Brevet FR3149720A1 — publié le 20241213

Titre : Crayon de réacteur nucléaire L’invention concerne un crayon (1) de combustible nucléaire s’étendant principalement selon un axe longitudinal (ZZ’), comprenant une pluralité de pastilles (200) de combustible nucléaire empilées selon l’axe longitudinal, la pluralité de pastilles (200) présentant une paroi externe (210), et une gaine (100) entourant la pluralité de pastilles, la gaine présentant une paroi interne (110). En tout point p de la paroi interne de la gaine repéré par un angle θ, avec 0≤θ≤2π, autour de l’axe longitudinal, la distance radiale mesurée radialement depuis l’axe longitudinal entre la paroi externe et le point p définit un jeu pastille-gaine j(θ). La paroi interne présente au moins trois zones de resserrement (111), présentant chacune un jeu pastille-gaine inférieur à un premier jeu, dit j1, et au moins trois zones d’éloignement (112), présentant chacune un jeu pastille-gaine supérieur à un deuxième jeu, dit j2, avec 0 Figure pour l’abrégé : Fig. 2A Crayon de réacteur nucléaire La présente invention concerne le domaine des crayons de combustibles de réacteurs nucléaires. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des crayons combustibles destinés aux réacteurs nucléaires électrogènes tels que les réacteurs à eau pressurisée (REP), les réacteurs à eau bouillante (REB) ou encore les réacteurs à neutrons rapides (RNR). Une autre application avantageuse concerne les crayons combustibles destinés aux réacteurs expérimentaux. ETAT DE LA TECHNIQUE Le cœur d’un réacteur est classiquement divisé en assemblages combustibles disposés les uns à côté des autres dans la cuve du réacteur. Les assemblages sont eux-mêmes typiquement constitués d’un faisceau de crayons combustibles. Chaque crayon combustible comprend typiquement une pluralité de pastilles de matériaux combustibles nucléaires fissiles empilées les unes sur les autres à l’intérieur d’une gaine. Un jeu de fabrication est classiquement prévu entre l’empilement de pastilles et la gaine les entourant. De cette façon, il est plus aisé d’introduire les pastilles à l’intérieur de la gaine afin de procéder à leur empilement. Lorsque le réacteur est en fonctionnement, les réactions de fission ayant lieu au sein du combustible génèrent des produits de fission gazeux et solides qui eux-mêmes génèrent un gonflement des pastilles tout au long de l’irradiation. Ce gonflement peut provoquer le contact de la paroi latérale des pastilles avec la gaine, fermant localement le jeu de fabrication. Il peut même durer jusqu’à ce que le jeu de fabrication soit fermé sur tout le pourtour de la pastille. Cette expansion de la pastille contre la paroi interne de la gaine provoque de fortes contraintes mécaniques au sein de la gaine. Ce phénomène peut en outre être accentué du fait de la réduction du diamètre de la gaine par pression du fluide caloporteur s’écoulant autour de cette dernière. Des contraintes trop importantes au sein de la gaine peuvent conduire à sa rupture, disséminant dans le circuit primaire des particules de combustibles. En plus d’une contamination du fluide primaire, il peut alors se produire des fissions et donc des produits de fission directement dans le circuit primaire. La rupture de gaine doit donc naturellement être évitée. Ainsi, les contraintes au sein de la gaine limitent aujourd’hui la sûreté des réacteurs, notamment en situation incidentelle ou accidentelle. Ces contraintes sont également préjudiciables pour la flexibilité de pilotage du réacteur. Les réacteurs nucléaires se doivent pourtant d’être flexibles afin de s’adapter à la consommation d’électricité, variable selon les heures de la journée. Ce besoin de flexibilité est de plus en plus fort du fait du recours toujours plus important aux énergies renouvelables intermittentes. Les énergies solaire et éolienne par exemple, dont la production est intrinsèquement irrégulière, nécessitent d’être couplées à une source d’énergie, telle que nucléaire, présentant une grande flexibilité. Cela se traduit par des contraintes techniques importantes sur le pilotage des réacteurs, les composants des réacteurs, et notamment les gaines accueillant les crayons combustibles. Ces dernières doivent pouvoir accommoder les crayons en situation de production aussi bien faible que forte. Une solution connue consiste à augmenter le jeu entre les pastilles et la gaine afin d’éviter tout contact entre ces deux éléments. Il a été observé qu’une telle augmentation du jeu de fabrication s’accompagne cependant d’un impact négatif sur la température du combustible. Une autre solution connue consiste à limiter les cyclages de puissance. Cette solution n’est cependant pas satisfaisante en termes de puissance et de flexibilité apportées au réseau puisque le réacteur doit permettre de palier une forte baisse de la composante issue des énergies renouvelables au sein du mix énergétique. Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution améliorant la sûreté et la performance d’un réacteur nucléaire. RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un crayon de combustible nucléaire s’étendant principalement selon un axe longitudinal, comprenant une pluralité de pastilles de combustible nucléaire empilées les unes sur les autres selon l’axe longitudinal, la pluralité de pastilles présentant une paroi externe, et une gaine entourant la pluralité de pastilles, la gaine présentant une paroi interne, dans lequel, en tout point p de la paroi interne de la gaine repéré par un angle θ, avec 0≤θ≤2π, autour de l’axe longitudinal, la distance radiale mesurée radialement depuis l’axe longitudinal entre la paroi externe de la pluralité de pastilles et le point p définit un jeu pastille-gaine j(θ), caractérisé en ce que la paroi interne présente au moins trois premières zones, dites zones de resserrement, présentant chacune un jeu pastille-gaine j inférieur ou égal à un premier jeu, dit j1, et au moins trois deuxièmes zones, dites zones d’éloignement, présentant chacune un jeu pastille-gaine j supérieur ou égal à un deuxième jeu, dit j2, avec 0 Le fait que la gaine présente de telles zones de resserrement et d’éloignement permet de limiter l’étendue des zones de contact entre les pastilles et la gaine. Cela a également pour effet de faire plus travailler la gaine en flexion qu’en traction par rapport aux crayons actuels. Un des avantages de la gaine selon l’invention est qu’elle est entièrement compatible avec les pastilles standards non modifiées, et notamment les pastilles cylindriques. Cela a pour intérêt de ne pas induire des coûts de production supplémentaires et de faciliter l’approvisionnement en pastilles et l’industrialisation des crayons. La gaine est également compatible avec les grilles standards utilisées dans les assemblages combustibles actuels : aucune modification n’est nécessaire pour les assembler aux supports actuellement utilisés. Là encore, l’industrialisation du crayon est facilitée et les coûts de production sont limités. Un deuxième objet de l’invention concerne un assemblage pour réacteur nucléaire, comprenant des crayons selon le premier aspect de l’invention ainsi qu’un corps à l’intérieur duquel les crayons sont disposés sous forme d’un faisceau. Un troisième objet de l’invention concerne un réacteur nucléaire comprenant un cœur à l’intérieur duquel sont disposés des assemblages selon le deuxième objet de l’invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : La représente de manière schématique, un exemple de crayon combustible selon l’invention. La représente, en coupe et de manière schématique, un crayon combustible selon un exemple de l’invention, présentant une gaine quadrifoliée. La représente, en coupe et de manière schématique, un crayon combustible selon un autre exemple de l’invention, présentant une gaine trifoliée. La représente une coupe transversale d’une portion d’un assemblage à pas carré recevant un crayon combustible à gaine quadrifoliée. La représente une coupe transversale d’un crayon combustible de l’état de la technique. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions ne sont pas représentatives de la réalité. Par souci de clarté, les courbures de la gaine ont été exagérées par rapport aux autres dimensions. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : Selon un mode de réalisation avantageux, la gaine est configurée pour se déformer de sorte à accommoder une expansion radiale de l’empilement de pastilles, les zones de resserrement et les zones d’éloignement étant configurées pour respectivement s’éloigner et se rapprocher de l’axe longitudinal sous l’action de l’expansion. Un tel mouvement des zones de resserrement et d’éloignement lors de l’expansion radiale des pastilles permet de conserver l’intégrité de la gaine et donc d’éviter toute rupture. Selon un mode de réalisation avantageux, sous l’effet d’une expansion radiale des pastilles, les zones de resserrement et les zones d’éloignement sont configurées pour se déformer en traction entre 0,1 et 10 fois la déformation en flexion, de préférence de sorte pour se déformer en traction entre 0,5 et 5 fois la déformation en flexion. Un travail en flexion en plus d’une déformation en traction permet une meilleure accommodation des pastilles par la gaine. Il réduit le niveau de contraintes dans la gaine, qui est donc moins sollicitée. L’intégrité de la gaine est donc améliorée. Selon un exemple, le premier jeu pastille-gaine j1 est strictement inférieur au jeu dit conventionnel jconv que l’on aurait mesuré si la pastille était entourée par une gaine cylindrique à base circulaire classique. Cette valeur, bien connue de l’homme du métier, est typiquement sensiblement égale à 0,085 mm pour les REP. Ainsi, pour les REP, on a typiquement, dans le cadre de la présente invention, j1 Selon un exemple, le premier jeu pastille-gaine j1 est inférieur à 0,075 mm. Là encore, on limite l’impact sur la température du combustible. Selon un exemple, le premier jeu pastille-gaine j1 est supérieur ou égal à 0,3 fois et/ou inférieur ou égal à 0,7 fois le jeu dit conventionnel jconv que l’on aurait mesuré si la pastille était entourée par une gaine cylindrique à base circulaire classique. Ainsi, pour les REP, on a typiquement, dans le cadre de la présente invention, 0,0255≤j1 mm et/ou j1≤0,0595 mm. Selon un exemple, le deuxième jeu pastille-gaine j2 est strictement supérieur au jeu dit conventionnel jconv que l’on aurait mesuré si la pastille était entourée par une gaine cylindrique à base circulaire classique. Cette valeur, bien connue de l’homme du métier, est typiquement sensiblement égale à 0,085 mm pour les REP. Ainsi, pour les REP, on a typiquement, dans le cadre de la présente invention, j2>0,085 mm. Selon un exemple, le deuxième jeu pastille-gaine j2 est supérieur à 0,095 mm Ces dernières caractéristiques (j1 inférieur à 0,075 mm et j2 supérieur à 0,095 mm) permettent d’accommoder une importante expansion des pastilles. En effet, plus la gaine présentera des variations de jeu avec les pastilles, plus elle sera en mesure de se déformer pour accommoder de grandes expansions radiales des pastilles, telle un ressort. Le premier jeu pastille-gaine j1 est supérieur ou égal à 0, de préférence strictement supérieur à 0. Cela permet de conserver un jeu de fabrication utile lors de l’insertion des pastilles dans la gaine. Selon un exemple, le deuxième jeu pastille-gaine j2 est supérieur ou égal à 1,3 fois et/ou inférieur ou égal à 1,7 fois le jeu dit conventionnel jconv que l’on aurait mesuré si la pastille était entourée par une gaine cylindrique à base circulaire classique. Cette valeur, bien connue de l’homme du métier, est typiquement sensiblement égale à 0,085 mm pour les REP. Ainsi, pour les REP, on a typiquement, dans le cadre de la présente invention, 0,1105≤j2 et/ou j2≤0,1445 mm. Selon un exemple, l’axe longitudinal est un axe de symétrie pour la gaine. Selon un exemple, chaque pastille de la pluralité de pastilles présente une forme circulaire de rayon dit rayon de pastille Rp. Selon un exemple, les zones de resserrement et les zones d’éloignement sont disposées en alternance autour de l’axe longitudinal. Une telle alternance améliore la symétrie de la répartition des contraintes dans la gaine. Cela permet de limiter les zones à fort niveau de contrainte. Selon un mode de réalisation avantageux, la gaine présente un profil continu le long de l’axe longitudinal. Selon un mode de réalisation avantageux, la gaine présente une hauteur dite hauteur de gaine selon l’axe longitudinal et présente un profil constant le long de l’axe longitudinal sur au moins 50% de sa hauteur de gaine, de préférence sur au moins 80% de sa hauteur de gaine. Un profil constant signifie une section constante, la section étant prise dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal. On évite ainsi les angles, qui peuvent constituer des points de faiblesse de la gaine en ce qu’il concentre les contraintes lors de l’interaction mécanique entre la gaine et la pastille. Selon un exemple, les zones d’éloignement et les zones de resserrement présentent un profil sinusoïdal autour de l’axe longitudinal. Selon un exemple, la gaine présente une épaisseur e100 constante. Selon un mode de réalisation, la paroi interne de la gaine présente trois zones de resserrement et trois zones d’éloignement. Selon un mode de réalisation, la paroi interne de la gaine présente quatre zones de resserrement et quatre zones d’éloignement. Selon un mode de réalisation, les zones d’éloignement sont réparties de manière régulière autour de l’axe longitudinal. Il en est de préférence de même pour les zones de resserrement. En combinaison avec une alternance entre ces deux types de zones, une telle disposition permet une répartition symétrique des contraintes dans la gaine. Cela permet de maintenir à un niveau uniforme et relativement peu élevé le niveau de contrainte dans la gaine. Selon un mode de réalisation, en tout point p de la paroi interne de la gaine, j(θ) = jmoy + e(θ), jmoy étant nommé jeu pastille-gaine moyen, e(θ) étant la distance mesurée radialement depuis l’axe longitudinal entre un point distant du jeu pastille-gaine moyen jmoy de la paroi externe et le point p et e(θ) étant nommé flèche de la gaine, avec 0,075 mm ≤ jmoy ≤ 0,095 mm. Selon un exemple, e(θ) est sensiblement égal à e0*cos(3θ) aux tolérances de fabrication près, avec e0=jmoy-j1. Selon un exemple, e(θ) est sensiblement égal à e0*cos(4θ) aux tolérances de fabrication près, avec e0=jmoy-j1. Un autre aspect de l’invention concerne une gaine s’étendant selon un axe longitudinal et présentant une paroi interne, dans laquelle, en tout point p de la paroi interne repéré par un angle θ, avec 0≤θ≤2π, autour de l’axe longitudinal, la distance entre l’axe longitudinal et le point p définit un rayon interne R(θ). Cette gaine se caractérise en ce que la paroi interne présente au moins trois premières zones, dites zones de resserrement, présentant chacune un rayon interne R(θ) correspondant à un minimum, dit Rmin, et au moins trois deuxièmes zones, dites zones d’éloignement, présentant chacune un rayon interne R(θ) correspondant à un maximum, dit Rmax, avec Rmax≥1,01*Rmin. Typiquement, Rmin est sensiblement égal à 4.5 mm. Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient « à 10% près, de préférence à 5% près » ou, lorsqu'il s'agit d'une orientation angulaire, « à 10° près ». Ainsi, une direction sensiblement normale à un plan signifie une direction présentant un angle de 90±10° par rapport au plan. « Interne » désigne les éléments ou les faces tournées vers l’intérieur des pastilles combustibles, par exemple tournées vers l’axe longitudinal, et « externe » désigne les éléments ou les faces tournées vers l’extérieur des pastilles combustibles, par exemple en étant opposées à l’axe longitudinal. Dans le cadre de la présente invention, et sauf mention contraire, les épaisseurs d’un élément ou d’une pièce sont prises selon une direction normale à la tangente à la surface de l’élément ou de la pièce. Par un cylindre, on entend un solide délimité par une surface de droites génératrices sensiblement parallèles et deux plans sensiblement parallèles, de préférence perpendiculaires aux droites génératrices. La section transversale d’un cylindre peut être circulaire. Alternativement, la section transversale du cylindre n’est pas circulaire. Notons que le terme de « cylindre » inclut une forme sensiblement cylindrique, c’est à dire de forme cylindrique imparfaite, par exemple en lien avec des tolérances de fabrication. Les contraintes en flexion et en traction dont il est question plus avant sont mesurées dans la section de la gaine sur un plan perpendiculaire à la direction circonférentielle. Les contraintes en flexion et en traction peuvent notamment être calculées par simulation numérique, tout particulièrement à l’aide de la méthode des éléments finis. Il est à noter que dans la présente demande, sauf mention contraire, un objet s’étendant selon un axe peut également s’étendre selon tout axe parallèle. Dans la suite de la description, on qualifie de fonctionnement normal du réacteur ou de la centrale, une phase de fonctionnement en l’absence d’accidents ou d’accidents graves. Il est entendu qu’au sens de l’invention, un crayon ne comprend pas forcément de pastilles combustibles. Un repère, de préférence orthonormé, est représenté sur les figures 2A à 2B et 4. De manière classique, un cœur de réacteur nucléaire comprend des assemblages combustibles au sein desquels les réactions de fission se produisent. Chaque assemblage combustible comprend un corps logeant une pluralité de crayons combustibles disposés sous forme de faisceaux. Le fluide primaire circule dans le cœur du réacteur entre les crayons combustibles de l’assemblage. Les crayons sont maintenus au sein de l’assemblage à leurs extrémités inférieures et/ou à leurs extrémités supérieures. Ils peuvent également être maintenus par des grilles de maintien disposées entre leurs extrémités supérieures et inférieures, ou encore par un tube périphérique. La illustre un exemple non limitatif de crayon combustible. Le crayon 1 comporte typiquement une pluralité de pastilles combustibles 200 empilées les unes sur les autres selon l’axe longitudinal ZZ’, axe s’étendant selon la direction Z du repère XYZ. Le crayon 1 comprend de plus classiquement une gaine 100 entourant la pluralité de pastilles 200 dans le plan transversal XY. La gaine 100 est de forme cylindrique et s’étend principalement selon la direction Z. Elle est close à chacune de ses extrémités selon l’axe longitudinal ZZ’ par des bouchons, dits supérieur 11a et inférieur 11b. La gaine 100 peut contenir un ou plusieurs volumes libres d’expansion des gaz de fission 12. Un volume 12 peut accueillir un ressort 13 et/ou une calle permettant d’assurer le maintien des pastilles 200 au sein de la gaine 100. Les pastilles 200 présentent une paroi externe 210. Elles sont notamment caractérisées géométriquement par la distance entre l’axe longitudinal ZZ’ et la paroi externe 210, cette distance pouvant varier, dans le cas de pastilles non circulaires, en fonction de l’endroit de la paroi externe 210 où elle est mesurée. Les pastilles 200 sont typiquement toutes circulaires et de même rayon Rp. Les figures 2A et 2B illustrent des vues en coupe des crayons prises au niveau des pastilles et permettent de décrire plus en détail la forme de la gaine. La gaine 100 présente une épaisseur de gaine e100, de préférence constante. L’épaisseur de gaine est mesurée dans le plan transversal XY et en tout point de la gaine selon une direction perpendiculaire à la direction tangentielle au profil de la gaine 100. La paroi interne 110 de la gaine 100 présente des zones de resserrement 111 et des zones d’éloignement 112. Autrement dit, les zones de resserrement 111 et les zones d’éloignement 112 sont réparties le long de la paroi interne 110 de la gaine 100. Ainsi, la section de la gaine, tout au moins de sa paroi interne 110, prise dans le plan transversal XY, n’est pas circulaire. Les zones de resserrement 111 et les zones d’éloignement 112 présentent une distance à la pastille 200 respectivement plus faible et plus grande que toute autre zone de la paroi interne 110. Les zones de resserrement 111, tout comme les zones d’éloignement 112, sont au minimum au nombre de trois. On trouve de préférence ces zones de resserrement 111 et d’éloignement 112 dans un même plan transversal XY. Ces zones se prolongent typiquement selon l’axe longitudinal ZZ’ selon toute la hauteur de l’empilement de pastilles 200 et de la gaine 100. Selon un mode de réalisation préféré, la gaine 100 comprend autant de zones de resserrement 111 que de zones d’éloignement 112. Lors du gonflement de la pastille 200, le contact entre la pastille 200 et la gaine 100 se fait au niveau des zones de resserrement 111. Seule une faible surface de la paroi interne 110 de la gaine est donc au contact de la pastille. Dans une telle configuration, la gaine travaille plus en flexion et moins en traction par rapport à une gaine de l’art antérieur, ce qui est un facteur de réduction des contraintes dans la gaine 100. La réduction de l’interaction mécanique entre la gaine 100 et la pastille 200 permet en outre de limiter la déformation diamétrale de la gaine, la densité d’énergie de déformation de la gaine et le temps à rupture de la gaine, et d’améliorer la tenue de la gaine. On améliore donc les marges sur ces différents critères de sûreté couramment utilisés pour caractériser un élément combustible. On améliore donc les marges de fonctionnement du réacteur, ce qui permet de gagner en flexibilité et/ou en puissance maximale. Il est en outre à noter que la forme de la paroi interne de la gaine selon l’invention s’éloigne relativement peu d’une forme circulaire. Une forme trop éloignée d’un tracé circulaire, par exemple une forme elliptique, induirait des modifications et des perturbations importantes en termes d’écoulement du caloporteur et de refroidissement. En particulier, l’écoulement et donc le refroidissement pourraient être inhomogènes dans l’assemblage. Cela aurait de fortes répercussions sur les marges de fonctionnement du réacteur. La forme proposée ici constitue donc un bon compromis entre une gaine sensiblement cylindrique et une gaine présentant une forme autre. La gaine 100 est configurée de sorte que, sous l’effet de l’expansion de la pastille 100 contre les zones de resserrement 111, ces dernières s’éloignent de l’axe longitudinal ZZ’ tandis que les zones d’éloignement 112 s’en rapprochent. Le déplacement des zones d’éloignement permet de compenser celui des zones de resserrement, directement induit par le gonflement de la pastille 200. Cela permet d’éviter que la gaine subisse de trop grandes contraintes. Grâce à sa géométrie, la gaine 100 s’apparente finalement à un ressort permettant d’accommoder de façon flexible l’expansion de la pastille 200. La gaine 100 est d’ailleurs typiquement à base d’un alliage métallique. Du fait de la forme particulière de sa paroi interne, la gaine 100 présente une pluralité de creux et de sommets comprenant respectivement les zones d’éloignement 112 et les zones de resserrement 111. La gaine 100 et la pastille 200 définissent d’une part des cavités 150, délimitées par la pastille 200 et les creux de la gaine 100, et d’autre part des gorges 160, délimitées par la pastille 200 et les sommets de la gaine 100. Les cavités 150 et les gorges 160 constituent ainsi l’espace vide entre la pastille 200 et la gaine 100. Les gorges 160 sont destinées à être au moins partiellement fermées lors du gonflement de la pastille 200 jusqu’à contact avec les zones de resserrement 111. Les zones de resserrement 111 et les zones d’éloignement 112 sont de préférence placées en alternance autour de la pastille 200. Selon un exemple préférentiel, si l’on note N le nombre de zones de resserrement 111, ces dernières sont placées de façon symétrique autour de l’axe longitudinal ZZ’, selon une symétrie de rotation d’un angle d’une valeur de 2π/N. Il en est de préférence de même pour les zones d’éloignement 111. Une telle configuration assure une répartition symétrique des contraintes dans la gaine 100, ce qui évite une concentration des contraintes en un point ou une zone réduite de la gaine 100, ce qui aurait l’inconvénient de fragiliser cette dernière. L’intégrité de la gaine 100 est donc améliorée. La paroi interne 110 de la gaine 100 présente de façon avantageuse un profil continu. L’absence d’angle au sein d’un tel profil favorise la déformation de la gaine 100 pour accommoder l’expansion de la pastille. Les angles constituent de plus des zones de fragilité de la gaine 100 lors de sa déformation du fait de l’expansion de la pastille 200. Les supprimer permet de réduire encore les niveaux de contrainte au sein de la gaine 100 et d’en améliorer la résistance mécanique. Selon une alternative préférée, la paroi interne 110 présente un profil convexe sur tout son pourtour. Le rayon de courbure des zones de resserrement 111 est alors supérieur au rayon de courbure des zones d’éloignement 112. Une paroi ayant un profil convexe sur tout son pourtour permet de limiter les zones de fragilité de la gaine 100. Selon une autre alternative, la paroi interne 110 peut par exemple présenter une alternance de régions concaves et de régions convexes autour de la pastille 200. Les régions convexes s’étendent autour des zones de resserrement 111. Une telle forme convexe rend possible une réduction encore plus importante du travail en traction entre la gaine 100 et la pastille 200. Cela permet de diminuer encore les contraintes dans la gaine 100. Le rayon de courbure des régions convexes peut être dimensionné de sorte à favoriser le plus possible une interaction en flexion par rapport à une interaction en traction. Le profil de la paroi interne 110 de la gaine 100 dans le plan transversal XY peut être décrit plus précisément par l’intermédiaire de grandeurs dites jeu pastille-gaine et flèche. Ces deux grandeurs sont définies en tout point p de la paroi interne 110 de la gaine 100. Comme illustré à la , chaque point p est repéré autour de l’axe longitudinal ZZ’ par un angle θ exprimé en radians et compris entre 0 et 2π. On associe à ce point p un jeu pastille-gaine au point p j(θ) et une flèche au point p e(θ). Par convention, l’angle θ présente une valeur positive lorsqu’il est mesuré dans le sens anti-horaire, avec par exemple θ=0 au niveau de la direction X. Le jeu pastille-gaine est défini au point p comme la distance mesurée radialement autour de l’axe longitudinal ZZ’ entre la paroi externe 210 de la pastille 200 et le point p. Le jeu pastille-gaine est positif sur toute la plage 0≤θ De façon similaire, on définit le rayon interne R(θ) de la gaine 100 au point p comme la distance entre l’axe longitudinal ZZ’ et le point p. Dans le cas où la pastille est circulaire de rayon Rp, on a R(θ)-j(θ)=Rp. De façon similaire au jeu pastille-gaine moyen jmoy, on définit un rayon interne moyen Rmoy, moyenne du rayon interne R(θ) sur la plage 0≤θ Les zones de resserrement 111 se caractérisent chacune par le fait que le jeu pastille-gaine y soit inférieur ou égal à un premier jeu noté j1. j1 est la valeur maximale que peut prendre le jeu pastille-gaine j au niveau des zones de resserrement. Les figures 2A et 2B illustrent le cas où le jeu pastille-gaine au niveau des zones de resserrement 111 est égal à j1, mais il est entendu qu’il peut prendre des valeurs inférieures au moins en certaines des zones de resserrement 111. j1 est supérieur ou égal à 0 et de préférence strictement supérieur à 0 afin de préserver un jeu de fabrication utile lors de l’insertion des pastilles dans la gaine pour l’assemblage du crayon. j1 est par ailleurs de préférence inférieur à 0,085 mm pour un crayon REP standard afin de limiter l’espace vide entre la pastille 200 et la gaine 100 et ainsi limiter l’impact sur la température du combustible. De préférence, le jeu pastille-gaine est identique en chacune des zones de resserrement 111, comme en figures 2A et 2B. Le jeu pastille-gaine j(θ) admet dans ce cas autant de minima qu’il y a de zones de resserrement. De façon similaire, les zones d’éloignement 112 se caractérisent par un jeu pastille-gaine supérieur ou égal à un deuxième jeu noté j2. j2 est la valeur minimale que peut prendre le jeu pastille-gaine j au niveau des zones d’éloignement. Les figures 2A et 2B illustrent le cas où le jeu pastille-gaine au niveau des zones d’éloignement 112 est égal à j2, mais il est entendu qu’il peut prendre des valeurs supérieures au moins en certaines des zones d’éloignement 112. j2 est de préférence inférieur à 0,17 mm pour un REP standard afin là encore de limiter le volume vide entre la pastille 200 et la gaine 100. De préférence, le jeu pastille-gaine est identique en chacune des zones d’éloignement 112, comme en figures 2A et 2B. Le jeu pastille-gaine j(θ) admet dans ce cas autant de maxima qu’il y a de zones d’éloignement. Les valeurs j1 et j2 sont des valeurs visées de jeu pastille-gaine pour les zones de resserrement et d’éloignement. Comme cela a été précisé plus haut, on prévoit avantageusement que le jeu pastille-gaine soit effectivement égal à j1 au niveau des zones de resserrement 111 et à j2 au niveau des zones d’éloignement 112, comme illustré en . Il est cependant possible que l’on ait j j2 au niveau de certaines au moins des zones de resserrement 111. Par ailleurs, lorsque l’on décrit le mode de réalisation préféré dans lequel le jeu pastille-gaine est égal à j1 au niveau des zones de resserrement 111 et à j2 au niveau des zones d’éloignement 112, il s’entend que ces égalités s’entendent aux erreurs de fabrication près de la gaine 100 et de la pastille 200. Avantageusement, jmoy est sensiblement égal au jeu pastille-gaine que l’on aurait mesuré si la pastille 200 avait été entourée par une gaine cylindrique à base circulaire classique, dit jeu conventionnel et noté jconv. jconv est typiquement sensiblement égal à 0,085 mm pour les REP. Ainsi, pour les REP, on a typiquement, dans le cadre de la présente invention, jmoy=jconv=0,085 mm. j1 est alors avantageusement compris entre 0 et 0,085 mm, et j2 est avantageusement compris entre 0,085 mm et 0,170 mm. j1 peut ainsi être sensiblement égal à 0 mm et j2 sensiblement égal à 0,170 mm. Les valeurs de j1 et j2 se trouvent en dehors de la plage de tolérance de fabrication de la gaine 100. Cette condition est définie plus avant en référence à la flèche de la gaine. Le rayon interne moyen Rmoy est sensiblement égal à celui d’une gaine de l’état de la technique. Cela permet de préserver par rapport aux systèmes existants le volume libre du crayon et la surface de passage du caloporteur dans l’assemblage. En outre, le diamètre hydraulique de l’assemblage n’est que très légèrement modifié par rapport aux crayons de l’art antérieur. La illustre le fait que la paroi interne 110 de la gaine 100 se trouve alternativement de part et d’autre d’un tracé théorique (en pointillés) distant du jeu pastille-gaine moyen jmoy de la pastille 200. Si la pastille est circulaire, ce tracé est lui aussi circulaire et coïncide avec un cercle de rayon interne Rmoy autour de l’axe longitudinal ZZ’. La flèche e(θ) est définie au point p comme la distance mesurée radialement autour de l’axe longitudinal ZZ’ entre ce tracé théorique et ce point p de la paroi interne 110 de la gaine 100. Si la paroi interne 110 se trouve entre le tracé théorique et la pastille 200, la flèche e(θ) est négative. Si au contraire elle se trouve au-delà du tracé théorique, la flèche e(θ) est positive. La flèche est inférieure à une première flèche e1 au niveau des zones de resserrement 111 et supérieure à une deuxième flèche e2 au niveau des zones d’éloignement 112. Avantageusement, en valeurs absolues, ces valeurs minimale et maximale sont égales : e2=-e1=e0. De préférence, la flèche est identique en chacune des zones de resserrement 111. La flèche e(θ) admet dans ce cas autant de minima qu’il y a de zones d’éloignement. De la même façon, de préférence, la flèche est identique en chacune des zones d’éloignement 112. La flèche e(θ) admet dans ce cas autant de maxima qu’il y a de zones d’éloignement. Les valeurs de e1 et e2 se trouvent, comme j1 et j2, en dehors de la plage de tolérance de fabrication de la gaine 100. La tolérance de fabrication de la gaine est par exemple fixée à 1% du rayon interne/du diamètre d’une gaine au profil circulaire présentant un rayon interne moyen égal à celui de la gaine 100. e1 et e2 sont donc par exemple tous les deux supérieurs en valeurs absolues à 1% du rayon interne/du diamètre d’une telle gaine circulaire. Les zones de resserrement 111 et les zones d’éloignement 112 peuvent être ponctuelles dans le plan transversal XY ou bien, si le jeu et la flèche admettent des maxima/des minima sur une plage continue de valeurs de θ, correspondre à une portion non ponctuelle de cette paroi interne. Les fonctions jeu pastille-gaine et flèche suivent avantageusement des lois en sinus ou cosinus. En suivant ces lois, la paroi interne 110 de la gaine présente une continuité ainsi que des rayons de courbure particulièrement avantageux dans le cadre de l’invention. Il est entendu que, dans le cas où l’épaisseur e100 de la gaine 100 est constante, les caractéristiques de la géométrie de la paroi interne 110 de la gaine peuvent tout à fait être extrapolées à celles de la gaine 100 dans son ensemble. La illustre plus particulièrement un mode de réalisation dans lequel la gaine 100 comprend quatre zones de resserrement 111 et quatre zones d’éloignement 112. Ce mode de réalisation peut être qualifié de quadrifolié. Selon un exemple particulier de ce mode de réalisation, les zones de resserrement 111 sont placées de façon symétrique autour de l’axe longitudinal ZZ’, selon une symétrie de rotation de 90°. Il en est de préférence de même pour les zones d’éloignement 112. Une zone de resserrement 111 et une zone d’éloignement 112 adjacentes sont, dans ce mode de réalisation, de préférence séparées par une distance angulaire de 45° par rapport à l’axe longitudinal ZZ’ (exemple illustré à la ). Un exemple de fonction jeu pastille-gaine adapté au mode de réalisation quadrifolié est donné ci-dessous. Il est entendu cependant que toute fonction en sinus et/ou cosinus, et plus largement toute fonction continue, est très bien adaptée à ce mode de réalisation. Il est entendu que cette égalité s’entend comme « sensiblement égal », et que des tolérances de fabrication sont à prendre en compte. Il est envisageable que la gaine 100 présente un autre nombre de zones de resserrement et/ou de zones d’éloignement. La par exemple illustre un mode de réalisation dans lequel la gaine comprend trois zones de resserrement 111 et trois zones d’éloignement 112. Ce mode de réalisation peut être qualifié de trifolié. Selon un exemple particulier de ce mode de réalisation, les zones de resserrement 111 sont placées de façon symétrique autour de l’axe longitudinal ZZ’, selon une symétrie de rotation de 120°. Il en est de préférence de même pour les zones d’éloignement 112. Une zone de resserrement 111 et une zone d’éloignement 112 adjacentes sont, dans ce mode de réalisation, de préférence séparées par une distance angulaire de 60°par rapport à l’axe longitudinal ZZ’. Un exemple de fonction jeu pastille-gaine adapté au mode de réalisation trifolié est donné ci-dessous. Là encore, il est entendu que toute fonction en sinus et/ou cosinus, et plus largement toute fonction continue, est très bien adaptée à ce mode de réalisation. Là aussi, il est entendu que cette égalité s’entend comme « sensiblement égal », et que des tolérances de fabrication sont à prendre en compte. Selon un autre mode de réalisation avantageux, la gaine 100 présente six zones d’éloignement et six zones de resserrement (mode de réalisation hexafolié). La gaine 100 selon le mode de réalisation « quadrifolié » de l’invention est particulièrement bien adapté aux supportages ressorts-bossettes habituellement utilisés dans les assemblages combustibles de type REP, comme il peut être remarqué sur la . Les assemblages de réacteurs de type REP comprennent en effet typiquement une grille 400 présentant un motif élémentaire 410 carré (assemblage à pas carré). Des crayons à combustibles 1 sont insérés au travers de la grille 400, chacun dans un motif élémentaire 410. La gaine 100 entourant l’un de ces crayons 1 est typiquement maintenue à différentes hauteurs par des ressorts et/ou bossettes 450 au niveau de chacun des côtés 411 du profil du motif élémentaire 410. Comme illustré à la , il est avantageux de réaliser ces maintiens au niveau des zones de resserrement 111. Associer une gaine quadrifoliée à un assemblage à pas carré et faire correspondre les points de maintien aux zones de resserrement 111 de la gaine 100 permet un meilleur maintien du crayon 1 et une meilleure répartition des contraintes au sein de la gaine 100. D’autres associations sont également envisageables. Les modes de réalisation trifolié et hexafolié s’adaptent par exemple très bien, de par la forme des gaines, à un assemblage à pas triangulaire. Un assemblage de ce type présente des crayons 1 disposés selon un pas triangulaire et typiquement séparés par des fils espaceurs. Le crayon décrit ci-dessus est destiné à tout type de réacteurs nucléaires, électrogènes, expérimentaux, les réacteurs à eau pressurisée (REP), les réacteurs à eau bouillante (REB) ou encore les réacteurs à neutrons rapides (RNR). Pour certains de ces réacteurs, notamment les réacteurs RNR, les crayons peuvent également être désignés aiguilles. Au vu de la description qui précède, il apparaît clairement que l’invention propose un crayon combustible permettant d’améliorer les performances en termes de flexibilité et de puissance d’un réacteur en fonctionnement normal, mais également de limiter les dommages en fonctionnement incidentel ou accidentel. Il apparaît également que la solution décrite est parfaitement compatible avec les standards de l’industrie (forme des pastilles, fixation ressorts-bossettes, assemblage…). L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l’invention. Crayon (1) de combustible nucléaire s’étendant principalement selon un axe longitudinal (ZZ’), comprenant une pluralité de pastilles (200) de combustible nucléaire empilées les unes sur les autres selon l’axe longitudinal (ZZ’), la pluralité de pastilles (200) présentant une paroi externe (210), et une gaine (100) entourant la pluralité de pastilles (200), la gaine présentant une paroi interne (110), dans lequel, en tout point p de la paroi interne (110) de la gaine (100) repéré par un angle θ, avec 0≤θ≤2π, autour de l’axe longitudinal (ZZ’), la distance radiale mesurée radialement depuis l’axe longitudinal (ZZ’) entre la paroi externe (210) de la pluralité de pastilles (200) et le point p définit un jeu pastille-gaine j(θ), caractérisé en ce que la paroi interne (110) présente au moins trois premières zones, dites zones de resserrement (111), présentant chacune un jeu pastille-gaine inférieur ou égal à un premier jeu j1, et au moins trois deuxièmes zones, dites zones d’éloignement (112), présentant chacune un jeu pastille-gaine supérieur ou égal à un deuxième jeu j2, avec 0 Crayon (1) selon la revendication précédente dans lequel 0 Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la gaine (100) est configurée pour se déformer de sorte à accommoder une expansion radiale de l’empilement de pastilles (200), les zones de resserrement (111) et les zones d’éloignement (112) étant configurées pour respectivement s’éloigner et se rapprocher de l’axe longitudinal (ZZ’) sous l’action de l’expansion. Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, sous l’effet d’une expansion radiale des pastilles (200), les zones de resserrement (111) et les zones d’éloignement (112) sont configurées pour se déformer en traction entre 0,1 et 10 fois la déformation en flexion, de préférence de sorte pour se déformer en traction entre 0,5 et 5 fois la déformation en flexion. Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier jeu pastille-gaine j1 est strictement inférieur à 0,085 mm et de préférence inférieur ou égal à 0,0595 mm. Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le deuxième jeu pastille-gaine j2 est strictement supérieur à 0,085 mm et de préférence supérieur ou égal à 0,1105 mm. Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les zones de resserrement (111) et les zones d’éloignement (112) sont disposées en alternance autour de l’axe longitudinal (ZZ’). Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la gaine (100) présente une hauteur dite hauteur de gaine selon l’axe longitudinal (ZZ’) et présente un profil constant le long de l’axe longitudinal (ZZ’) sur au moins 50% de sa hauteur de gaine, de préférence sur au moins 80% de sa hauteur de gaine. Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les zones d’éloignement (112) et les zones de resserrement (111) présentent un profil sinusoïdal autour de l’axe longitudinal (ZZ’). Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la paroi interne (110) de la gaine (100) présente trois zones de resserrement (111) et trois zones d’éloignement (112). Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel la paroi interne (110) de la gaine (100) présente quatre zones de resserrement (111) et quatre zones d’éloignement (112). Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les zones d’éloignement (112) sont réparties de manière régulière autour de l’axe longitudinal (ZZ’). Crayon (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, en tout point p de la paroi interne (110) de la gaine (100), j(θ) = jmoy + e(θ), jmoy étant la moyenne du jeu pastille-gaine j(θ) sur la plage 0≤θ≤2π, e(θ) étant la distance mesurée radialement depuis l’axe longitudinal (ZZ’) entre un point distant du jeu pastille-gaine moyen jmoy de la paroi externe (210) et le point p et e(θ) étant nommé flèche de la gaine, avec 0,075 mm ≤ jmoy ≤ 0,095 mm. Crayon (1) selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 10 dans lequel e(θ) est sensiblement égal à e0*cos(3θ), avec e0=jmoy-j1. Crayon (1) selon la revendication 13 en combinaison avec la revendication 11 dans lequel e(θ) est sensiblement égal à e0*cos(4θ), avec e0=jmoy-j1. Assemblage pour réacteur nucléaire, comprenant des crayons (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un corps à l’intérieur duquel les crayons sont disposés sous forme d’un faisceau. Réacteur nucléaire comprenant un cœur à l’intérieur duquel sont disposés des assemblages selon la revendication précédente.