amener son crochet 31 en engagement avec une nervure 25 de la bande, et alors que le ressort 24 est maintenu repoussé par l'organe de clavetage 30, on retire le gabarit de déflexion 15. Ensuite, on insère le crayon combustible 36 et on retire l'organe de clavetage 30 Ainsi, grâce à ces processus, le crayon combustible 36 n'est pas amené en contact par glissement avec les ressorts 24 et les bossages 26 pendant l'insertion, et il en résulte qu'il ne se forme pas d'égratignures sur la surface périphérique externe du crayon combustible 36. Cependant, dans le cas o on utilise la grille 20 ayant la construction susmentionnée, il n'est pas possible d'utiliser le manchon classique Il décrit ci-dessus La raison en est que lorsque le manchon 11 est fixé dans la cellule de grille 23, la portion de paroi llb du manchon 11 empêche le crochet 31 de l'organe de clavetage 16 de venir en engagement avec la nervure 25 de-la bande 21 dans la grille 20. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, on peut utiliser un manchon de courte longueur, comme montré à la figure 12 Ce manchon 40 est préparé en découpant une partie périphérique centrale du manchon 11 de la figure 8 sur une largeur A dans la direction circonférentielle pour diviser le manchon 11 transversalement en deux courtes parties Le court manchon 40 ainsi préparé peut être inséré dans la cellule de grille 23 alors que ses quatre courtes jambes 40 a sont disposées face aux portions de coin de la cellule de grille 23, et par ailleurs le crochet 31 peut être amené facilement en engagement avec la nervure 25 en insérant l'organe de clavetage 16 dans l'espace situé dans la largeur A de la portion de coin de la cellule de grille 23. Cependant, un problème continue de se poser, venant du fait que lorsqu'on fixe le court manchon 40 sur la cellule de grille 23, ce court manchon 40 peut se décaler par rapport à l'axe de la cellule de grille 23, et qu'il en résulte que les tubes 3 ne peuvent pas être disposés correctement En outre, les aires de surface qui peuvent être utilisées pour le brasage des courtes jambes 40 a du manchon 40 sur les surfaces de paroi des bandes 21 de la cellule de grille 23 sont relativement petites, et la résistance de fixation du court manchon 40 4 - par rapport à la grille 20 est ainsi indûment réduite. Un but de la présente invention est donc de fournir une grille dans un assemblage combustible nucléaire, dans laquelle, quand on utilise un court manchon pour permettre l'utilisation du gabarit de déflexion et de l'organe de clavetage, le court manchon peut être facilement et correctement fixé aux extrémités ouvertes de la cellule de grille. Selon la présente invention, il est fourni une grille dans un assemblage combustible nucléaire pour supporter les crayons combustibles et les tubes, comprenant: plusieurs bandes allongées se coupant perpendiculairement les unes les autres pour définir plusieurs premières cellules de grille pour supporter les crayons combustibles, et plusieurs secondes cellules de grille pour supporter les tubes, chacune des cellules de grille présentant une distance prescrite entre elles, définie entre une paire de bandes opposées, les portions des bandes définissant une cellule de grille respective présentant des extrémités opposées définissant des extrémités ouvertes opposées de la cellule de grille; plusieurs moyens d'engagement constitués chacun sur l'une des secondes cellules de grille respectives, chacun des moyens d'engagement comprenant au moins un organe d'engagement prévu sur au moins l'une des extrémités opposées des bandes de la seconde cellule de grille et définissant une portion d'engagement, et plusieurs manchons cylindriques disposés chacun dans l'une des secondes cellules de grille respectives et présentant un diamètre interne généralement identique à la distance qui les sépare, chacun des manchons comportant au moins une saillie d'engagement associée à la portion d'engagement de l'organe d'engagement, la saillie d'engagement du manchon et la portion d'engagement de l'organe d'engagement étant formées de manière que lorsque le manchon est tourné en direction circonférentielle, la saillie d'engagement soit maintenue en engagement avec la portion d'engagement. Dans ce qui précède, quand le manchon est inséré dans la seconde cellule de grille et tourné circonférentiellement, la saillie d'engagement du manchon peut être maintenue en engagement avec la - portion d'engagement de l'organe d'engagement Donc, dans la grille de l'invention, le manchon peut être fixé fermement à l'extrémité ouverte de la cellule de grille. Ainsi, dans la présente invention, on utilise un manchon d'un type permettant d'employer un gabarit de déflexion et un organe de clavetage, et le manchon peut âtre fixé à la cellule de grille perpendiculairement à cette dernière sans utiliser d'outils spéciaux. En outre, la résistance de la fixation du manchon peut être augmentée par comparaison avec la grille de l'art antérieur dans laquelle l'aire de surface destinée au brasage est relativement petite. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation donnés à titre d'exemples nullement limitatifs La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective fragmentaire agrandie d'une grille selon un premier mode de réalisation de la présente invention, montrant l'état dans lequel un court manchon n'est pas fixé encore à une cellule de grille; la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 mais montrant l'état dans lequel le court manchon est déjà fixé à la cellule de grille; la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 montrant une grille selon un second mode de réalisation de l'invention, la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 et montrant le cas dans lequel le court manchon est déjà fixé à la cellule de grille, la figure 5 est une vue en élévation frontale d'un assemblage combustible nucléaire pour un réacteur à eau pressurisée, la figure 6 est une vue en perspective d'une grille classique, la figure 7 est une vue en plan de dessus de la cellule de grille de la grille de la figure 6, la figure 8 est une vue en perspective d'un manchon classique, la figure 9 est une vue en perspective agrandie et fragmentaire montrant l'intérieur d'une grille modifiée de l'art antérieur, la figure 10 est une vue en plan de dessus d'une cellule de grille de la grille de la figure 9, 6 - la figure 11 est une vue en perspective partiellement découpée d'un gabarit de déflexion, et la figure 12 est une vue en perspective montrant un court manchon fixé à la grille. En se référant aux figures 1 et 2, celles-ci montrent une grille d'un assemblage combustible nucléaire en accord avec un premier mode de réalisation de la présente invention. La grille comprend plusieurs bandes allongées 50 ayant la forme de feuilles, assemblées les unes aux autres pour définir plusieurs cellules de grille 51 qui peuvent être classées en tant que premières cellules de grille pour supporter des crayons combustibles et en secondes cellules de grille pour supporter des tubes Bien que non montrées, et comme dans le cas de la grille classique montrée aux figures 8 et 9, des découpes allongées s'étendant dans la direction longitudinale des bandes 50 sont formées dans les portions de paroi des bandes 50, et une paire de bossages et une paire de ressorts pour supporter le crayon combustible sont également formées sur elle En outre, chacune des cellules de grille 51 présente une distance prescrite définie entre les portions de paroi opposées des bandes 50, et ces portions des bandes 50 qui définissent une cellule de grille respective 51 présentent des extrémités opposées définissant des extrémités ouvertes opposées de la cellule de grille 51. La grille comprend plusieurs moyens d'engagement prévus chacun sur l'une des secondes cellules de grille respectives 51, et chaque moyen d'engagement comprend deux paires d'organes d'engagement 52 et 53 s'étendant vers le haut à partir de la cellule de grille 51 de manière à être au niveau de cette dernière Les paires d'organes d'engagement 52 et 53 sont formées sur les portions de paroi opposées 50 a et 50 b de la cellule de grille 51, respectivement, et chaque paire d'organes d'engagement 52 et 53 est formée sur une portion de paroi respective et en étant espacées longitudinalement l'une de l'autre par rapport à la bande pour définir entre elles un interstice allongé s'étendant verticalement, et comprennent des portions de glissement 54 et 55 définissant des surfaces de glissement Les surfaces de glissement des portions de glissement 54 et 55 définissent une forme courbe faisant 7 - légèrement saillie vers l'extérieur de la cellule de grille 51, et l'extrémité inférieure de l'une de la paire de portions de glissement est éliminée en oblique pour constituer une portion découpée 57 qui coopère avec l'interstice allongé pour définir une portion d'engagement de manchon De plus, la portion de la bande qui est située sous la paire de portions de glissement est éliminée pour constituer une face d'extrémité de support 50 c qui est tournée vers le haut Grâce à ces constructions, chaque paire d'organes d'engagement 52, 53 a une forme telle qu'elle exerce une force élastique prescrite en direction de la paire opposée d'organes d'engagement. En outre, les extrémités des autres portions de paroi opposées 50 d et 50 e sont éliminées pour constituer des faces d'extrémités de support f de manière à présenter une hauteur identique à celle des faces d'extrémité 50 c De plus, la distance entre la découpe 57 de la portion de glissement 55 et la face d'extrémité 50 c est fixée à une longueur prescrite L 1. En outre, la grille comprend plusieurs courts manchons cylindriques 60 comportant chacun un axe P qui le traverse et un diamètre interne généralement identique à la distance comprise entre les bandes opposées de la cellule de grille 51 Chaque manchon 60 est muni d'une paire de saillies 61 formées sur lui en étant diamétralement opposées l'une à l'autre, et la longueur L 2 entre la saillie 61 et le fond 60 a du manchon 60 est fixée de manière à -être identique à la longueur L 1 entre la découpe et la face d'extrémité 50 c. Quand on fixe le court manchon 60 à l'extrémité supérieure ou inférieure ouverte de la cellule de grille 51, on l'insère d'abord de manière que la saillie 61 soit déplacée entre une paire respective d'organes d'engagement 52 et 53 jusqu'à ce que le fond 60 a soit amené en contact par butée contre les faces d'extrémité 50 c et 50 f des bandes 50 Ensuite, on fait tourner le manchon autour de son axe P Ainsi, les organes d'engagement 52 et 53 sont déformés élastiquement vers l'extérieur à partir de la cellule de grille 51, et comme montré à la figure 2, la saillie 61 du court manchon 60 se dispose dans la découpe 57 de la portion de glissement 55. Ainsi, le court manchon 60 peut être fermement fixé à l'extrémité 8 ouverte de la cellule de grille 51 De plus, comme le fond 60 a est maintenu en butée contre les faces d'extrémité 50 c et 50 f des bandes , le court manchon 60 peut être disposé avec précision perpendiculairement à la grille. Les figures 3 et 4 montrent une grille selon un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel les mêmes références numériques sont utilisées pour désigner les parties communes avec le mode de réalisation précédent, de façon à en éviter une description Dans ce mode de réalisation, le moyen d'engagement comprend quatre organes d'engagement en forme de plaques 58 s'étendant vers le haut à partir des portions de paroi 50 a des bandes 50 définissant la cellule de grille 51 Chaque organe d'engagement 58 est conformé de façon à présenter une forme courbe telle que sa portion centrale fasse saillie vers l'extérieur à partir de la cellule de grille 51, et comprend plusieurs saillies allongées faisant saillie vers l'intérieur de la cellule de grille 51 Les saillies-58 a sont légèrement inclinées en direction de la largeur de l'organe d'engagement 58, et définissent entre elles une ou plusieurs gorges Toutes les saillies 58 a sont formées de manière que les quatre organes d'engagement soient identiques par leur structure En outre, comme dans le cas du mode de réalisation précédent, la portion de paroi 50 a de chaque bande comprend une ouverture formée sous un organe d'engagement respectif 58 et définissant une face d'extrémité de support 59. En outre, plusieurs saillies d'engagement allongées 61 sont formées sur la portion de la surface périphérique externe du manchon 60 qui est située dans la cellule de grille 51 Les saillies 61 sont de forme complémentaire à celle des gorges constituées sur les organes d'engagement. Avec la grille telle qu'elle est décrite ci-dessus et quand on fixe le court manchon 61 soit sur l'extrémité ouverte supérieure soit sur l'extrémité ouverte inférieure de la cellule de grille 51, on insère ce court manchon 60 entre les quatre organes d'engagement 58 de la bande 50 jusqu'à ce que le fond 60 a soit amené en butée contre les faces d'extrémité 59 de la bande 50, puis on le fait tourner autour de son axe P pour visser le manchon 60 dans les organes d'engagement 58. 9 - Pendant l'opération qui précède, les organes d'engagement 58 sont déformés élastiquement vers l'extérieur à partir de la cellule de grille 51, et il en résulte que les saillies 61 du court manchon 60 sont prises en sandwich entre et maintenues dans les saillies allongées 58 a, comme illustré à la figure 4. Ainsi, quand le court manchon 60 est inséré dans les organes d'engagement et tourné autour de l'axe P, les saillies d'engagement 61 sont amenées à se disposer dans les gorges comprises entre les saillies 58 a des organes d'engagement 58, de manière que le court manchon 60 puisse être fixé fermement sur l'extrémité ouverte de la cellule de grille 51 En outre, comme le fond 60 a est maintenu en contact avec les faces d'extrémité 59 de la bande 50, le court manchon 60 peut être disposé perpendiculairement à la grille. Il est clair que de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements qui précèdent On comprendra donc qu'il-est possible de mettre l'invention en oeuvre d'une façon différente de celle qui a été spécialement décrite tout en restant dans le champ d'application de l'invention. - REVENDICATIONS 1 Grille dans un assemblage combustible nucléaire pour supporter des crayons combustibles et des tubes, comprenant: plusieurs bandes allongées se coupant perpendiculairement les unes les autres pour définir plusieurs premières cellules de grille pour supporter les crayons combustibles, et plusieurs secondes cellules de grille pour supporter les tubes, chacune des cellules de grille présentant une distance prescrite entre elles, définie entre une paire de bandes opposées, les portions des bandes définissant l'une desdites cellules de grille respectives présentant des extrémités opposées définissant des extrémités ouvertes opposées de ladite cellule de grille;. plusieurs moyens d'engagement constitués chacun sur l'une des secondes cellules de grille respectives, chacun desdits moyens d'engagement comprenant au moins un organe d'engagement prévu sur au moins l'une des extrémités opposées desdites bandes de ladite seconde cellule de grille et définissant une portion d'engagement, et plusieurs manchons cylindriques disposés chacun dans l'une des secondes cellules de grille respectives et présentant un diamètre interne généralement identique à la distance qui les sépare, caractérisée en ce que chacun des manchons comporte au moins une saillie d'engagement associée à la portion d'engagement de l'organe d'engagement, la saillie d'engagement du manchon et la portion d'engagement de l'organe d'engagement étant formées de manière que lorsque le manchon est tourné en direction circonférentielle, ladite saillie d'engagement soit maintenue en engagement avec ladite portion d'engagement. 2 Grille selon la revendication 1, dans laquelle les portions desdites bandes définissant l'une desdites secondes cellules de grille respectives présentent des ouvertures définissant des faces de support sur lesquelles est reçu le manchon. 3 Grille selon la revendication 2, dans laquelle lesdits organes d'engagement présentent une surface courbe faisant saillie dans une direction s'éloignant dudit manchon. 4 Grille selon la revendication 3, dans laquelle ladite portion il d'engagement est définie par une ouverture d'engagement allongée s'étendant généralement circonférentiellement par rapport audit manchon. Grille selon la revendication 4, dans laquelle chacun desdits moyens d'engagement comprend au moins une paire desdits organes d'engagement formés sur l'une au moins desdites portions desdites bandes définissant une seconde cellule de grille respective, ladite paire d'organes d'engagement étant espacée longitudinalement par rapport à ladite bande pour définir un interstice allongé s'étendant longitudinalement par rapport audit manchon, l'un desdits organes d'engagement de la paire présentant une portion découpée qui coopère avec ledit interstice allongé pour définir ladite ouverture d'engagement. 6 Grille selon la revendication 4, dans laquelle lesdits organes d'engagement sont formés sur lesdites portions desdites bandes définissant respectivement une seconde cellule de grille, chacun desdits organes d'engagement comprenant plusieurs saillies allongées espacées longitudinalement dudit manchon pour définir entre elles une ou plusieurs gorges, lesdites gorges desdits organes d'engagement coopérant les unes avec les autres pour desservir ladite ouverture d'engagement, ledit manchon comprenant plusieurs desdites saillies formées sur une surface périphérique externe de celui- ci de manière à être complémentaires auxdites gorges prévues sur lesdits organes d'engagement.