BURNABLE POISON PIN FOR THE CONTROL OF A NUCLEAR REACTOR

Abstract: 1. Rod of consumable material for controlling a nuclear reactor, consisting of an outer tubular sheath (1) closed by a plug (6, 10) at each of its two ends, and comprising an inner axial tube (2) forming an annular space in which the consumable materials (3) are arranged in the form of tubes or annular pellets, characterised in that, over at least part of the length of the rod, the consumable material (3) is held axially in place by at least one stop consisting of a deformation (8, 9, 15) of the walls of the annular space, leading to a local reduction in the cross-section of the latter.

Description: "Crayon de matériau consommable pour le pilotage d'un réacteur nucléaire" La présente invention concerne un crayon de natériau consomma- bln destine au pilotage. dtun réacteur nucléaire, et s'applique plus particulièrement, à titre d'exemple, aux crayons dits "de poison consommable". De façon courante le combustible disposé dans le coeur d'un réacteur nucléaire est contenu dans des gaines allongées habituellement appelées "crayons", eux-mêmes regroupés parallèlement en des assemblages manipules en bloc pendant les ope rat ions de chargement ou de de chargement du coeur. Dans ces assemblages, où les crayons sont maintenus par des grilles entretoises, des emplacements vides sont réserves pour recevoir des organes de meme forme générale que les crayons combustibles, mais qui peuvent être introduits à la demande dans les assemblages et parmi les crayons combustibles selon les nécessités de la conduite du réacteur. Il s'agit là par exemple de sources neutroniques utilises au démarrage pour amorcer les réactions nucléaires, ou encore de produits absorbants qui, disposés sélectivement en certains emplacements du coeur, permettent de réduire la réactivité initiale et facilitent le pilotage. Le produit absorbant est le plus souvent du bore dont l'un des isotopes, irradié par des neutrons, se transforme en lithium avec dégagement gazeux d'hélium, si bien que la capacité dtabsorption diminue progres sivement. Dans les crayons connus le poison consommable se présente géné- ralement sous forme d'éléments tubulaires en verre boraté, empilés entre une gaine extérieure et un tube interne, réalisés l'un et l'autre en acier inoxydable ou en-alliage de zirconium. Les éléments empiles ne remplissent d'ailleurs qu'une partie du volume interne de la gaine, de façon à réser- ver une chambre d'expansion pour les gaz dégages pendant la réaction. Dans ces crayons de type connu les éléments empiles sont maintenus en position dans la gaine, soit à la partie inférieure en bute sur le bouchon infé- rieur, soit à la partie supérieure en butée sur le bouchon supérieur avec ou sans interposition d'une entretoise, au moyen de ressorts à boudin. Mais l'utilisation de ressorts pose des problèmes importants. Lors du montage en rabrication par exemple du ou des tubes de verre bora té, certains de ceux-ci peuvent se briser, par exemple si l'effort de pression exerce par la ressort est trop important. De même Si le tarage du ressort est insuffisant les éléments empiles ne sont pas suffisamment tenus, ce qui présente des risques lors des opérations de manipulation ou en cours de fonctionnement dans le coeur. Enfin, il est difficile d'obtenu nir des ressorts satisfaisant aux exigences de comportement sous irradia tion, et en particulier résistant aux phénomènes de relaxation dans ces conditions de fonctionnement. L'invention permet dtéviter les inconvénients dus à l'utilisa tion de ressorts, et permet en outre de mieux adapter la répartition du produit donsommable dans le crayon aux nécessites de son action. L'invention stapplique donc à un crayon de matériau consommable pour le pilotage alun réacteur nucléaire, constitue par une gaine exté rieure fermée par un bouchon à chacune de ses deux extrémités, et compor tant un tube axial interne formant un espace annulaire dans lequel sont disposés les matériaux consommables sous forme de tubes ou de pastilles annulaires ; selon l'invention, sur au moins une partie de la longueur du crayon, le matériau consommable est maintenu en place axialement par au moins une butée constituée par une déformation des parois de l'espace an nulaire,conduisant à une réduction locale de la section de celui-ci. L'invention sera mieux comprise en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexes. Les figures 1 et 2 montrent, dans un premier mode de réalisation, deux crayons réalisés selon l'invention, respectivement avec le matériau consommable dispose en bout ou dans une partie plus centrale du crayon. Les figur s 3 et 4 montrent, dans les mêmes conditions, une va riante de réalisation. On verra sur les figures 1 et 2 que le crayon est constitué de façon usuelle par une gaine extérieure i en acier inoxydable ou en alliage de zirconium, avec un tube entretoise intérieur central 2, également en acier inoxydable ou en alliage de zirconium. Le materiau absorbant consom mable 3 du type verre boraté ou tout autre matériau susceptible de jouer le meme rôle, est disposé dans espace annulaire entre les tubes 1 et 2, sous forme d'un tube continu extrudé ou usiné, ou sous forme d'un empile ment de pastilles annulaires. Dans la disposition selon la figure 1, le produit 3 est bloqué en translation axiale entre un épaulement 5 du bouchon infericur 6, et une de'formation 7 obtenue par cxpansion locale du tube interne 2. Sur la figu re 2 le matériau est bloque entre deux deformations 8 et 9 du tube 2. Bien entendu ces deformations 7, 8 ou 9, ainsi que la mise en place des bouchons ttextrémité 6 et 10, sont réalisés avant ou après la mise en place du matériau 3, selon le processus utilise pour le garnissage du crayon. On pourra tout dtabord noter que l'on a ainsi réalisé ltimmo- bilisation du matériau 3 dans le crayon sans utiliser de ressorts dont la tenue en service sous irradiation est souvent mal connue. On notera en outre que, dans le cas de la figure 2, on est devenu maître de la position axiale du matériau 3 sur la hauteur de crayon, sans encombrer et donc sans limiter par des volumes morts les espaces constituant la ou les chambres d'expansion des gaz dégagés. On pourrait d'ailleurs aussi prévoir, dans la partie basse du tube 2, quelques orifices 12 permettant un équilibrage entre les chambres dtexpansion 13 et 14 de part et d'autre du matériau 3, par l'intermédiaire du tube interne 2. Le choix de la position axiale du matériau peut entre utile pour mieux moduler son action absorbante, et lton pourrait aussi concevoir de fractionner la masse de ce matériau entre plusieurs zones séparées par des déformations analogues du tube 3, et par des chambres d'expansion in termediaires, celles-ci pouvant alors encore être mises en équilibre par quelques orifices dans la paroi du tube 2. On retrouvera sur les figures 3 et 4 une disposition tout-à-fait analogue respectivement aux figures i et 2, mais ici le blocage axial du matériau 3 est obtenu Fr des déformations locales 15 de la gaine extérieure 1, obtenues par exemple par pincement ou par roulage de celle-ci. Bien entendu 11 invention n'est pas strictement limitée aux modes de réalisation qui viennent dtêtre décrits à titre dl exemples, mais elle couvre également les réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes d'exécution, ou par l'utilisation de moyens équivalents. On pourrait ainsi facilement concevoir que le blocage axial du matériau 3 soit obtenu à la fois par une déformation locale d'expansion du tube intérieur 2 comme sur les figures 1 et 2, et par une déformation de pincement de la gaine extérieure 1 comme sur les figures 3 et 4. L'invention stappliquerait egalement de la même façon pour certains types de crayon dans lesquels on a prévu un passage libre par le tube intérieur 2, ceci étant obtenu de façon courante en prévoyant également des canaux axiaux correspondants dans les deux bouchons d'extrémité. Enfin 11 invention n1 est pas limitée aux crayons destinés à recevoir des matériaux constituant un poison consommable, mais elle s'ap- pliquerait aussi de la même façon pour des crayons destinés à recevoir des sources neutroniques primaires ou secondaires telles quson les utilise lors du démarrage d'un réacteur

Claims: REVENDICATIONS 1.- Crayon de matériau consommable pour le pilotage d'un réacteur nucléaire, constitué par une gaine tubulaire externe (1) fermée par un bouchon (6, 10) à chacune de ses deux extrémités, et comportant un tube axial interne (2) formant un espace annulaire dans lequel sont disposés les matériaux consommables (3) sous forme de tubes ou de pastilles annulaires, caractérisé par le fait que sur au moins une partie de la longueur du crayon, le matériau consommable (3) est maintenu en place axialement par au moins une butée constituée par une déformation (8, 9, 15) des parois de l'espace annulaire, conduisant à une réduction locale de la section de celui-ci. 2.- Crayon selon revendication 1, caractérisé par le fait que la réduction locale de l'espace annulaire est obtenue par expansion locale (8, 9) du tube intérieur (2). 3.- Crayon selon revendication 1, caractérisé par le fait que la réduction locale de espace annulaire est obtenue par écrasement local (15) de la gaine extérieure (1). 4.- Crayon selon revendication 1, caractérisé par le fait que la réduction locale de la section de l'espace annulaire est obtenue à la fois par expansion locale (8,9) du tube intérieur (2) et par écrasement local (15) de la gaine extérieure (1).

Inventors: DECARSIN, MICHEL
Applicants: FRAMATOME
Application year: 1980
Main classification: G21C7
IPC codes: G21C7