Brevet FR2696577A1 — publié le 19940408

EQUIPEMENTS INTERNES DE REACTEUR NUCLEAIRE A GUIDES DE GRAPPE DE COMMANDE La présente invention concerne les équipements internes supérieurs pour réacteur nucléaire et elle trouve une application particulièrement importante dans les réacteurs refroidis et modérés par de l'eau. Elle concerne plus particulièrement les équipe- ments internes surmontant le coeur d'un réacteur nucléaire, ayant une plaque inférieure percée d'ouvertures de sortie du réfrigérant hors du coeur, une plaque supérieure, des colonnes entretoises reliant les plaques, et des guides de grappe destinés à des grappes de commande déplaçables verticalement entre une position o elles sont insérées dans le coeur et une position o elles sont extraites de ce dernier, certains au moins de ces guides ayant chacun un tronçon supérieur faisant saillie au-dessus de la plaque supérieure et un tronçon inférieur s'étendant entre les plaques et placé dans une colonne entretoise respective. Les guides de grappe comportent en général, à la partie haute, un tube le long duquel sont réparties des plaques transversales guidant individuellement les crayons et, à la partie basse, des tubes fendus affectés chacun à un crayon et des fourreaux affectés chacun à deux crayons. Des équipements de ce genre sont décrits par exemple dans le document EPA-0 456 562 ou le brevet FR 90 05729 La présente invention vise notamment à fournir des équipements permettant une mise en place et un remplacement simple des guides de grappe placés dans des colonnes. Dans ce but l'invention propose notamment des équipements du type cidessus définis dans lesquels chacun desdits guides constitue une cartouche insérable dans une colonne, munie d'une bride de fixation à la plaque supé- rieure munie à sa partie basse de moyens élastiques de centrage dans la colonne. Le tronçon inférieur du guide comportera en général plusieurs longerons verticaux reliant la bride de fixation à des plaques transversales de guidage des crayons de grappe, des tubes fendus et des fourreaux de guidage des crayons dans la partie basse du tronçon inférieur Les moyens élastiques peuvent alors être constitués par des lames élastiques longitudinales disposées verticalement régulièrement réparties angulairement; ces lames peuvent par exemple constituer la partie terminale de certains au moins des longerons, être disposées entre eux, être dispo- sées dans leur prolongement s'ils se terminent avant le bas. Ces moyens peuvent même être des lames élastiques encastrées dans un socle du guide et faisant saillie vers le haut. Dans un premier mode de réalisation, le tronçon supérieur du guide a une constitution similaire à celle du tronçon inférieur et les équipements supérieurs comportent, au-dessus des colonnes, des capots fixés à la plaque supérieure et enfermant chacun un desdits tronçons supé- rieurs Dans un autre mode de réalisation, le tronçon supérieur constitue un tel capot. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution, donnés à titres d'exemples non limitatifs La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: la figure 1 est une vue simplifiée, en coupe verticale, de la partie supérieure d'un réacteur auquel peut être appliquée l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II des figures 3 à 6 montrant, à grande échelle, un dispositif de guidage suivant un mode de réalisation de l'invention applicable au réacteur de la figure 1, et les figures 3 à 6 sont des vues en coupe suivant les lignes III-III, IV-IV, V-V et VI-VI de la figure 2; la figure 7 est une vue de détail à grande échelle d'une fraction de la partie basse de la figure 2, c'est-à-dire en coupe suivant la ligne II-II de la figure 6; les figures 8 et 9 sont respectivement des vues de lames élastiques suivant un mode particulier de réalisa- tion, en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7 et d'un patin d'appui, suivant la ligne IX-IX de la figure 7; les figures 10, 11 et 12, similaires à la figure 7, montrent des variantes de réalisation; la figure 13 est une vue de détail à grande échelle montrant un mode possible de réalisation des moyens de fixation du tronçon supérieur du guide et du capot; la figure 14, similaire à la figure 2, montre une variante de réalisation; les figures 15 et 16 sont des vues en coupe suivant les lignes XV-XV et XVI-XVI de la figure 14. L'invention sera décrite, à titre d'exemple, dans son application à un réacteur à eau sous pression du genre montré en figure 1, qui comporte une cuve 10 de résistance à la pression de l'eau constituant réfrigérant et modéra- teur La cuve est fermée par un couvercle 12 qui porte les mécanismes 14 de déplacement des grappes de commande dont une seule 16 est représentée La cuve 10 contient le coeur 18, formé par juxtaposition d'assemblages ayant chacun un squelette et un faisceau de crayons combustibles répartis suivant un réseau régulier, carré ou triangulaire Le squelette des assemblages comporte des tubes de guidage (non représentés) dans lesquels peuvent coulisser des crayons absorbants appartenant aux grappes de commande (ou éventuel- lement à des grappes de variation du spectre d'énergie des neutrons). Le coeur est surmonté d'un ensemble, généralement mécano-soudé, qu'on désigne par le terme d'équipements internes supérieurs Cet ensemble remplit plusieurs fonctions Il collecte le débit d'eau à haute température sortant du coeur vers le haut et le dévie vers la tubulure ou les tubulures 22 de sortie de la cuve 10 Il retient les assemblages combustibles du coeur 18 Enfin, il guide les grappes de commande 16 équipant certains au moins des assemblages, au cours de leur déplacement vertical. Les équipements internes supérieurs montrés en figure 1 comportent une plaque inférieure 24, qui reçoit la poussée des assemblages soumis à l'écoulement de l'eau sous pression, et une plaque supérieure 26 qui reporte la résultante des forces appliquées à l'ensemble des équipe- ments internes supérieurs sur la cuve 10 et son couvercle 12 Les plaques 24 et 26 sont reliées par des colonnes entretoises 28 tubulaires. Des guides de grappe sont prévus à la verticale de chaque mécanisme 14 Chaque guide de grappe peut être considéré comme comprenant un tronçon supérieur 30 et un tronçon inférieur 32 Les tronçons inférieurs 32 sont contenus dans des colonnes entretoises 28 correspondantes. Les tronçons supérieurs font saillie au-dessus de la plaque supérieure 26, qu'on peut regarder comme une plaque support des guides de grappe. Les deux tronçons du mode de réalisation dont la constitution générale est montrée en figures 2 à 6 consti- tuent une cartouche monolithique insérable en bloc en le descendant dans une colonne Cette cartouche a un squelette se terminant en bas par une embase ou plaque de guidage basse 40 munie de moyens d'indexage destinés à donner au squelette une orientation angulaire déterminée au moyen du pion 34 dans la colonne Le squelette comprend: plusieurs longerons ou membrures verticaux 38, régulièrement répartis angulairement, au nombre de quatre par exemple, plusieurs plaques transversales 44 régulièrement réparties, présentant une découpe correspondant à la répartition des crayons absorbants dans la grappe de commande et reliées par les longerons 38, une bride de transition 66, destinée à être fixée sur la plaque supérieure 26 (contre la face tournée vers le haut de la plaque 26 dans le cas illustré sur la figure 2). Dans le mode de réalisation illustré les deux plaques transversales 44 basses et l'embase 40 sont reliées par des tubes fendus et des fourreaux 52 de guidage des crayons de la grappe, protégeant ces crayons contre l'écou- lement du réfrigérant et se substituant aux longerons entre la plaque 44 la plus basse 44 c et l'embase 40 Ces fourreaux et tubes fendus guident de façon continue les crayons de grappe sur la longueur 1 (figure 2) Le guidage des crayons est au contraire discontinu dans la partie du tronçon inférieur démunie de fourreau et de tube fendu, et dans le tronçon supérieur. Toujours dans le mode de réalisation de l'inven- tion montré en figure 2, chacune des colonnes support 28 disposée autour d'un tronçon inférieur 32 se termine par des brides dont l'une est fixée à la face tournée vers le bas de la plaque supérieure 26 et l'autre est fixée à la plaque inférieure 24, par exemple par des vis Le réacteur est prévu pour que le réfrigérant sortant des assemblages traverse des passages 48 percés dans la plaque 24, chacun aligné avec un assemblage, et les embases 40, des ouvertures 54 ou ouïes sont ménagées à la partie basse des colonnes. Chaque tronçon inférieur 32 de guide de grappe suivant l'invention est relié à la colonne respective par des moyens élastiques de centrage de la partie basse du tronçon (et dans certains cas de centrage d'une partie intermédiaire) et par des moyens d'orientation. Dans le cas illustré sur la figure 2, les moyens d'orientation forment un clavetage coulissant de l'embase 40 sur la colonne 28 et sont constitués par un pion 34 qui s'engage dans une rainure verticale de l'embase 40. Les moyens élastiques de centrage peuvent avoir des constitutions très diverses. Dans les modes de réalisation illustrés, ils comportent des lames élastiques longitudinales disposées verticalement et régulièrement réparties angulairement, s'étendant entre la plaque transversale 44 la plus basse 44 c et l'embase 40 Les lames représentées sont disposées dans le prolongement des longerons 38 et sont radialement en alignement avec les fourreaux destinés à guider deux crayons à la fois Mais cette disposition n'est pas la seule possible. Les moyens illustrés sur les figures 2, 7, 8 et 9 comprennent quatre lames élastiques 56 fixées au tronçon inférieur et des patins respectifs d'appui 58 montés sur la colonne entretoise 28 Les extrémités de chaque lame 56 ont une liaison d'encastrement l'une avec la plaque transversale 44 la plus basse 44 c, l'autre avec l'embase 40 Pour cela ces lames peuvent être soudées à leurs extrémités dans des encoches On voit sur la figure 7 que la lame 56, sous l'effet d'un effort horizontal, peut se déformer, jusqu'à venir en contact et en appui dans sa partie centrale avec le fourreau 52, ce qui constitue une butée et limite le déplacement latéral de la cartouche Dans sa partie déforma- ble, chaque lame 56 présente deux bossages 60 d'appui sur un patin respectif 58 Les patins peuvent être montés dans des fentes ou rainures de la colonne entretoise 28 et présenter un rebord arrière 62 de soudage contre la paroi externe de la colonne entretoise 28. Dans la variante de réalisation montrée en figure , o les organes correspondant à ceux de la figure 7 portent le même numéro de référence, la lame flexible 56 a est encore encastrée à ses deux extrémités dans la plaque 44 la plus basse 44 c et dans l'embase 40 mais sa section est différente, en forme de triangle très aplati ayant un méplat terminal 64 d'appui sur le patin 58. Dans le cas illustré sur la figure 11, les lames élastiques 56 b sont encastrées uniquement dans l'embase 40 et montées en porte-à-faux. Enfin, dans le mode de réalisation montré en figure 12, les moyens élastiques comportent deux jeux de lames Les lames 56 c d'un des jeux ont une liaison d'encas- trement avec l'embase 40 Les lames 56 d de l'autre jeu ont une liaison d'encastrement avec la plaque transversale de guidage 44 c la plus basse Les lames 56 c et 56 d peuvent être disposées symétriquement et être munies chacune d'un seul bossage d'appui sur le patin 58. Des moyens élastiques de guidage du même genre que ceux montrés en figures 7 à 12 peuvent être placés également sur d'autres plaques transversales 44, de façon à avoir un guidage réparti le long du tronçon inférieur. Toutes les dispositions décrites jusqu'ici sont utilisables non seulement dans le mode de réalisation montré en figure 2, mais aussi dans celui de la figure 14 dont le tronçon inférieur ne sera en conséquence pas décrit de nouveau Les figures 4 et 6 peuvent en conséquence être considérées aussi bien comme des coupes aux niveau IV- IV et VI-VI de la figure 14 qu'aux niveaux correspondants de la figure 2. En revanche, le tronçon supérieur du mode de réalisation montré en figure 2 est différent de celui montré en figure 14. Dans le cas montré en figure 2, le tronçon supérieur est relié au tronçon inférieur de façon à consti- tuer un ensemble monolithique par une bride de transition 66 destinée à s'appliquer contre la face supérieure de la plaque supérieure 26 Des longerons 68 sont disposés dans le prolongement des longerons 38 et relient également des plaques 44 c entre elles et avec une plaque haute 70 munie d'un centreur 72 Ce centreur est destiné à s'engager dans une plaque de logement 74 appartenant à un capot 76 fixé à la bride de transition 66 et à la plaque supérieure 26. Les moyens de fixation du capot et de la bride de transition peuvent avoir diverses dispositions Dans le cas illustré sur la figure 2, le capot est centré sur la bride 66 par un ou plusieurs pions d'orientation 78 et des vis 80 fixent simultanément la bride de transition et la bride du capot sur la plaque 26 Il peut cependant être plus avanta- geux de solidariser les brides avant mise en place d'un ensemble intégré guide de grappe-capot On peut pour cela utiliser la disposition montrée en figure 13 qui comporte des douilles filetées 84 ayant une tête d'appui sur un épaulement de la bride 86 de capot et une partie filetée destinée à se visser dans un taraudage de la bride de transition 66 Les vis 80 de fixation dans la plaque 26 traversent alors un trou lisse prévu dans la douille 84. Dans le mode de réalisation montré en figure 14, le capot 76 a est intégré au guide de grappe Dans ce cas, les longerons 38 s'arrêtent au niveau d'une plaque transver- sale 44 a qui remplace la bride de transition Les plaques transversales de guidage 44 b prévues dans le tronçon supérieur sont directement fixées sur la paroi latérale du capot 76 a, par exemple par des vis ou des pions emmanchés 88, comme le montrent les figures 14 et 15. Dans ce cas, l'ensemble du guide de grappe peut être fixé à l'aide de la bride 86 a du capot, à l'aide de vis a qui s'engagent directement dans la plaque 26 (figures 14 et 16). Quel que soit le mode de réalisation adopté, on voit qu'il autorise un positionnement précis du guide de grappe à l'intérieur d'une colonne entretoise tout en offrant une grande facilité de montage et de démontage Lors de la descente de la cartouche dans la colonne entretoise, les lames, qui présentent au repos une saillie supérieure à celle qui autorise l'insertion, fléchissent lorsqu'elles viennent en contact avec les patins L'appui élastique assuré par les lames est complété par l'appui de butée de l'arrière de la lame sur le fourreau en cas de chocs violents, par exemple dus à un séisme Enfin, un guide de grappe suivant 1 'invention peut aisément être substitué à un guide de grappe dans un réacteur existant muni de colonnes entretoises. REVENDICATIONS 1 Equipements internes surmontant le coeur d'un réacteur nucléaire, ayant une plaque inférieure ( 24) percée d'ouvertures de sortie du réfrigérant du coeur, une plaque supérieure ( 26), des colonnes entretoises ( 28) reliant les plaques, et des guides destinés à des grappes de commande déplaçables verticalement entre une position o elles sont insérées dans le coeur et une position o elles sont extraites de ce dernier, certains au moins de ces guides ayant chacun un tronçon supérieur ( 30) faisant saillie au- dessus de la plaque supérieure ( 26) et un tronçon inférieur ( 32) s'étendant entre les plaques et placé dans une colonne entretoise respective ( 28), caractérisés en ce que chacun desdits guides de grappe constitue une cartouche insérable dans une colonne respective ( 28), munie d'une bride ( 66,86 a) de fixation à la plaque supérieure ( 26) et munie à sa partie basse de moyens élastiques ( 56,56 a,56 b,56 c,56 d) de centrage dans la colonne. 2 Equipements selon la revendication 1, caracté- risés en ce qu'au moins le tronçon inférieur du guide de grappe comporte plusieurs longerons verticaux ( 38) reliant la bride de fixation à des plaques transversales ( 44) de guidage de crayons de grappe et en ce que ledit tronçon inférieur comporte des fourreaux et des tubes fendus de guidage des crayons dans sa partie basse. 3 Equipements selon la revendication 2, caracté- risés en ce que le tronçon supérieur ( 30) de chaque guide a la même constitution que le tronçon inférieur et en ce que les équipements supérieurs comportent, au-dessus des colonnes, des capots ( 76) fixés à la plaque supérieure ( 26) et enfermant chacun un desdits tronçons supérieurs. 4 Equipements selon la revendication 3, caracté- risés en ce que le tronçon supérieur ( 30) est relié au tronçon inférieur de façon à constituer un ensemble monoli- thique par une bride de transition ( 66) constituant bride de fixation et destinée à s'appliquer contre la face supérieure de la plaque supérieure ( 26) et en ce que des longerons ( 68) disposés dans le prolongement des longerons ( 38) du tronçon inférieur relient les plaques transversales de guidage ( 44) du tronçon supérieur entre elles et avec une plaque haute ( 70) munie d'un centreur ( 72) destiné à s'engager dans une plaque de logement ( 74) appartenant au capot ( 76). Equipements selon la revendication 2, caracté- risés en ce que le tronçon supérieur ( 30) comporte un capot fixé à la plaque supérieure ( 26) et dans lequel sont fixées des plaques transversales de guidage discontinu ( 44 b). 6 Equipements selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 5, caractérisés en ce que les moyens élastiques sont constitués par des lames élastiques longitudinales régulièrement réparties angulairement, éventuellement disposées entre les longerons du tronçon inférieur ou dans leur prolongement. 7 Equipements selon la revendication 6, caracté- risés en ce que des patins ( 58) d'appui des lames sont fixés à chaque colonne entretoise. 8 Equipements selon la revendication 6 ou 7, caractérisés en ce qu'une des extrémités desdites lames élastiques ( 56) a une liaison d'encastrement avec la plaque transversale la plus basse ( 44 c) et en ce que l'autre extrémité a une liaison d'encastrement avec une embase ( 40) du tronçon inférieur - 9 Equipements selon la revendication 6 ou 7, caractérisés en ce que les lames ( 56 c) d'un premier jeu ont une liaison d'encastrement avec une embase ( 40) du tronçon inférieur et en ce que les lames ( 56 d) d'un autre jeu ont une liaison d'encastrement avec la plaque transversale de guidage la plus basse ( 44 c), les lames étant munies chacune d'un bossage d'appui. Equipements selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que la déflexion des moyens élastiques est limitée par l'appui éventuel du fourreau sur la faxe arrière de la lame élasti- que.