Brevet FR2679372A1 — publié le 19930122

L'invention concerne un récipient de combustible nucléaire et plus précisément, mais non exclusivement, un tel récipient destiné à contenir des ensembles de combus- tible nucléaire irradié. Dans un premier aspect, l'invention concerne un récipient de combustible nucléaire, comprenant plusieurs cellules destinées à loger le combustible nucléaire, les cellules ayant des couvercles amovibles et étant disposées de manière progressive en série et en parallèle, un dispo- Nu _ - sitif de ventilation placé entre les cellules adjacentes, un dispositif d'entrée destiné à l'introduction d'un gaz sous pression dans la première cellule, et un dispositif à soupape destiné à évacuer le fluide de la dernière cellule. De préférence, certaines des cellules au moins sont disposées chacune afin qu'elle contienne un ensemble de combustible nucléaire. De préférence, le dispositif de ventilation est placé près de la partie supérieure des cellules adjacentes et descend plus bas dans la première des cellules adja- centes que dans la seconde des cellules adjacentes afin qu'il reste un espace libre à la partie supérieure de la première cellule adjacente sous l'effet du gaz sous pres- sion Il est avantageux qu'un dispositif de détection de pression soit placé à la partie supérieure de la première cellule ou à son voisinage, et il peut être disposé dans le couvercle de la première cellule La soupape peut être placée dans le couvercle de la dernière cellule. Chaque cellule peut délimiter plusieurs comparti- ments destinés à contenir le combustible nucléaire, les compartiments étant disposés en parallèle Il est avanta- geux qu'un dispositif de circulation soit disposé entre les compartiments adjacents. L'invention concerne aussi, dans un second aspect, un procédé de chargement du récipient précité, ce procédé comprenant les étapes suivantes a) la disposition du récipient dans un volume de liquide et audessous de la surface du liquide, après enlèvement des couvercles, b) le chargement de combustible nucléaire dans la première cellule, c) la fermeture du couvercle de la première cellule, d) l'application d'un gaz sous pression au dispo- sitif d'entrée afin que le liquide soit déplacé de la première cellule par le dispositif respectif de ventilation et crée un espace libre à la partie supérieure de la première cellule, e) le chargement d'un combustible nucléaire dans la cellule suivante, f) la fermeture du couvercle de la cellule suivante, l'application du gaz sous pression au dispositif d'entrée afin que le liquide soit déplacé de la cellule suivante par le dispositif respectif de ventilation et crée un espace libre à la partie supérieure de la cellule suivante, et g) la poursuite progressive du chargement du combus- tible nucléaire dans les cellules adjacentes, avec ferme- ture de leur couvercle et application du gaz de mise sous pression au dispositif d'entrée jusqu'à ce que toutes les cellules nécessaires contiennent du combustible nucléaire. Un avantage de l'invention est que des poches de gaz ou espaces libres sont formés sous les couvercles du récipient et empêchent les fuites de liquide du récipient vers le volume de liquide Cet avantage est obtenu aussi avec un récipient qui n'a qu'une seule cellule et un seul couvercle En conséquence, dans un troisième aspect, l'invention concerne un récipient comprenant une cellule qui est destinée à assurer un stockage immergé d'éléments irradiés de combustible nucléaire, la cellule pouvant être fermée d'une manière étanche par un couvercle amovible et logeant un groupe de canaux allongés destinés à loger les éléments irradiés de combustible nucléaire, et un orifice formé dans la paroi de la cellule et permettant l'introduction d'un gaz destiné à former une poche de gaz sous le couvercle et à maintenir une telle poche. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures i à 3 sont des vues schématiques en perspective de récipients selon l'invention; la figure 4 est une coupe agrandie schématique à plus grande échelle du récipient suivant la ligne IV-IV de la figure 1, placé dans une piscine remplie d'eau; la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un autre récipient; et la figure 6 est une vue schématique en coupe du récipient de la figure 5. On se réfère d'abord aux figures 1 à 3 qui repré- sentent des exemples de récipients 10, 12, 14 destinés à contenir du combustible nucléaire, chaque récipient 10, 12, 14 ayant un certain nombre de cellules 16 a-16 N ayant un couvercle respectif 18 a-18 N et disposées en parallèle Le récipient 10 a trois cellules 16 a-16 c, le récipient 12 a quatre cellules 16 a-16 d et le récipient 14 a dix cellules 16 a-16 j (toutes les cellules ne sont pas représentées). Comme l'indique la figure 4, chaque cellule 16 a-16 c est subdivisée en trois compartiments 22 par des cloisons verticales 24 qui aboutissent à peu près à la hauteur à laquelle des dispositifs de ventilation 26 a et 26 b remontent dans les cellules adjacentes 16 b, 16 c respective- ment Les parois 24 ont des orifices 28 permettant la circulation entre les compartiments adjacents 22 dans une cellule 16 a ou 16 b ou 16 c Un espace 30 contenant un gaz sous pression est délimité par une paroi 33 entre la paroi 32 d'extrémité de la cellule 16 a et un compartiment adja- cent 22, et il a une entrée de gaz 34 à la paroi d'extré- mité 32 La paroi 33 aboutit près de la paroi adjacente 24. Le couvercle 18 a a un manomètre 36 destiné à indiquer la pression dans la cellule 16 a et ainsi le niveau d'eau dans la cellule 16 a, et le couvercle 18 b a un raccord 38 qui se ferme automatiquement et qui est connecté à un tube plon- geur 39 placé sous le couvercle 18 c Un organe respectif 37 de fixation est monté sur chaque couvercle 18 a-18 c afin qu'il facilite l'enlèvement et le remplacement du couvercle 18 a-18 c. Pendant le fonctionnement, le récipient 10 est placé dans une piscine 13 remplie d'eau, au-dessous de la surface , les couvercles 18 a, 18 b, 18 c étant retirés Des ensembles 40 de combustible nucléaire (un seul est repré- senté) sont chargés dans des compartiments 22 de la cellule 16 a Le couvercle 18 a est fermé, et une source de gaz (non représentée) est raccordée à l'entrée 34 de gaz afin qu'un gaz sous pression soit introduit dans la cellule 16 a Ceci provoque le déplacement de l'eau de la cellule 16 a par le dispositif de ventilation 26 a et laisse un espace libre 42. Cette opération de chargement est répétée dans les cellules 16 b et 16 c afin qu'il reste un espace libre (non repré- senté) dans la cellule respective 16 b, 16 c, bien que, dans la cellule 16 c, l'eau soit évacuée par le tube plongeur 39 et le raccord 38 étanche de manière que l'espace libre reste dans la cellule 16 c Un tube souple de raccordement (non représenté) peut être relié au raccord 38 qui se ferme de manière automatique afin que l'eau de la cellule 16 c puisse être évacuée à l'extérieur, dans la piscine 13. L'un des avantages des récipients des figures 1 à 4 est que l'extraction du combustible nucléaire placé sous l'eau d'une cellule ne détruit pas l'espace libre dans les cellules adjacentes Les gaz formés par radiolyse qui peuvent être dégagés par le combustible nucléaire d'une cellule quelconque sont transférés par équilibrage des pressions le long de la série de cellules jusqu'à ce qu'ils soient finalement évacués par l'ouverture 34 lorsque tous les couvercles restent fermés. Il faut noter que les récipients 12 et 14 peuvent être remplis de combustible nucléaire de la même manière que décrit en référence au récipient 10. s Des récipients ayant d'autres nombres de cellules peuvent être utilisés, avec d'autres nombres de comparti- ments Par exemple, comme l'indiquent les figures 5 et 6, un récipient 50 est fermé de manière étanche par un cou- vercle amovible 52 De préférence et comme représenté sur la figure 5, le récipient 50 a une section rectangulaire, et le récipient 50 et le couvercle 52 peuvent être tous deux formés d'acier inoxydable. Un groupe de canaux 53 destinés à loger les éléments combustibles (non représentés) est placé dans le récipient , la hauteur ou longueur du groupe étant inférieure à celle du récipient 50 afin qu'il reste un espace 54 sous le couvercle 52 Un orifice 55 qui est dans une région infé- rieure d'une paroi du récipient 50 communique directement avec le canal adjacent 56 du groupe de canaux 53. Une réserve de gaz (non représentée) peut trans- mettre du gaz par l'orifice 55, le gaz étant avantageuse- ment de l'azote. Pendant l'utilisation, le récipient 50 est descendu dans l'eau de la piscine 57 et immergé Lorsque le cou- vercle 52 est retiré, des éléments irradiés de combustible nucléaire sont introduits dans les canaux 53 du groupe à l'exception du canal 56 Après chargement des éléments combustibles, le couvercle 52 est placé sur le récipient 50. Au cours du temps, l'eau du récipient 50 devient très radioactive et il est possible que cette eau puisse fuir vers l'eau de la piscine 57 par détérioration du joint formé au niveau des couvercles 52 Une telle fuite doit être évitée car elle pose des problèmes sanitaires et de sécurité. Ainsi, juste après chargement des éléments de combustible irradié dans le récipient 50, le gaz est introduit par l'orifice 55, dans le récipient 50 Le gaz est de préférence de l'azote Le gaz chasse l'eau de l'intérieur du récipient 50 et le niveau de l'eau diminue dans le récipient 50 L'eau du récipient 50 est chassée dans la piscine 57 par l'orifice 55 et laisse une poche 58 de gaz (azote) sous le couvercle 52 Cette poche 58 de gaz isole le joint d'étanchéité du couvercle 52 de l'eau du récipient 50 et empêche ainsi les fuites d'eau hors du5 récipient 50 Le gaz n'est pas mis sous pression et, pour que la poche de gaz 58 soit conservée, il faut introduire des gaz 9 dans le récipient 50 ainsi que, lorsque cela est nécessaire, par l'orifice 55. REVENDICATIONS 1 Récipient pour combustible nucléaire, comprenant plusieurs cellules destinées à loger le combustible nucléaire, caractérisé en ce que les cellules ( 16 a-16 c) ont des couvercles amovibles ( 18 a-18 c) et sont disposées progressivement avec une disposition en série et en paral- lèle, des dispositifs de ventilation ( 26 a, 26 c) sont placés entre les cellules adjacentes ( 16 a-16 c), un dispositif d'entrée ( 34) est destiné à l'introduction d'un gaz de mise sous pression dans la première cellule ( 16 a), et une soupape ( 38) est destinée à évacuer un fluide de la der- nière cellule ( 16 c). 2 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de ventilation ( 26 a, 26 b) est placé près de la partie supérieure des cellules adjacentes ( 16 a-16 c) et descend dans la première cellule adjacente ( 16 a, 16 b) plus bas que dans la seconde cellule adjacente ( 16 b, 16 c) afin qu'un espace libre ( 42) soit formé à la partie supérieure de la première cellule adjacente ( 16 a, 16 b) sous l'effet du gaz de mise sous pression. 3 Récipient selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un dispositif ( 36) de détection de pression est placé à la partie supérieure de la première cellule ( 16 a) ou à son voisinage. 4 Récipient selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif ( 36) de détection de pression est placé dans le couvercle ( 18 a) de la première cellule ( 16 a). Récipient selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la soupape ( 38) est placée dans le couvercle ( 18 c) de la dernière cellule ( 16 c). 6 Récipient selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que chaque cellule ( 16 a-16 c) délimite plusieurs compartiments ( 22) destinés à contenir le combustible nucléaire, les compartiments ( 22) étant disposés en parallèle. 7 Récipient selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un dispositif de circulation ( 28) est placé entre les compartiments adjacents. 8 Récipient selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée ( 34) est destiné à assurer l'évacuation vers un espace ( 30) de gaz sous pression qui est adjacent à la paroi d'extrémité ( 33) de la première cellule ( 16 a). 9 Récipient selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que certaines cellules au moins ( 16 a-16 c) sont destinées à contenir un ensemble combustible nucléaire. Récipient selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la soupape ( 38) est un dispositif de raccordement assurant automatiquement l'étanchéité. 11 Récipient comprenant une cellule destinée à stockage immergé d'éléments irradiés de combustible nucléaire, caractérisé en ce que la cellule ( 50) est destinée à être fermée de manière étanche par un couvercle amovible ( 52), et loge un groupe de canaux allongés ( 53) destinés à contenir des éléments irradiés de combustible nucléaire, et un orifice ( 55) est formé dans la paroi de la cellule ( 50) pour l'introduction d'un gaz destiné à former et entretenir une poche de gaz sous le couvercle ( 52). 12 Procédé de chargement du récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par les étapes suivantes a) le positionnement du récipient ( 10), dont le couvercle ( 18 a-18 c) est retiré, dans un volume ( 13) de liquide et au-dessous de la surface ( 15) du liquide, b) le chargement d'un combustible nucléaire dans la première cellule ( 16 a), c) la fermeture du couvercle ( 18 a) de la première cellule ( 16 a), d) l'application d'un gaz sous pression au dispo- sitif d'entrée ( 34) afin qu'une partie du liquide de la première cellule ( 16 a) soit déplacée par le dispositif respectif de ventilation ( 26 a) et crée un espace libre ( 42) à la partie supérieure de la première cellule ( 16 a), e) le chargement de combustible nucléaire dans la cellule suivante ( 16 b), f) la fermeture du couvercle ( 18 b) de la cellule suivante ( 16 b), l'application d'un gaz de mise sous pres- sion au dispositif d'entrée ( 34) afin que le liquide soit déplacé de la cellule suivante ( 16 b) par le dispositif respectif de ventilation ( 26 b) et crée un espace libre ( 42) à la partie supérieure de la cellule suivante ( 16 b), et g) la poursuite progressive du chargement du combus- tible nucléaire dans les cellules adjacentes ( 16 c), la fermeture de leur couvercle ( 18 c) et l'application d'un gaz de mise sous pression au dispositif d'entrée ( 34) jusqu'à ce que toutes les cellules nécessaires ( 16 a-16 c) con- tiennent du combustible nucléaire et possèdent un espace libre ( 42) à leur partie supérieure.