Brevet FR2717945A1 — publié le 19950929

EMBALLAGE COMPRENANT UN CORPS EN ACIER FORGE A SECTION NON CIRCULAIRE POUR ASSEMBLAGES COMBUSTIBLES NUCLEAIRES DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un emballage ou conteneur de transport ou stockage d'assemblages combustibles nucléaires, ledit emballage comprenant un corps métallique forgé, en général en acier forgé, délimitant une cavité dans laquelle sont introduits les assemblages. L'invention concerne également le moyen de le réaliser. ETAT DE LA TECHNIQUE ET PROBLEME POSE Les assemblages combustibles nucléaires sont généralement de forme prismatique ou cylindrique avec souvent une section carrée (ex. PWR, BWR, ...), parfois une section hexagonale (VVER,...), parfois une section circulaire (CANDU, RBMK,...). Un problème du concepteur d'emballage est de parvenir à loger le maximum d'assemblages dans la cavité de l'emballage tout en respectant les réglementations en vigueur; en particulier l'emballage doit présenter - un blindage suffisant contre les radiations des matières radioactives contenues; - une résistance mécanique et une étanchéité suffisantes pour assurer le confinement des matières radioactives contenues, y compris en conditions accidentelles; - une conductivite thermique suffisante pour que la chaleur éventuellement dégagée par les assemblages radioactifs loges dans la cavité puissent entre évacuée vers le corps de l'emballage de façon à en limiter la température atteinte. Par ailleurs, le poids de l'emballage et son encombrement doivent étre limités pour être compatibles avec les équipements des installations à desservir (réacteurs, installations de stockage intermédiaire, usines de retraitement, moyen de transport). En particulier, il est avantageux de disposer d'un emballage ayant une cavité dont la section droite a une forme ajustée à celle des assemblages combustibles et ayant un corps de forme telle que le stockage côte à côte de plusieurs emballages prenne le moins de place possible. De ce point de vue, l'utilisation d'emballage ayant par exemple une cavité à section circulaire pour y loger des assemblages combustibles à section carrée n'est pas totalement satisfaisante. De même, des emballages dont la surface exterieure du corps a une section droite circulaire ne sont pas toujours satisfaisants. I1 existe plusieurs technologies pour la construction d'emballages métalliques : emballages en fonte de fer (coulée), emballages multicouches acier/acier (roulés-soudés), emballages au plomb (plomb coulé entre deux enceintes en acier roulé-soudé), emballages en acier forgé (virole forgée puis usinée au tour). Ces technologies qui reposent sur des procédés de révolution autour d'un axe (roulage de tôles, forgeage de viroles, usinage au tour, etc...) sont peu favorables à la mise en oeuvre de l'idée précédente de compacité de stockage. D'autre part, les technologies qui reposent sur des procédés tels que la coulée permettent en principe d'obtenir des emballages à section non circulaire, mais pour des raisons liées à la santé du matériau coule, il est souvent préférable d'utiliser des formes d'emballage circulaire qui permettent de mieux contrôler les conditions de refroidissement. Ainsi, la demanderesse a cherché à mettre au point des emballages présentant un gain de poids et d'encombrement par rapport à la quantité d'assemblages combustibles qui y sont logés, tout en satisfaisant les conditions de blindage, de conductivité thermique et de tenue mécanique requises. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est un emballage pour assemblages combustibles nucléaires comprenant un corps cylindrique épais en acier forgé delimitant une cavité pour y loger lesdits assemblages combustibles nucléaires, ladite cavite pouvant être hermétiquement fermee à ses deux extrémites par des bouchons également métalliques, caractérisé en ce que la section droite du corps cylindrique est non circulaire. L'emballage selon l'invention a donc un corps cylindrique metallique dont la section droite n'est pas circulaire. Autrement dit ladite section droite a l'aspect d'une couronne dont les périmètres intérieur et extérieur n'ont pas la forme d'un cercle mais contiennent généralement des segments de droites; les périmètres peuvent par exemple avoir la forme de carrés, ou d'autres polygones reguliers, concentriques dont les angles peuvent être arrondis. Ceci vient du fait qu'à partir d'une virole métallique épaisse ayant une section droite de forme circulaire et délimitant une cavité intérieure où seront logés les assemblages, on a pratiqué un ou des méplats sur toute la hauteur de la paroi extérieure et/ou intérieure de la virole par rectifiage, lesdits méplats ayant généralement une disposition symetriq-e sur les périmètres extérieur et intérieur, et/ou on a introduit au moins une lunule, à l'intérieur de la cavité, qui épouse la forme de sa paroi intérieure et y est fixée. Ces lunules ont une section droite qui est formée d'une part d'un arc de cercle de mêtre diametre que celui de la paroi intérieure de la cavité et d'autre part d'une corde qui sous-tend l'arc de cercle et qui correspond donc à une partie plane de la paroi intérieure de la cavité. Les méplats peuvent être au nombre de 2 - 4 ou 6 ; le périmètre extérieur ou intérieur de la couronne a alors la forme d'un carré ou d'un rectangle quand il y a 4 méplats, ou d'un hexagone quand il y a 6 méplats. L'épaisseur du corps cylindrique métallique à section droite non circulaire selon l'invention est en tous points suffisante pour assurer un blindage conforme aux spécifications. Elle atteint en général plusieurs dizaines de centimètres. On voit que la forme de la cavité intérieure peut être adaptée au type d'assemblages combustibles devant y être logés. Ainsi quand par exemple les assemblages ont une section droite carrée, on choisit de préférence une cavité ayant une section droite carrée ou rectangulaire avec généralement des angles arrondis; ceci permet d'accrcitre son coefficient de remplissage (moins d'espace mort que dans une cavité à section circulaire). En pratiquant des méplats sur Ja paroi extérieure du corps cylindrique, méplats faisant généralement face aux parties planes de la paroi intérieure, on diminue simultanément le poids et l'encombrement de l'emballage tout en lui conservant un blindage et une résistance mécanique suffisantes; on augmente de plus, grâce à leur forme extérieure, la densité de stockage au m2 des emballages. La cavité se situant à l'intérieur du corps cylindrique métallique est généralement obturée à ses deux extrémités, l'une d'elles par un fond fixé par exemple par soudage avec ou sans frettage, l'autre par un couvercle amovible. La virole de départ à section circulaire devant être modifiée pour aboutir au corps cylindrique selon l'invention est généralement à base d'acier forgé. Par voie de conséquence le corps cylindrique de l'emballage selon l'invention est de même nature. Ainsi les parois extérieure et intérieure de la virole en acier forgé ont été usinées au tour coaxialement pour donner dans un premier temps un corps cylindrique à section circulaire, la paroi extérieure ayant ensuite été rectifiée pour obtenir au moins un meplat sur tcute la hauteur de la virole et de préférence 2, 4 ou 6 méplats parallèles deux à deux et symétriques également deux à deux par rapport à l'axe du corps cylindrique. Les lunules sont de préférence au nombre de 2, 4 ou 6, toutes identiques ou non et leurs cordes sont parallèles deux à deux et symétriques également deux à deux par rapport à l'axe du corps cylindrique. La paroi intérieure de la virole et les lunules peuvent être revêtues d'un dépôt métallique, par exemple un dépôt d'Al-Zn effectué par schoopage. La figure 1 illustre un emballage selon l'invention et en represente la coupe transversale. La figure 2 illustre un détail du mode de fixation par vis d'une lunule sur la paroi interne du corps cylindrique. Sur la figure 1 - en (1) on voit le corps cylindrique métallique de l'emballage à section non circulaire; - (2) représente la cavité intérieure de l'emballage; - (3) représente la virole épaisse de départ, sur la paroi extérieure 4 de laquelle ont été dressés des méplats (5) par rectifiage - (6) représente la paroi intérieure de la virole sur laquelle ont été fixées des lunules (7) dont le péritrêtre de la section droite comporte essentiellement un arc de cercle (8), de même diamètre que celui de la cavité interne (2) limitée par la paroi interne (6), l'arc de cercle (8) étant sous-tendu par une corde (9) qui représente donc une face plane de la cavité interne (2). On voit donc que le corps cylindrique de l'emballage, comportant les méplats (5) et les lunules (7) sous-tendu par leurs cordes (9) parallèles aux méplats (5), a bien une section droite non circulaire. Les dimensions des méplats et des lunules peuvent varier et être adaptées au > assemblages à ranger dans la cavité 2, en veillant toutefois à ce que les épaisseurs du corps cylindrique 1 répondent aux exigences de blindage et de résistance mecanique. Sur la figure 2 on vcit le corps de la virole (3) et la lunule (7) fixée sur la paroi intérieure 6 de la virole à l'aide de vis (10). REVENDICATIONS 1. Emballage pour assemblages combustibles nucléaires, comprenant un corps cylindrique épais en acier forgé délimitant une cavité pour y loger lesdits assemblages combustibles nucléaires, ladite cavité pouvant être hermétiquement fermée à ses deux extrémités par des bouchons également métalliques, caractérisé en ce que la section droite du corps cylindrique est non circulaire. 2. Emballage selon revendication 1 caractérisé en ce que la section droite non circulaire est constituée à partir d'une couronne circulaire dans laquelle on réalise un ou plusieurs méplats sur son périmètre extérieur et/ou intérieur. 3. Emballage selon revendication 2, caractérisé en ce que les meplats ont une disposition symétrique sur les périmètres extérieur et intérieur. 4. Emballage selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les méplats sur le périmètre extérieur et le périmètre intérieur se font face. 5. Emballage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que les méplats sont au nombre de 2,4 ou 6 et que dans ces deux derniers cas le périmètre exterieur ou intérieur de la couronne a la forme d'un carré ou d'un rectangle (quand il y a 4 meplats) ou d'un hexagone (quand il y a 6 méplats) aux angles arrondis. 6. Emballage selon l'une quelconque des revendication 1 à 5 caractérisé en ce que le corps cylindrique est une virole en acier forgé dont les parois extérieure et intérieure ont été usinées au tour coaxialement pour donner dans un premier temps un corps cylindrique à section circulaire, la paroi extérieure ayant ensuite été rectifiée pour obtenir au moins un méplat sur toute la hauteur de la virole et de préférence 2, 4 ou 6 méplats parallèles deux à deux et symétriques également deux à deux par rapport à l'axe du corps cylindrique. 7. Emballage selon l'une quelconque des revendication 1 à 5 caractérise en ce que le corps cylindrique est une virole en acier forgé dont les parois extérieure et intérieure ont été usinées au tour coaxialement pour donner dans un premier temps un corps cylindrique à section circulaire, au moins une lunule, dont la section droite comprend un arc de cercle de rayon identique à celui de la paroi intérieure (c'est-à-dire de la cavité) sous-tendu par une corde, étant ensuite fixée dans la cavité contre la paroi interne du corps cylindrique, et de préférence en ce que les lunules sont au nombre de 2, 4 ou 6, toutes identiques ou non et dont les cordes sont parallèles deux à deux et symetriques également deux à deux par rapport à l'axe du corps cylindrique. 8. Emballage selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que la paroi extérieure a été usinée pour obtenir au moins un méplat et qu'au moins une lunule a éte fixée à la paroi intérieure et que de préférence le ou les méplats sont parallèles à la ou les cordes deux à deux. 9. Emballage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les lunules sont fixées par vissage à la paroi intérieure. 10.Emballage selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que la paroi intérieure et les lunules sont revêtues d'un dépôt métallique. ll.Emballage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dépôt est un dépôt d'Al-Zn effectué par shoopage.