Brevet FR2747825A1 — publié le 19971024

CASIER DE RANGEMENT D'ASSEMBLAGES COMBUSTIBLES NUCLEAIRES DONT LES ALVEOLES CONTIENNENT UN PROFILE NEUTROPHAGE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un casier de rangement comportant une pluralité d'alvéoles ou sont rangés les assemblages combustibles nucléaires. Elle concerne plus précisément les casiers constitués d'un empilement ordonné d'éléments de structure allongés, du type profilés, disposés en couches successives de manière à former lesdites alvéoles. Ces casiers, également appelés paniers, de rangement servent à stocker les assemblages combustibles en piscine ou à sec et/ou à les transporter en enceinte blindée, éventuellement asséchée après chargement. ETAT DE LA TECHNIQUE Les casiers de rangement pour assemblages combustibles nucléaires sont habituellement constitués d'alvéoles prismatiques adjacentes, le plus souvent à section carrée, de forme allongée selon un grand axe. La forme de la section des alvéoles est semblable en général à celle des assemblages combustibles à ranger, leur hauteur est au moins égale à celle desdits assemblages. Les casiers selon l'invention conviennent pour le rangement d'assemblages combustibles nucléaires non irradiés, nécessitant des conditions sous- critiques, le combustible pouvant être à base d'oxyde d'uranium exclusivement ou de tous mélanges d'oxydes combustibles, mais ils sont surtout adaptés au rangement et au transport des assemblages combustibles irradiés en enceinte blindée. Dans ce cas tout casier doit remplir simultanément plusieurs fonctions - transfert thermique de la chaleur, générée par les assemblages combustibles irradiés rangés, vers la paroi de l'enceinte blindée afin de l'évacuer. Cette fonction est d'autant mieux assurée que le matériau contituant le casier est bon conducteur thermique et que le contact entre le casier et la paroi de l'enceinte est mieux assure; - absorption neutronique pour garantir un état sous-critique du casier chargé de combustible, soit à sec, soit lorsque celui-ci est immergé dans l'eau lors du stockage en piscine ou lors des opérations de chargement et de déchargement d'enceintes blindées généralement effectuées aussi en piscine. Cette fonction est remplie par l'emploi de matériaux renfermant des éléments absorbeurs de neutrons ou neutrophages, tels que B,Gd,Hf,Cd,In,Li..., lesdits matériaux étant utilisés directement dans la conception du casier, ainsi que par la réalisation d'une bonne modération neutronique obtenue en ménageant au voisinage desdits matériaux des espaces vides disponibles pour l'eau lors du remplissage; - résistance mécanique suffisamment élevée pour supporter la charge des assemblages combustibles en cours de transport et pour maintenir la géométrie du casier même en cas de choc lorsque cela est nécessaire pour conserver des conditions sous critiques. Pour remplir ces fonctions, le brevet FR 2627622 décrit un casier de rangement d'assemblages combustibles nucléaires, constitué d'une pluralité d'alvéloles prismatiques adjacentes de grande longueur, parallèles entre elles, et destinées à recevoir lesdits assemblages combustibles. Dans le but d'utiliser pour sa construction des matériaux connus et fiables, les parois des alvéoles sont constituées d'un empilement entrecroisé et ordonné d'éléments de structure allongés du type profilés, de section constante, disposés en couches successives perpendiculairement à l'axe des alvéoles, lesdites parois assurant le contrôle de la criticité, notamment grâce à leur épaisseur et à des tiges neutrophages disposées à l'intérieur desdites parois parallèlement ou perpendiculairement à l'axe des alvéoles. Ainsi, l'ossature du casier est faite d'un empilement d'éléments de structure qui sont des profilés de type courant, de formes simples et réalisés en matériau connu. Cet empilement constitue les parois des alvéoles pour assemblages combustibles; dans l'épaisseur desdites parois sont insérées des tiges neutrophages, qui peuvent être des tiges d'alliage d'aluminium au bore peu onéreuses et utilisées habituellement pour introduire du bore dans les alliages d'aluminium. Par ailleurs, l'utilisation de tiges neutrophages nécessite généralement de percer un grand nombre de trous, dans les profilés, pour mettre en place lesdites tiges dans l'épaisseur des parois ; c'est par exemple le cas lorsque les parois des alvéoles sont constituées d'un empilement d'éléments de structure du type profilés en H (voir fig. 2 du brevet cité). Le brevet FR 2650113 montre une autre façon d'introduire le matériau neutrophage à l'intérieur des parois constituées d'un empilement de profilés permettant d'éviter le perçage d'un grand nombre de trous. Elle consiste à fixer les éléments en matériau neutrophage (bandes plates) à l'intérieur des parois et en appui contre les profilés à l'aide de moyens de fixation solidaires desdits profilés, par exemple des épaulements, obtenus lors de leur filage. Cependant la mise en place de ces tiges ou bandes à l'intérieur des parois présente l'inconvénient de nécessiter des trous dans les profilés et/ou des formes spéciales de profilés ; ceci fait que même si le profilé est en matériau courant son profil est compliqué ou nécessite des aménagements (par exemple trous), ces particularités accroissant les coûts de construction. De plus la mise en place du matériau neutrophage à l'intérieur des parois lors de l'empilement des profilés n'est pas aisée. Ainsi la demanderesse a recherché à réaliser des casiers utilisant des profilés ne comportant pas de dispositifs particuliers pour fixer les éléments en matériau neutrophage et permettant de réduire la difficulté d'introduction desdits éléments dans les parois DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est un casier de rangement d'assemblages combustibles nucléaires en vue de leur stockage ou de leur transport, comportant une pluralité d'alvéoles prismatiques adjacentes de grande longueur, parallèles entre elles, et destinées à recevoir lesdits assemblages combustibles, dont les parois sont constituées d'un empilement entrecroisé et ordonné d'éléments de structure disposés en couches successives, allongés, du type profilés de section constante, dont la grande dimension est disposée perpendiculairement à l'axe des alvéoles, lesdits éléments assurant au moins des fonctions de résistance mécanique et conductibilité thermique, caractérisé en ce que des profilés de forme simple en matériau neutrophage sont insérés dans les alvéoles en appui contre leurs parois. Les profilés en matériau neutrophage ont ainsi une direction générale parallèle au grand axe des alvéoles et perpendiculaire au grand axe des profilés constituant l'empilement donnant la fonction de résistance mécanique du casier. De plus lesdits profilés en matériau neutrophage situés contre la paroi intérieure des alvéoles se trouvent directement en regard des assemblages combustibles nucléaires rangés dans lesdites alvéoles. Lesdits profilés neutrophages sont avantageusement des tubes dont la section droite, par exemple polygonale carrée, rectangulaire ou hexagonale, correspond à celle des alvéoles de façon qu'ils soient plaqués contre les parois desdites alvéoles. On peut également utiliser des tubes auxquels il manque une ou plusieurs parois sur leur grande longueur de façon à avoir des tubes ouverts qui ne tapissent alors qu'une partie des parois des alvéoles. On peut ainsi avoir des quart- ou demi- ou tiers- etc... de tubes. Les profilés neutrophage peuvent aussi se présenter sous la forme de bandes plates alors appliquées contre une seule des parois d'une alvéole et maintenues à l'aide de dispositifs de fixation situés par exemple à l'extrémité des alvéoles. Une autre variante de réalisation consiste à incorporer un élément neutrophage dans les profilés de l'empilement de telle sorte que ce dernier constitue un empilement dont tous les profilés de forme simple sont en matériau neutrophage connu et facilement homologuable, par exemple Al ou ses alliages contenant un élément neutrophage. On peut utiliser comme matériau neutrophage, les métaux ou alliages métalliques, tels que Al, Cu, Fe, Cr, Ni ou leurs alliages, chargés en bore ou autres éléments neutrophages comme Gd, Hf, Cd, In, Li, etc... ou en leurs composés, par exemple B4C. Ainsi les profilés neutrophages peuvent être en Boral (marque déposée) qui est un complexe sandwich formé par colaminage de deux plaques d'aluminium en formant entre elles un mélange de poudres de B4C et d'aluminium. La figure 1 montre en éclaté et en perspective un exemple avantageux de réalisation de l'invention utilisant des éléments de structure profilés en forme de H, dont l'empilement constitue des alvéoles ensuite équipées de profilés neutrophages en forme de tubes. Sur la figure 1 on voit les profilés en forme de H possédant des ailes verticales(l), formées chacune de deux demi-ailes inférieure et supérieure et une âme horizontale (2). En (3) on a une vue partielle d'un tube à section carrée épousant la forme de la paroi intérieure de l'alvéole dans laquelle il a été introduit. En (4) on voit un tirant qui sert à maintenir en place, l'empilement des éléments de structure. Le nombre de ces tirants est réduit. Ils sont parallèles à l'axe des alvéoles et sont disposés soit dans l'épaisseur de la paroi (ce qui est le cas ici), soit dans les régions périphériques du casier ne recevant pas d'éléments combustibles. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet - de supprimer le cout des opérations de perçage des éléments de structure pour y faire passer selon l'art antérieur les tiges neutrophages verticales - de ne pas réduire par ces perçages multiples la résistance mécanique et les performances thermiques des profilés - d'utiliser à la fois pour l'empilement structurel et pour 1 l'apport d'élément neutrophage des profilés de formes simples - de réduire le cout du casier en facilitant la mise en place du matériau neutrophage. Ce dispositif permet le stockage et le transport d'assemblages combustibles sous eau ou à sec, mais il est particulièrement adapté au transport à sec desdits assemblages en enceinte blindée. REVENDICATIONS 1. Casier de rangement d'assemblages combustibles nucléaires en vue de leur stockage ou de leur transport, comportant une pluralité d'alvéoles prismatiques adjacentes de grande longueur, parallèles entre elles, et destinées à recevoir lesdits assemblages combustibles, dont les parois sont constituées d'un empilement entrecroisé et ordonné d'éléments de structure disposés en couches successives, allongés, du type profilés de section constante, dont la grande dimension est disposée perpendiculairement à l'axe des alvéoles, lesdits éléments assurant au moins des fonctions de résistance mécanique et conductibilité thermique, caractérisé en ce que des profilés de forme simple en matériau neutrophage sont insérés dans les alvéoles en appui contre leurs parois. 2. Casier selon la revendication 1 caractérisé en ce que les profilés en matériau neutrophage sont des tubes complets ou ouverts sur leur grande longueur dont la section droite correspond à tout ou partie de celle de l'alvéole. 3. Casier selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un élément neutrophage est incorporé dans les profilés constituant l'empilement qui apporte la résistance structurelle.