Brevet FR2766002A1 — publié le 19990115

GRILLE A AILETTES MELANGEUSES POUR ASSEMBLAGE DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE La présente invention concerne les grilles à ailettes mélangeuses destinées aux assemblages de combustible nucléaire, ayant un squelette constitué de deux embouts, de tubes guides reliant les embouts et de grilles portées par ces tubes guides. Ces grilles comportent deux jeux de plaquettes métalliques entrecroisées pour délimiter des alvéoles de réception de crayons de combustible, remplacés à certains noeuds du réseau ainsi formé par des tubes guides. Certaines au moins des grilles sont munies, généralement sur leur face aval dans le sens de l'écoulement du réfrigérant, d'ailettes destinées à provoquer des courants transverses mélangeant les filets de réfrigérant dans l'espace situé en aval des grilles. Certaines au moins des grilles ont pour fonction supplémentaire de maintenir les crayons aux noeuds d'un réseau régulier ou même de les supporter. On a déjà proposé de nombreuses dispositions d'ailettes, destinées à assurer un compromis entre l'homogénéisation de la température des filets fluides, afin de repousser l'apparition de la crise d'ébullition dans le cas des réacteurs à eau sous pression, et la perte de charge imposée au fluide. Les grilles de ce type habituellement utilisées à l'heure actuelle comportent, dans les quatre secteurs de la grille séparés par les médianes de la grille, une disposition qui provoque un écoulement à la sortie de la grille, dont la composante transverse est orientée suivant l'une des diagonales de la grille, dans des sens alternés. A titre d'exemple, la figure 1 montre les directions d'écoulement dans une telle grille à 17x17 alvéoles, prévue pour 25 tubes guides tels que 8, occupant les emplacements indiqués par des cercles. Si l'on considère arbitrairement une ligne ascendante dans la figure comme la direction Nord, on voit que la disposition des ailettes 10 dans le quart Sud-Est se déduit de la disposition dans le quart Nord-Ouest par une rotation de 1800 autour de l'axe de l'assemblage. Les quarts Nord-Est et Sud-Ouest se déduisent également l'un de l'autre par rotation de 1800 mais sont différents des deux autres quarts. En effet, la disposition des ailettes dans le quart Nord-Est se déduit de celle dans le quart Nord-Ouest, non pas par une rotation, mais par une translation. I1 en est de même pour les dispositions Sud qui se déduisent l'une de l'autre par translation. Les ailettes créent des courants transverses diagonaux, orientés dans le sens des pointes des ailettes comme indiqué par des flèches. Cette disposition, qui semble a priori très satisfaisante du fait de sa symétrie, présente des inconvénients. Au sein même d'un assemblage, les courants créés n'ont pas une intensité égale dans le sens radial, notamment du fait que les chemins parcourus ont des longueurs différentes et que les perturbations de l'écoulement sont variables. Les écoulements transverses s'atténuent de façon différente le long de l'écoulement. Enfin, comme le montre la figure 2, les courants transverses dans deux assemblages adjacents sont de sens contraires à l'interface entre assemblages, sauf en ce qui concerne les quelques cellules les plus proches des coins des assemblages. Or deux courants de sens contraire à l'interface tendent à s'annuler. Deux courants de sens opposés tendent à ouvrir les jeux entre assemblages, ce qui peut être source de vibrations dans certaines conditions d'écoulement axial. Une autre grille d'espacement, décrite dans le document EP-A-0 181 264 donne des résultats améliorés au sein d'un même assemblage. Elle comporte des ailettes constituées chacune par un doigt en saillie, plié le long d'une ligne prolongeant l'arête de la plaquette, s'étendant d'un seul côté de l'intersection entre deux plaquettes, ces ailettes étant disposées par couples opposés aux angles des alvéoles et les ailettes d'un alvéole étant placées à 900 des ailettes des alvéoles les plus proches munies d'ailettes. Cette grille présente de nombreuses caractéristiques favorables. Les ailettes sont réparties de façon homogène dans la grille, dans la limite autorisée par la présence des tubes guides et l'existence de cellules de rive. La présente invention vise notamment à fournir une grille à ailettes mélangeuses du genre ci-dessus défini, réduisant au maximum les discontinuités d'écoulement aux interfaces. Pour cela, l'invention propose une grille pour assemblage de combustible nucléaire, définissZnt un réseau carré de cellules de réception de crayon de cowbustible, formée de plaquettes assemblées portant, au moins d'un côté dans le sens de l'écoulement, des ailettes de mélange destinées à créer, dans les quatre secteurs de la grille séparés par des médianes de la section de la grille, des écoulements de direction générale diagonale aux bords de la grille, caractérisée en ce que les ailettes des quatre secteurs sont disposées de façon à provoquer des écoulements aux bords de la grille ayant des composantes transverses qui se déduisent les unes des autres, d'un secteur à la suivante, par rotation de 90 autour de l'axe de la grille. Dans un mode typique de réalisation, les quatre quarts de la grille définis par les médianes se déduisent les uns des autres par des rotations successives de 900 autour de l'axe de la grille. L'invention propose également un coeur de réaction nucléaire comportant des assemblages munis de telles grilles, caractérisé en ce que les assemblages sont disposés de façon à établir la continuité des co,posantes transversales d'écoulement d'un assemblage à l'autre à l'interface entre les assemblages. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention et de la comparaison qui en est faite avec une grille de type connu. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1, déjà mentionnée, est un schéma en vue de dessus montrant la répartition des ailettes dans une grille de mélange, suivant un mode de réalisation fréquemment utilisé à l'heure actuelle - la figure 1A est une vue de détail de la partie A de la figure ï ; - la figure 2 montre le sens des écoulements transverses aux interfaces entre quatre grilles du genre montré en figure 1, appartenant à des assemblages mutuellement adjacents - la figure 3, similaire à la figure 1, correspond à un mode particulier de réalisation de l'invention - la figure 4, similaire à la figure 2, montre les écoulements transverses à l'interface de quatre assemblages du genre montré en figure 3. La grille ayant la disposition d'ailettes moncrée en figure 3 peut avoir notamment la constitution matérielle décrite dans la demande de brevet déposée le même jour que la présente demande et ayant pour titre "grille pour assemblage combustible nucléaire et plaquette pour une telle grille". à laquelle on peut se reporter. La grille suivant l'invention peut être dite à réseau médian" car elle provoque un écoulement transversal symétrique par rapport à une médiane, imposant à l'intérieur de l'assemblage un changement d'orientation de 900 à la composante transversale de la vitesse de la majorité des filets de réfrigérant. Dans le cas de la figure 3, les quarts Nord-Ouest et Sud-Est du réseau sont identiques à ceux de la figure 1, mais les quarts Nord-Est et Sud-Ouest sont obtenus par rotation de 90 autour de l'axe de la grille des quarts respectivement Nord-Ouest et Sud-Est. Si cette même modification est appliquée à tous les assemblages, les écoulements à travers les interfaces 12 et 14 deviennent ceux schématisés sur la figure 4. Il y a cette fois continuité des courants transverses aux interfaces. Tout se passe comme si le coeur du secteur était constitué, de ce point de vue, d'un seul assemblage, ce qui supprime les phénomènes vibratoires défavorables apparaissant, pour certaines conditions d'écoulement dans les assemblages équipés de grilles à réseau diagonal d'ailettes. La présence de tubes guides 12 (fig.4) n'a pour résultat que de créer quelques écoulements qui se referment au sein d'un même assemblage. Du point de vue du mélange des filets fluides, les figures 1 et 3 montrent que les courants transverses, favorables au mélange des filets fluides, sont de même type pour chaque quart de chaque grille. Mais, lorsqu'on considère la grille dans son ensemble, on constate que la disposition plus symétrique du réseau médian est plus favorable au mélange que celle du réseau diagonal. L'invention est applicable à des grilles ayant un nombre d'alvéoles et/ou de tubes guides différents de celui qui a été représenté à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Grille à ailettes mélangeuse, à section carrée, comprenant, au moins d'un côté dans le sens de l'écoulement, des ailettes de mélange destinées à créer, dans les quatre secteurs de la grille séparés par des médianes de la section de la grille, des écoulements qui ont une direction générale diagonale aux bords de la grille, caractérisée en ce que les ailettes des quatre secteurs sont disposées de façon à provoquer des écoulements aux bords de la grille ayant des composantes transverses qui se déduisent les unes des autres, d'un secteur au suivant, par rotation de 900 autour de l'axe de la grille. 2. Grille selon la revendication l, caractérisé en ce que les quatre quarts de la grille définis par les médianes se déduisent l'un de l'autre par des rotations successives de 900 3. Grille selon la revendication 1 ou 2, constituée de plaquettes délimitant des cellules dont certaines sont destinées à recevoir des tubes guides (8). 4. Coeur de réacteur nucléaire comportant des assemblages munis de grilles suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les assemblages sont disposés de façon à établir la continuité des composantes transversales d'écoulement d'un assemblage à l'autre à l'interface entre les assemblages.