Brevet FR2771545A1 — publié le 19990528

Barre de commande utilisant un absorbeur granulaire et ensemble de barres de commande La présente invention concerne des barres de commande et un ensemble de barres de commande appropriés pour être utilisés dans des réacteurs surrégénérateurs rapides, des réacteurs à eau légère, des réacteurs refroidis par gaz, etc. Un ensemble de barres de commande utilisant un absorbeur de neutrons, par exemple B4C, est disposé dans un réacteur surrégénérateur rapide qui utilise un métal liquide, par exemple du sodium métallique. Une barre de commande en tant qu'élément constituant de l'ensemble de barres de commande est aménagé comme représenté sur la figure 6(a) (vue en coupe longitudinale) et la figure 6(b) (vue en coupe transversale). Une pile d'absorbeurs de neutrons sous forme de pastilles 2, par exemple B4C, est enfermée dans un tube de gainage 1 en acier inoxydable, et des tampons terminaux (non représentés) sont soudés sur les extrémités supérieure et inférieure du tube de gainage. Pour empêcher le mouvement des pastilles, l'extrémité supérieure de la pile de pastilles est pressée par un ressort 4 par l'intermédiaire d'une pièce d'espacement 3. L'ensemble de barres de commande est installé dans le coeur du réacteur. Du fait qu'il absorbe des neutrons, chaque absorbeur de neutrons gonfle à la fois dans la direction diamétrale et dans la direction axiale du fait de la réaction n o a (He) provoquée par les neutrons. En ce qui concerne le gonflement, la dilatation axiale est encaissée par le ressort. On doit noter que des gaz dégagés par la réaction s'accumulent dans un collecteur de gaz 5. Pour tenir compte de la dilatation radiale, un intervalle radial est ménagé entre le tube de gainage 1 et les pastilles absorbeurs de neutrons 2. Dans ce cas, lorsque les pastilles absorbeurs de neutrons 2 se dilatent et viennent en contact avec le tube de gainage 1, le tube de gainage est déformé. La durée de vie du tube de gainage est déterminée par la limite à l'intérieur de laquelle on peut tolérer la déformation. On demande aux barres de commande d'avoir une longue durée de vie, du point de vue économique ; il est donc nécessaire d'augmenter la dimension de l'intervalle entre le tube de gainage 1 et les pastilles absorbeurs de neutrons 2. D'autre part, les pastilles absorbeurs de neutrons 2 dégagent de la chaleur par absorption des neutrons et peuvent être brisées par une contrainte thermique ou l'analogue. En conséquence, si la dimension de l'intervalle entre le tube de gainage 1 et les pastilles absorbeurs de neutrons 2 est augmentée, comme on le voit sur la figure 7, un fragment 2a peut tomber dans l'intervalle et être prisonnier entre le tube de gainage 1 et les pastilles absorbeurs de neutrons 2, provoquant une déformation ou une fissuration locale du tube de gainage et raccourcissant ainsi sa durée de vie utile. La présente invention a été faite pour résoudre les problèmes décrits ci-dessus et un but de l'inven tion est d'empêcher le tube de gainage d'être fissuré, améliorant ainsi la sécurité et prolongeant la durée de vie utile de la barre de commande, et améliorant donc le rendement économique. La présente invention procure une barre de commande ayant un absorbeur de neutrons enfermé dans un tube de gainage, qui est caractérisée en ce que l'absorbeur de neutrons est un matériau fritté à base de B4C granulaire. En outre, la présente invention se caractérise en ce que la surface du matériau fritté à base de B4C granulaire est revêtue de graphite ou de SiC. En outre, la présente invention se caractérise en ce que le matériau fritté à base de B4C est placé dans une tubulure et que cette tubulure est enfermée dans le tube de gainage. En outre, la présente invention se caractérise en ce qu'un absorbeur de neutrons, constitué essentiellement d'un matériau fritté à base de B4C granulaire, est enfermé dans le fond d'un tube de gainage et qu'une pastille absorbeur de neutrons est placée sur l'absorbeur de neutrons. En outre, la présente invention procure un ensemble de barres de commande, caractérisé en ce qu'il a une structure dans laquelle sont disposées des barres de commande aménagées comme décrit ci-dessus. En outre, la présente invention procure un ensemble de barres de commande caractérisé en ce qu'il a une structure dans laquelle des barres de commande contenant chacune un absorbeur de neutrons constitué essentiellement d'un matériau fritté à base de B4C granulaire sont disposées dans une portion périphérique et que des barres de commande contenant chacune un absorbeur de neutrons en forme de pastilles sont disposées dans une portion centrale. D'autres buts et avantages de l'invention seront, en partie évidents, et en partie apparents à la lecture de la spécification. En conséquence, l'invention comprend les caractéristiques de construction, les combinaisons d'éléments et la disposition des parties qui seront décrites à titre d'exemple ci-après La figure 1 est une illustration d'une réalisation de la barre de commande selon la présente invention. La figure 2 est une illustration d'une autre réalisation de la barre de commande selon la présente invention. La figure 3 est une illustration d'une autre réalisation de la barre de commande selon la présente invention. La figure 4 est une illustration d'une autre réalisation de la barre de commande selon la présente invention. La figure 5 est une illustration de l'ensemble de barres de commande selon la présente invention. La figure 6 est une illustration d'une barre de commande conventionnelle. La figure 7 est une illustration d'un état dans lequel une pastille de la barre de commande conventionnelle est brisée. On va décrire ci-après des réalisations de la présente invention. La figure 1 est une illustration d'une barre de commande selon la présente invention, la figure 1(a) étant une vue en coupe longitudinale et la figure l (b) étant une vue en coupe transversale, les mêmes repères que ceux de la figure 6 désignant les mêmes composants. En se reportant à la figure 1, un tube de gainage 1 contient un matériau fritté à base de B4C granulaire en tant qu'absorbeur de neutrons et l'extrémité supérieure du matériau fritté à base de B4C granulaire est pressée par un ressort 4 par l'intermédiaire d'une pièce d'espacement 3. Le matériau fritté à base B4C granulaire peut être utilisé tel quel. En variante, comme on le voit sur la figure 2, le matériau fritté à base de B4C granulaire 10 peut avoir une couche de revêtement 11 de graphite, de SiC, etc., appliquée sur sa surface afin de contenir le gaz hélium dégagé par la réaction nucléaire à l'intérieur du matériau fritté 10. Le matériau fritté à base B4C granulaire peut être produit, par exemple, en employant un procédé dans lequel un auxiliaire de moulage organique (alcool polyvinylique, polyvinylbutyral, polyéthylèneglycol, méthylcellulose, éthylcellulose, amidon, etc.) est ajouté à une poudre de B4C et, après formation du mélange résultant en granules à travers une filière, les granules sont frittés, ou en employant un procédé dans lequel des mottes de matériau fritté à base de B4C sont formées par un procédé semblable à celui employé pour produire des absorbeurs de neutrons en forme de pastilles et, après que les mottes ont été finement broyées, on enlève les coins aigus des granules résultants par abrasion ou l'analogue. Ainsi, un absorbeur de neutrons est enfermé dans un tube de gainage sous la forme d'un matériau fritté granulaire. En conséquence, même si les grains se dilatent du fait de la chaleur dégagée par la réaction nucléaire, la force de dilatation est absorbée par l'intervalle entre les grains ou est transmise vers le haut et libérée dans le collecteur de gaz 5 par l'intermédiaire du ressort. En conséquence, la force d'expansion ne provoque pas la déformation du tube de gainage. I1 en résulte qu'on peut prolonger la durée de vie de la barre de commande et améliorer le rendement économique. En outre, du fait qu'on empêche le tube de gainage d'être fissuré, on peut améliorer la sécurité. La figure 3 est un schéma représentant une autre réalisation de la présente invention. Dans cette réalisation, une tubulure à paroi mince 12 en acier inoxydable ou l'analogue est disposée dans un tube de gainage, et un matériau fritté à base de B4C granulaire est enfermé dans la tubulure 12. L'extrémité supérieure du matériau fritté à base de pastilles de B4C 10 est pressée par un ressort 4 par l'intermédiaire d'une pièce d'espacement 3. Ainsi, du fait que le matériau fritté à base de B4C granulaire est enfermé dans la tubulure à paroi mince 12, même si le matériau fritté à base de B4C granulaire se dilate, il ne peut pas venir en contact direct avec la surface intérieure du tube de gainage. Il est donc possible d'empêcher encore plus efficacement la déformation ou la fissuration du tube de gainage. La figure 4 est un schéma montrant une autre réalisation de la présente invention. Dans un réacteur surrégénérateur rapide, la dose d'exposition aux neutrons est plus élevée à la partie inférieure qu'à la partie supérieure de l'ensemble de barres de commande. En conséquence, le gonflement des pastilles absorbeurs de neutrons dans la partie inférieure de l'ensemble de barres de commande est plus important que dans sa partie supérieure. En conséquence, dans cette réalisation, un matériau fritté à base B4C granulaire 10 est enfermé dans la partie inférieure d'un tube de gainage et des pastilles absorbeurs de neutrons conventionnelles 2 sont enfermées dans la partie supérieure du tube de gainage. Du fait de cette disposition, parce que la partie tube de gainage, dans laquelle la dose d'exposition aux neutrons est élevée, contient le matériau fritté à base de B4C granulaire, même si le matériau fritté se dilate du fait de la chaleur dégagée par l'absorbeur de neutrons, ceci n'a aucun effet sur le tube de gainage. On doit noter que, dans cette réalisation, la disposition peut également être telle que, comme on le voit sur la figure 3, le matériau fritté à base de B4C granulaire est enfermé dans une tubulure à paroi mince disposée dans le tube de gainage et que les pastilles absorbeurs de neutrons sont placées sur le matériau fritté à base de B4C granulaire. La figure 5 est une coupe transversale d'un ensemble de barres de commande dans lequel on utilise comme éléments constituants des barres de commande telles que représentées sur les figures 1 à 4. La figure 5(a) montre un cas dans lequel tous les éléments de barres de commande sont des barres de commande 20 réalisées comme représenté sur les figures 1 à 4. La figure 5(b) montre un cas dans lequel des barres de commande 30 utilisant des pastilles absorbeurs de neutrons conventionnelles sont disposées dans une portion centrale et des barres de commande 20 réalisées comme représenté sur les figures 1 à 4 sont disposées autour des barres de commande 30. La disposition représentée sur la figure 5(b) peut être remplacée par une disposition dans laquelle des barres de commande telles que représentées sur les figures 1 à 4 sont disposées de façon appropriée en des positions dans lesquelles le tube de gainage risque d'être fissuré. Comme il a été établi ci-dessus, en utilisant un matériau fritté à base de B4C granulaire comme absorbeur de neutrons, il est possible de prolonger la durée de vie utile des barres de commande et d'améliorer le rendement économique. En outre, il est possible d'empêcher le tube de gainage d'être fissuré. En conséquence, la sécurité peut être améliorée. En revêtant la surface du matériau fritté à base de B4C granulaire avec du graphite, du SiC, etc., il est possible de contenir l'hélium gazeux dégagé et de réduire la quantité d'hélium gazeux libéré dans le collecteur. REVENDICATIONS 1.- Barre de commande (20) ayant un absorbeur de neutrons enfermé dans un tube de gainage (1), caractérisée en ce que ledit absorbeur de neutrons est un matériau fritté (10) à base de B4C granulaire. 2.- Barre de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface dudit matériau fritté à base de B4C granulaire est revêtue de graphite ou de SiC. 3.- Barre de commande selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ledit matériau fritté (10) à base de B4C granulaire est placé dans une tubulure (12) et que ladite tubulure est enfermée dans le tube de gainage (1). 4.- Barre de commande (20) ayant un absorbeur de neutrons enfermé dans un tube de gainage (1), caractérisée en ce qu'un absorbeur de neutrons constitué essentiellement d'un matériau fritté (10) à base de B4C granulaire est enfermé dans le fond du tube de gainage et que des pastilles absorbeurs de neutrons (2) sont placées sur ledit absorbeur de neutrons. 5.- Ensemble de barres de commande, ayant une structure dans laquelle sont disposées des barres de commande (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6.- Ensemble de barres de commande, ayant une structure dans laquelle des barres de commande (20) contenant chacune un absorbeur de neutrons constitué essentiellement d'un matériau fritté (10) à base de B4C granulaire sont disposées dans une portion périphérique et des barres de commande (30) contenant chacune un absorbeur de neutrons sous forme de pastilles (2) sont disposées dans une portion centrale.