Brevet FR2790985A1 — publié le 20000922

La présente invention se rapporte à un dispositif de guidage destiné a recevoir une barre de commande d'une centrale nucléaire, comprenant un premier tube et un second tube, le second tube ayant un diamètre intérieur plus petit que le premier tube et le second tube comprenant une surface de support à proximité d'une extrémité axiale du second tube, cette surface de support s'étendant, vue en coupe axiale, d'un premier point à un second point qui se trouve radialement à l'extérieur du premier point, le o premier point étant axialement plus proche de l'extrémité axiale que le second point. L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un dispositif de guidage qui comprend un premier tube et un second tube, le second tube ayant un diamètre intérieur plus petit que le premier tube et le second tube comprenant une surface de support à proximité d'une extrémité i5 axiale du second tube, cette surface de support s'étendant, vue en coupe axiale, d'un premier point à un second point qui se trouve radialement à l'extérieur du premier point, le premier point étant axialement plus proche de l'extrémité axiale que le second point. Dans une centrale nucléaire, le coeur du réacteur comprend un certain nombre d'assemblages combustibles qui comprennent un embout supérieur et un embout inférieur avec un certain nombre d'éléments tubulaires, oblongs disposés en parallèle, qui s'étendent entre l'embout supérieur et l'embout inférieur et un certain nombre d'entretoises réparties axialement le long des éléments oblongs de forme tubulaire et fixées à ceux- ci. En outre, I'assemblage combustible comprend un grand nombre de crayons combustibles oblongs, qui sont maintenus en position par les entretoises entre l'embout supérieur et l'embout inférieur suivant un certain motif et à une certaine distance les uns des autres et des éléments oblongs en forme de tube. Lorsque la centrale nucléaire fonctionne, le coeur du réacteur est refroidi au moyen d'un fluide de refroidissement qui est pompé vers le haut dans le coeur du réacteur. Certains des éléments oblongs en forme de tube servent de dispositif de guidage de barres de commande. Ces barres de commande comprennent un absorbant, habituellement du bore, qui absorbe des neutrons. Lorsque les barres de commande sont insérées dans les dispositifs io de guidage, des neutrons sont absorbés, de sorte que la réaction nucléaire dans le coeur du réacteur est réduite. Si nécessaire, pour réduire rapidement la fission nucléaire dans le coeur du réacteur, les barres de commande peuvent être détachées de leur mécanisme d'entraînement respectif et tomber par gravité dans le coeur du réacteur lorsque l'on recherche ce que l'on appelle un arrêt rapide. Si ce mouvement n'est pas commandé, le choc des barres de commande peut endommager le coeur du réacteur. Pour ralentir le mouvement de la barre de commande à la fin de son mouvement dans le dispositif de guidage, un passage plus petit est prévu à la partie inférieure du dispositif de guidage. Le fluide de refroidissement qui s'écoule vers le haut dans le dispositif de guidage est ainsi empêché par le mouvement vers le bas de la barre de commande de passer dans ce passage et ralentit la barre de commande avant qu'elle ne s'arrête. En raison de forces axiales qui agissent sur les dispositifs de guidage, on court le danger que les dispositifs de guidage ne soient déformés et/ou courbés, ce qui fait qu'il est porté atteinte à la liberté de passage des barres de commande. On connaît diverses solutions pour résoudre de problème. Dans EP-A0817204, on représente un dispositif de guidage qui comprend deux parties tubulaires dont les diamètres extérieurs se correspondent, alors que la partie tubulaire inférieure a une épaisseur plus grande que la partie tubulaire supérieure. On obtient ainsi un dispositif de guidage qui présente un passage plus petit et une partie inférieure renforcée. Pour assembler ces parties tubulaires l'une à l'autre, le tronçon supérieur de la partie tubulaire inférieure a un diamètre extérieur réduit qui correspond sensiblement au diamètre intérieur de la partie tubulaire supérieure, en sorte que la partie tubulaire supérieure peut être mise sur le tronçon supérieur de la partie tubulaire inférieure. Ce tronçon supérieur de la partie tubulaire inférieure a une étendue dans une direction axiale de l'ordre de quelques millimètres. Les parties tubulaires sont ensuite assemblées par un joint soudé. Cette construction présente un intervalle sensiblement cylindrique puisque seules les parties tubulaires ont été assemblées par un joint soudé qui s'étend le long de la surface de contact sensiblement radiale entre la partie tubulaire supérieure et la partie tubulaire inférieure. Il y a donc un danger de corrosion par fissuration. L'invention cherche à éviter la formation d'un intervalle dans un dispositif de guidage qui comprend deux parties tubulaires. On y parvient par un dispositif de guidage du type mentionné au début du présent mémoire, qui est caractérisé en ce que le premier tube est réuni au second tube le long de la surface de support par un joint soudé qui a une étendue qui s'étend sensiblement sur toute la surface de support. Par le fait que le joint soudé s'étend sensiblement sur toute la surface de support, il ne se forme pas d'intervalle, ce qui évite le danger de corrosion par fissuration. Le joint soudé est formé d'une soudure par fusion et des procédés de soudage que l'on peut utiliser sont par exemple le soudage par laser ou le soudage par faisceau d'électrons. Suivant un mode de réalisation, la surface comprend une première surface et une seconde surface qui, vue en coupe axiale, fait un angle avec la première surface. Dans cet agencement, le premier tube vient buter sur le second tube le long de deux surfaces quand ils sont mis ensemble. Suivant une autre variante de l'invention, la première surface est sensiblement parallèle à l'axe central. On forme ainsi ce que l'on appelle une barre de soutien pour la soudure par fusion. L'étendue de la barre de soutien dans la direction axiale peut être adaptée à l'étendue de la soudure par fusion. La barre de soutien peut avoir par exemple une étendue dans la direction axiale de l'ordre de 0,2 à 2 mm. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, la seconde surface est sensiblement plane et a une normale qui est sensiblement parallèle à l'axe central. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le second tube a un diamètre extérieur qui correspond au diamètre extérieur du premier tube. Il est ainsi plus facile d'assembler l'assemblage combustible pour ce qui concerne les entretoises qui sont réparties axialement le long des dispositifs de guidage et qui sont fixés, un diamètre extérieur constant des assemblages de guidages pouvant être préféré. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un dispositif de guidage qui consiste: - à mettre les tubes ensemble de manière que le premier tube bute sur la surface de support du second tube et - à appliquer une soudure par fusion de l'extérieur en direction de l'un des tubes dans une région de la surface de support du second tube de manière à ménager un joint soudé ayant une étendue qui s'étend sensiblement sur toute la surface de support. Aux dessins annexés, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de guidage d'une barre de commande d'une centrale nucléaire la figure 2 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la surface de support du second tube et illustre la façon dont les tubes sont réunis et la figure 3 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation de la surface de support du second tube et illustre la façon dont les tubes sont réunis. On décrit maintenant des modes de réalisation à titre d'exemple en se reportant aux dessins annexés. D'autres modes de réalisation sont possibles au sens de l'invention. La figure 1 représente un dispositif 1 de guidage destiné à recevoir une barre 2 de commande d'une centrale nucléaire. Une centrale nucléaire de ce genre comprend un coeur de réacteur (qui n'est pas représenté) ayant un certain nombre d'assemblages combustibles qui renferment du combustible nucléaire et entre lesquels on peut insérer et éjecter des barres de commande. En conséquence, les barres 2 de commande se meuvent à l'intérieur des dispositifs 1 de guidage qui s'étendent sensiblement verticalement dans le coeur du réacteur. Quand la centrale nucléaire fonctionne, le coeur du réacteur est refroidi au moyen d'eau qui est pompée vers le haut dans le coeur du réacteur. De l'eau passe également vers le haut dans les tubes 1 de guidage. Pour arrêter rapidement le coeur du réacteur, les barres 2 de commande peuvent être détachées de leur mécanisme respectif d'entraînement et on peut les laisser tomber par gravité dans le coeur du réacteur pour obtenir ce que l'on appelle un arrêt rapide. Si ce mouvement n'est pas commandé, le choc des barres 2 de commande peut endommager le coeur du réacteur. Pour ralentir le déplacement des barres 2 de commande à la fin de leur mouvement, dans les dispositifs 1 de guidage, il est prévu un passage plus petit dans la partie inférieure des dispositifs 1 de guidage. Le fluide de refroidissement qui s'écoule vers le haut dans les dispositifs 1 de guidage est ainsi empêché par le mouvement des barres 2 de commande vers le bas de passer dans ce passage et ralentit les barres de commande avant qu'elles ne s'arrêtent. Comme cela est représenté à la figure 1, ce passage plus petit est ménagé par le dispositif 1 de guidage comprenant un premier tube 3 oblong et un second tube 4 oblong, le second tube 4 ayant un diamètre intérieur plus petit que le premier tube 3. Le premier tube 3 a une étendue dans une direction axiale qui est sensiblement plus grande que l'étendue du second tube 4 dans la direction axiale. En outre, le second tube 4 a une épaisseur plus grande que le premier tube 3 de manière à ne pas se courber. Comme cela est représenté à la figure 2 et à la figure 3, le second tube 4 comprend une surface 5 de support qui, vue dans une coupe axiale du second tube 4, s'étend d'un premier point 6 à un second point 7 qui est radialement à l'extérieur du premier point 6. Le premier point 6 est plus près de l'extrémité 8 axiale supérieure du second tube 4 que le second point 7. En outre, la surface 5 de support comprend une première surface 9 et une seconde surface 10 qui, vue en coupe axiale, fait un angle avec la première surface 9. On a utilisé les mêmes signes de référence aux figures 2 et 3 pour des parties correspondantes. La figure 2 représente un premier mode de réalisation de la surface 5 de support du second tube 4. Suivant ce mode de réalisation, la première surface 9 est sensiblement parallèle à l'axe x central du dispositif 1 de guidage et la seconde surface 10 est sensiblement plane et a une normale qui est sensiblement parallèle à l'axe x central. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de la surface 5 de support du second tube 4. Suivant ce mode de réalisation, la première surface 5 a, vue dans une coupe axiale du second tube 4, une tangente qui fait un angle cc non droit avec l'axe x central du dispositif 1 de guidage et la seconde surface 10 est, vue dans cette coupe, sensiblement perpendiculaire à l'axe x central. Au moyen de la première surface 9 dans le deuxième mode de réalisation de la surface 5 de support du second tube 4, le centrage du premier tube 3 est facilité lorsque l'on met ensemble les tubes 3, 4. Le premier tube 3 est réuni au second tube 4 par un joint soudé qui a une étendue qui s'étend sensiblement sur toute la surface 5 de support. Il ne se forme donc pas d'intervalle. La première surface 9 forme ce que l'on appelle une barre d'appui o pour le joint soudé qui est une soudure par fusion et qui a une étendue a dans la direction axiale de l'ordre de 0,2 à 2 mm, et de préférence de l'ordre de 0,2 à 1 mm. On décrit d'une manière plus détaillée dans ce qui suit l'assemblage des tubes 3, 4. Dans un premier stade, les tubes 3, 4 sont mis ensemble de manière que le premier tube vienne en butée sur la surface 5 de support du second tube 4. Dans un second stade, on applique un faisceau de soudure de l'extérieur sur l'un des tubes 3, 4 dans une région à proximité de la surface 5 de support du second tube 4 pour obtenir un joint soudé ayant une étendue qui s'étend sensiblement sur toute la surface 5 de support. De préférence, le faisceau de soudure est appliqué de l'extérieur vers le tube 3 dans une région à proximité de la surface 5 de support du second tube 4. Le dispositif 1 de guidage doit être en un matériau ayant une faible aptitude à absorber des neutrons et de préférence il est en un alliage de métaux comprenant du zirconium. Des procédés de soudage convenables pour obtenir la soudure par fusion sont soit un soudage par laser, soit un soudage par faisceau d'électrons. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de guidage destiné à recevoir une barre (2) de commande d'une centrale nucléaire, comprenant un premier tube (3) et un second tube (4), le second tube (4) ayant un diamètre intérieur plus petit que le premier tube (3) et le second tube (4) comprenant une surface (5) de support à proximité d'une extrémité (8) axiale du second tube (4), cette surface (5) de support s'étendant, vue en coupe axiale, d'un premier point (6) à un second point (7) qui se trouvent radialement à l'extérieur du premier point (6), le premier point (6) étant axialement plus proche de l'extrémité (8) io axiale que le second point (7), caractérisé en ce que le premier tube (3) est réuni au second tube le long de la surface (5) de support par un joint soudé qui a une étendue qui s'étend sensiblement sur toute la surface (5) de support. 2. Dispositif (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint soudé est formé d'une soudure par fusion. 3. Dispositif (1) suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la soudure par fusion est obtenue par soudage par laser ou par soudage par faisceau d'électrons. 4. Dispositif (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (5) comprend une première surface (9) et une seconde surface (10) qui, vue en coupe axiale, fait un angle avec la première surface (9). 5. Dispositif (1) suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (1) de guidage a un axe (x) central et en ce que la première surface (9) est sensiblement parallèle à l'axe (x) central. 6. Dispositif (1) suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la première surface (9) a une étendue a dans une direction axiale qui est d'environ 1 mm ou qui est plus courte que 1 mm. 7. Dispositif (1) suivant l'une quelconque des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que la seconde surface (10) est sensiblement plane et a une normale qui est sensiblement parallèle à l'axe (x) central. 8. Dispositif (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tube (4) a un diamètre extérieur qui correspond au diamètre extérieur du premier tube (3). 9. Dispositif (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif (1) de guidage est en un alliage de io métaux comprenant du zirconium. 10. Procédé d'assemblage d'un dispositif (1) de guidage qui comprend un premier tube (3) et un second tube (4), le second tube (4) ayant un diamètre intérieur plus petit que le premier tube (3) et le second tube (4) comprenant une surface (5) de support à proximité d'une extrémité (8) axiale du second tube (4), cette surface (5) de support s'étendant, vue en coupe axiale, d'un premier point (6) à un second point (7) qui se trouve radialement à l'extérieur du premier point (6), le premier point (6) étant axialement plus proche de l'extrémité (8) axiale que le second point (7), procédé caractérisé en ce qu'il consiste: - à mettre les tubes (3, 4) ensemble de manière que le premier tube (3) bute sur la surface (5) de support du second tube (4) et - à appliquer une soudure par fusion de l'extérieur en direction de l'un des tubes (3, 4) dans une région de la surface (5) de support du second tube (4) de manière à ménager un joint soudé ayant une étendue qui s'étend sensiblement sur toute la surface (5) de support. 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le joint soudé est obtenu par un faisceau laser. 12. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le joint soudé est obtenu par un faisceau d'électrons.