Brevet FR2804538A1 — publié le 20010803

Procédé de préparation d'un élément absorbant L'invention concerne un procédé de préparation d'un élément absorbant, en déposant sur un élément support une couche d'absorbant qui est en un matériau de base amorphe, métallique et contenant au moins un élément absorbant les neutrons. On connaît un élément absorbant préparé par un procédé de ce genre par le DE 197 14 284 A1. Sur un élément support en forme de plaque, qui peut être constitué d'une tôle de quelques millimètres d'épaisseur, est déposée une feuille servant de couche d'absorbant. La feuille peut être fixée par soudage, par exemple par soudage bout à bout ou par soudage à la molette, par soudage par un faisceau d'électrons par soudage laser. D'autres procédés connus de fixation de la feuille à l'élément support sont le pincement, I'estampage, le cylindrage, la compression ou des opérations de jointoyage comme le rivetage ou l'agrafage. Lors du soudage, on a jusqu'ici toujours pris garde que le matériau de la couche d'absorbant ne passe pas, sous l'effet du chauffage, de la phase amorphe à la phase cristalline car on craignait que le matériau ne deviennent alors fragile. Il est également connu de superposer plusieurs couches de la feuille sur l'élément support et d'entrelacer entre elles ces feuilles. Il est également connu de recouvrir les feuilles d'un deuxième élément support de manière à les disposer à la manière d'un sandwich entre deux éléments support. La feuille connue qui sert de couche d'absorbant est constituée par exemple d'un alliage de chrome et de nickel, dans lequel est incorporé du bore comme élément absorbant les neutrons. Ce bore peut être enrichi en l'isotope B10. D'autres éléments absorbant les neutrons qui conviennent, qui peuvent prendre ou en toute partie la place du bore, sont l'hafnium, le gadolinium ou le cadmium, mais également les éléments ayant un numéro atomique de 58 à 71. Tous ces éléments se caractérisent par une grande section de capture des neutrons. Pour la préparation d'un élément absorbant connu, on se heurte souvent à des difficultés lors du dépôt sur l'élément support des feuilles en matériau absorbant les neutrons. Une liaison fixe et durable de la feuille sur l'élément support n'a pas été possible jusqu'ici. L'invention vise un procédé de préparation d'un élément o10 absorbant par lequel on assure une fixation sûre et de longue durée de la couche d'absorbant en matériau de base amorphe sur l'élément support. On y parvient suivant l'invention par le fait que le matériau de base est, à l'exception d'impuretés, en nickel, en silicium, en chrome, en fer, en au moins un élément absorbant les neutrons et en au moins une substance de dopage et en ce que la couche d'absorbant est formée d'au moins une feuille ou d'au moins une tôle qui sont déposées sur l'élément support. Un dopage, mais le plus souvent plusieurs dopages sont nécessaires pour la préparation du matériau de base. Par ce procédé, notamment par le choix du matériau de base pour la matière amorphe, on procure l'avantage d'avoir pour la première fois une liaison toujours fiable et solide entre la couche d'absorbant et l'élément support. On peut préparer d'une manière avantageuse des éléments absorbants, qui ne nécessitent pas d'entretien et qui peuvent donc être utilisés dans une piscine de stockage d'assemblages combustibles. L'élément absorbant les neutrons est par exemple le bore. Le bore a une section de capture des neutrons qui est relativement grande. Le bore peut être par exemple enrichi en l'isotope B10, ce qui est particulièrement avantageux car ainsi la section d'absorption des neutrons est sensiblement augmentée pour la même quantité de bore dans le matériau absorbant. D'autres éléments absorbant les neutrons qui conviennent sont par exemple l'hafnium, le gadolinium et le cadmium, ou également des éléments ayant un numéro atomique compris entre 58 et 71. Le matériau de base peut par exemple, d'une manière avantageuse, contenir une combinaison de plusieurs éléments absorbant les neutrons, par exemple une combinaison de bore et des autres éléments mentionnés ci-dessus qui sont appropriés. C'est ainsi par exemple que le matériau de base est, à l'exception d'impuretés, constitué de 1 à 4 % d'atomes de silicium, de 5 à 11 % d'atomes de chrome, de 7 à 12 % d'atomes de fer, d'au moins 22 % d'atomes de bore servant d'élément absorbant les neutrons, d'au moins une substance de dopage et en outre de nickel. Par ces proportions en pourcentage des divers éléments du matériau de base, on procure l'avantage que la couche d'absorbant peut être fixée d'une manière sûre et durable à l'élément support. Le matériau de base est par exemple dopé par du molybdène et/ou par du titane. Par un dopage approprié, on peut obtenir un matériau de base qui est particulièrement bien susceptible de s'écouler lors de l'opération de préparation. Il est en conséquence particulièrement facile de préparer un élément absorbant. La couche d'absorbant est soudée par exemple sur l'élément support. Conviennent notamment un procédé de soudage au laser Nb:YAG ou un procédé de soudage comparable. En combinant le choix de l'élément pour le matériau de base et un procédé de soudage particulièrement approprié pour fixer la couche d'absorbant à l'élément support, on procure l'avantage d'assurer toujours une fixation sûre et de longue durée. Ceci est particulièrement important lorsqu'on utilise l'élément absorbant dans un bassin de stockage d'assemblages combustibles. La couche d'absorbant est par exemple recouverte d'une tôle de couverture et celle-ci est soudée ponctuellement à l'élément support. La couche d'absorbant interposée est ponctuellement cristalline et reliée à la fois à la tôle de couverture et à l'élément support. On s'accommode du fait que la couche d'absorbant se trouvant entre la tôle de couverture et l'élément support est ponctuellement cristalline. En passant outre du préjugé que la couche d'absorbant amorphe ne devait pas être cristalline en quel que point que ce soit, on procure l'avantage que l'élément support, la couche d'absorbant et la tôle de couverture peuvent être reliés mutuellement d'une manière fiable et stable. Des soudures ponctuelles doivent à cet effet être ménagées en plusieurs points répartis sur la surface de l'élément absorbant. Il s'est avéré que, par la composition du matériau de base qui a été choisi, les points cristallins de la couche d'absorbant ne portent pas atteinte aux propriétés exigées de l'élément absorbant, même du point de vue du problème de la corrosion. Une liaison fiable des constituants de l'élément absorbant entre eux est ainsi assurée. s Par le soudage par point, on obtient une liaison qui est analogue à un rivet et qui résiste aux grandes contraintes mécaniques. On peut par exemple transformer plusieurs bandes de feuille en un tissu que l'on dépose ensuite comme couche d'absorbeur sur l'élément support et qui le recouvre. Les bandes de feuille sont à cet effet entrelacées io par exemple en étant tissées. On obtient avantageusement que la couche d'absorbant est constituée d'au moins deux strates reliées entre elles. On peut disposer par exemple plusieurs éléments support et plusieurs couches d'absorbant de manière superposée en alternance. On obtient ainsi un élément absorbant protégeant particulièrement bien. Le procédé suivant l'invention procure notamment l'avantage de pouvoir préparer un élément absorbant dans lequel la couche d'absorbant adhère d'une manière stable et fiable à l'élément support. L'élément absorbant fabriqué se caractérise par le fait qu'il peut être utilisé de manière fiable pendant longtemps sans entretien. Un exemple de réalisation du procédé suivant l'invention est explicité d'une manière plus précise au moyen du dessin. Le dessin représente un élément absorbant qui est constitué d'un élément 1 support, d'une couche 2 d'absorbant et d'une tôle 3 de couverture. La couche 2 d'absorbant est en un matériau de base amorphe métallique. Celuici est constitué, à l'exception d'impuretés, de 1 à 4 % d'atomes de silicium, de 5 à 11 % d'atomes de chrome, de 7 à 12 % d'atomes de fer, d'au moins 22 % d'atomes de bore servant d'élément absorbant les neutrons, d'au moins une substance de dopage, qui peut être le molybdène ou le titane, et en outre de nickel. La couche d'absorbant est soudée sur l'élément 1 support au moyen d'un procédé de soudage au laser Nd:YAG. La couche 2 d'absorbant est recouverte d'une tôle 3 de couverture qui est soudée ponctuellement à l'élément 1 support. La couche 2 d'absorbant interposée devient ainsi ponctuellement cristalline, des rivets cristallins reliant ainsi la tôle 3 de couverture à l'élément 1 support. Par les rivets 4 de soudage, la couche 2 d'absorbant, qui sinon est amorphe, est interrompue. Les rivets 4 de soudage, nécessaires à des distances assez grandes, ne gênent pratiquement pas l'effet de la couche d'absorbant. D'autre part, les rivets 4 de soudage assurent une fixation simple et fiable de la couche 2 d'absorbant à l'élément 1 support. La couche 2 d'absorbant peut être constituée de plusieurs bandes de feuille, qui sont entrelacées entre elles. La couche 2 d'absorbant peut être constituée également de plusieurs feuilles. On peut disposer également plusieurs éléments 1 supports et plusieurs couches d'absorbant de manière superposée en alternance. Tandis que l'élément 1 support et également la tôle 3 de couverture sont en acier habituel, la couche 2 d'absorbant est normalement en un alliage de chrome-fer-nickel-silicium auquel est ajouté un élément absorbant les neutrons, normalement le bore. Dans le procédé suivant l'invention, on peut constituer des éléments absorbant stables et durables, à partir desquels on peut fabriquer par exemple un râtelier de stockage d'assemblages combustibles. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un élément absorbant, dans lequel on dépose, sur un élément (1) support, une couche (2) d'absorbant, en un matériau de base amorphe, métallique et contenant au moins un élément absorbant les neutrons, caractérisé en ce que le matériau de base est, à l'exception d'impuretés, en nickel, en silicium, en chrome, en fer, en au moins un élément absorbant les neutrons et en au moins une substance de dopage et en ce que la couche (2) d'absorbant est formée d'au moins une feuille ou d'au moins une tôle qui sont déposées sur l'élément (1) support. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément absorbant les neutrons est le bore. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le bore est enrichi en l'isotope B10. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau de base contient une combinaison de plusieurs éléments absorbant les neutrons. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau de base est, à l'exception d'impuretés, constitué de 1 à 4 % d'atomes de silicium, de 5 à 11 % d'atomes de chrome, de 7 à 12 % d'atomes de fer, d'au moins 22 % d'atomes de bore servant d'élément absorbant les neutrons, d'au moins une substance de dopage et en outre de nickel. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau de base est dopé par du molybdène et/ou par du titane. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche (2) d'absorbant est soudée sur l'élément (1) support. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la couche (2) d'absorbant est soudée par un procédé de soudage au laser Nd:YAG ou par un procédé de soudage comparable sur l'élément (1) support. 9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche (2) d'absorbant est recouverte d'une tôle (3) de couverture et celle-ci est soudée ponctuellement à l'élément (1) support, la couche (2) absorbante interposée étant ponctuellement cristalline et reliée à la fois à la tôle (3) de couverture et à l'élément (1) support. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couche (2) d'absorbant est formée de plusieurs bandes de feuille, qui sont entrelacées les unes aux autres. 11. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que plusieurs éléments (1) support et plusieurs couches (2) d'absorbant sont disposées successivement en alternance.