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"Dispositif d'extension de Ruide de chaussette pour centrale nucléaire.
La présente invention est relative ä un dispositif d'obturation en forme de manchon, et plus particu1ièrement ä un dispositif d'extension de guide de chaussette pour les centrales nucléaires.
Dans une cuve traditionnelle de reacteur ä eau sous pression, une plaque de support de coeur horizontale s'étend dans la partie inferieure de cette cuve, la face supérieure de cette plaque supportant un grand nombre d'assemblages combustibles comportant chacun un pied d'assemblage. Le pied d'assemblage comporte une plate-forme horizontale et des pieds espacés qui s'étendent vers le bas depuis cette plate-forme et qui reposent sur la plaque de coeur inférieure.
On utilise un certain nombre d'instruments de mesure pour assurer la sécurité et pour permettre un contröle approprié de la réaction nucleaire. Parmi d'autres mesures une représentation du flux des neutrons est créée périodiquement, par exemple tous les 28 jours, en utilisant des résultats rassembles par des détecteurs de flux de neutrons qui sont déplacés ä travers un certain nombre d'assemblages combustibles choisis. Pour guider les détecteurs de flux durant leur déplacement vertical périodique, parallelement ä la dimension longitudinale des barres de combustible des assemblages combustibles. des tubes en acier inoxydable, connus sous le nom de chaussettes pour flux, s'étendent ä travers la base de la cuve du réacteur et dans les assemblages combustibles choisis.
Des canaux verticaux alignes sont prévus dans la paroi de la cuve du réacteur, dans la plaque de support de coeur inferieure. ainsi que dans la plate-forme du pied d'assemblage de chaque assemblage combustible choisi, en vue de recevoir la chaussette qui s'étend ainsi verticalement depuis l'extérieur de la cuve du réacteur ä travers les passages
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alignés vers le haut de l'assemblage combustible. Le détecteur de flux est introduit dans la chaussette et déplacé dans celle-ci le long de l'assemblage combustible, tandis que le flux décelé est enregistré. Durant le rechargement en combustible, les chaussettes sont retirées de la cuve du réacteur et ensuite. réintroduites dans les assemblages combustibles neufs ou frais.
Pour guider, supporter et stabiliser la chaussette de façon appropriée dans le passage vertical la recevant de la plaque de support de coeur inferieure, on a installé, au-dessus de la plaque de support de coeur inférieure, un guide de chaussette qui est essentiellement un élément en forme de manchon rigide s'élevant depuis la face supérieure de la plaque de support de coeur inférieure, en direction verticale, vers la plate-forme du pied d'assemblage de l'assemblage combustible associe, la chaussette pouvant glisser dans ce guide. L'extrémité terminale supérieure du guide de chaussette se situe à une distance appréciable de la face inférieure de la plate-forme du pied d'assemblage pour empecher tout contact d'aboutement quelconque entre le guide de chaussette et le pied susdit.
Un tel contact, en raison de la construction rigide ä la fois du guide de chaussette et de la plate-forme du pied d'assemblage, influencerait de façon néfaste la mise en place stable du pied d'assemblage que l'on essaie d'assurer par un contact entre la face inférieure des branches du pied d'assemblage et la face supérieure de la plaque de support de coeur inférieure.
Du fait de l'écartement dont il est question ci-dessus entre le guide de chaussette et la surface inférieure de la plate-forme du pied d'assemblage, la portion de chaussette qui franchit cette distance est, en l'absence d'agencements supplémentaires formant chemises ou enveloppes, directement exposée au courant de fluide caloporteur existant dans la cuve du réacteur. Comme une turbulence considerable du fluide caloporteur existe durant le fonctionnement du réacteur dans la région comprise entre la surface supérieure de la plaque de support de coeur et la surface inferieure des plateformes des pieds d'assemblage des assemblages combustibles. une telle turbulence pourrait provoquer des vibrations indésirables et créer une usure des chaussettes.
Ces phénomènes sont
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renforces par le fait que, en l'absence d'un agencement formant écran, le fluide caloporteur circulant de bas en haut ä travers le canal de chaussette existant dans la plaque de support de coeur et dans le guide de chaussette n'a pas un parcours de circulation bien défini menant au passage de chaussette existant dans la plate-forme du pied d'assemblage.
Un but principal de l'invention est de prévoir un dispositif d'obturation en forme de manchon, en particulier un dispositif d'extension de guide de chaussette, qui entoure la chaussette pour la protegeer, en particulier dans la zone comprise entre l'extrémité supérieure du guide de chaussette monte rigidement et la surface inférieure de la plate-forme du pied des assemblages combustibles, ce dispositif d'extension protégeant de façon efficace la chaussette de tous cotes vis-à-vis. d'une exposition au courant de fluide caloporteur.
¯et coopérant à obturation avec la surface inférieure de la plate-forme du pied d'assemblage, en entourant à obturation une partie inférieure du guide de chaussette audessus de la plaque de coeur, sans exiger de montages ä glissement étroit entre les pièces et en permettant de grandes tolérances de fabrication.
Ces buts et d'autres, qui apparaltront au fur et ä mesure du développement de la description suivante, sont atteints par l'invention, suivant laquelle, en résumé, un dispositif d'extension présentant un axe de symétrie longitudinal est destiné ä être installe coaxialement sur un guide de chaussette qui est monté sur une plaque de support de coeur inférieure d'une cuve de réacteur nucléaire et qui est orienté vers la surface inférieure d'une pied d'assemblage faisant partie d'un assemblage combustible, en se terminant ä distance de cette surface, ce guide étant supporté sur la surface supérieure de la plaque de support de coeur inférieure, est caractérisé par un adaptateur inférieur destiné ä entourer le guide de chaussette suivant une partie inférieure de la longueur de celui-ci.
adjacente ä la face supérieure de la plaque de support de coeur inférieure, et par un adaptateur superieur qui est mobile axialement par rapport ä l'adaptateur inférieur et qui est destiné ä entourer le guide de chaussette suivant une partie superieure de la longueur de celui-ci.
L'adaptateur superieur présente un passage axial et comporte
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une ouverture terminale délimitée par une face radiale annulaire externe destinée ä entrer en contact face ä face avec la surface inférieure du pied d'assemblage. Le dispositif d'extension comporte en outre un soufflet élastique, d'allure générale cylindrique, compressible axialement, agencé entre l'adaptateur inférieur et l'adaptateur supérieur, d'une manière générale en alignement axial avec ces adaptateurs, en etant fixé à obturation ä ceux-ci. Le soufflet est comprimé dans une plus ou moins grande mesure par les adaptateurs inferieur et supérieur suivant les distances axiales entre ceux-ci.
A l'etat installé du dispositif d'extension, le soufflet est comprimé et pousse la face radiale annulaire de l'adaptateur supérieur en contact d'obturation avec la surface inférieure du pied d'assemblage. Un agencement d'obturation circonférentiel est prévu sur l'adaptateur inférieur en vue d'entourer à obturation le guide de chaussette à l'état installé du dispositif d'extension.
L'invention apparaltra plus clairement ä la lecture de la description détaillée suivante donnée avec référence aux dessins annexés, qui sont présentés à titre d'exemples seulement.
La Figure 1 est une vue en élévation partielle schématique en coupe d'une partie d'une cuve de réacteur comportant l'invention.
La Figure 2 est une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation préférée de l'invention, illustrée ä une échelle plus grande que celle de la Figure 1.
La Figure 3 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de réalisation de l'invention, illustrée A une échelle plus grande que celle de la Figure 1.
Si on prend la Figure 1 en considération, un réacteur ä eau sous pression (qui n'est pas illustré de façon détaillée) comporte une paroi extreme inferieure hémisphérique 1 et soutient une plaque de support de coeur horizontale 2 sur la surface supérieure 3 de laquelle sont supportés des assemblages combustibles, dont l'un seulement est illustré et est désigné d'une manière générale par 4.
L'assemblage combustible 4 comprend une série de barres de combustible 5 supportées, ä leur extrémité inférieure, par un pied d'assemblage désigné d'une maniere generale par 6. Ce
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pied 6 comprend une plate-forme horizontale 7 présentant une base ou surface inférieure 8, ainsi que des pieds espaces qui s'étendent vers le bas depuis la plate-forme 7 et reposent sur la surface supérieure 3 de la plaque de support de coeur inférieure 2, en soutenant ainsi l'assemblage combustible 4 tout entier en position verticale.
A travers des passages verticaux, alignés dans la direction axiale 10, 11 et 12, prévus respectivement dans la paroi 1 du réacteur, dans la plaque de support de coeur inférieure 2. et dans la plate-forme 7, s'étend une chaussette 13 qui est constituée par un tube fin en acier inoxydable atteignant la partie supérieure de l'assemblage combustible 4, A son extrémité supérieure, et faisant saillie hors de la paroi 1 du réacteur en direction descendante, pour etre associe ä des instruments de mesure non représentés. La chaussette 13 sert ä guider intérieurement une sonde (qui n'est pas non plus représentée) se déplaçant verticalement suivant la longueur de l'assemblage combustible 4 pour déceler le flux de neutrons.
La chaussette 13 est déplacée axialement pour sortir de l'assemblage combustible durant le rechargement d'assemblages et elle est ensuite réintroduite dans l'assemblage combustible neuf ou frais. Dans la zone comprise entre la paroi 1 du réacteur et la plaque de support de coeur inférieure 2, la chaussette 13 est entourée par une structure de manchon installée en permanence 14, dont les éléments de fixation et les parties constitutives assurant le guidage de la chaussette sont désignés par 14a.
Un guide de chaussette 15. constitue par une longue pièce en forme de manchon est introduit dans l'extrémité supérieure du passage 11 de la plaque de coeur inférieure 2 et s'étend verticalement vers le haut, en alignement avec le passage 12 prevu dans la plate-forme 7 du pied d'assemblage. Le guide de chaussette 15 est maintenu rigidement, par exemple par une connexion serrée à pas de vis. dans la plaque de support de coeur 2. Le guide de chaussette 15 sert de guide de glissement, ainsi que pour le positionnement et la stabilisation de la chaussette 13. Au-dessus de la plate-forme 7 du pied d'assemblage, la chaussette 13 est introduite dans un tube ä instruments 16 qui s'étend vers le
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haut depuis la plate-forme 7 et constitue une partie permanente de l'assemblage combustible 4.
Sur le guide de chaussette 15, est monte un dispositif d'extension de guide de chaussette, qui n'est illustre que symboliquement et est désigné d'une manière générale par 17, ce dispositif ayant pour but particulier de créer un bouclier autour de la chaussette 13 dans la zone se situant entre le haut du guide de chaussette 15 et la surface inférieure 8 de la plate-forme 7.
Le dispositif d'extension 17 du guide de chaussette constitue une premiere forme de réalisation préférée de l'invention, que l'on décrira ci-après de façon détaillée avec reference ä la Figure 2, où le dispositif d'extension 17 est illustré dans sa position installée.
Ce dispositif d'extension 17 présente un axe longitudinal de symétrie A et comprend un adaptateur inférieur 18 présentant un flasque 19, et un adaptateur superieur designe d'une maniere générale par 20, qui se trouve ä l'ecart, en direction verticale, de l'adaptateur inférieur 18, en se trouvant d'une façon generale en alignement avec celui-ci. L'adaptateur supérieur 20 comporte un chapeau creux 21 présentant un épaulement terminal radial intérieur 21a et comportant un passage 22 destiné ä entourer étroitement la chaussette 13 (non illustré sur la Figure 2), ainsi qu'un manchon 23 formé d'une piece avec lui ou soudé, présentant un flasque 24 s'etendant radialement vers l'intérieur, présentant une configuration évasée vers le bas en 25 et une zone de contact annulaire étroite 25a.
Un soufflet cylindrique 26 d'une configuration fermée suivant sa circonférence est soudé d'une manière assurant l'obturation, ä sa partie supérieure, à une face inférieure radiale du manchon 23 et il est, à sa base, soudé de façon à assurer l'obturation ä une face superieure radiale du flasque 19 de l'adaptateur inférieur 18. Le soufflet 26 est deformable élastiquement dans plusieurs directions et il peut, par exemple, être fait en acier inoxydable NO 316.
A l'interieur du soufflet 26 et coaxialement avec lui, se trouve une bague de retenue désignée d'une manibre générale par 27, qui présente une face radiale
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terminale supérieure 31a. A peu près les deux tiers inferieurs de la longueur de la bague de retenue 27 sont fendus pour former une série de branches 28, qui sont élastiques dans le sens radial et qui sont agencées circonférentiellement, chacune de ces branches comportant une saillie inférieure 29 s'etendant vers l'intérieur.
La bague de retenue 27 comporte régalement à sa base, ä peu près à 1'endroit de la position en direction axiale des saillies 29 des branches, des segments annulaires 30 s'étendant radialement vers l'exterieur. Au sommet de la bague de retenue 27, est prévu un flasque 31 s'étendant radialement vers l'extérieur.
La bague de retenue 27 se trouve, ä sa partie inférieure, en contact de stabilisation avec la surface interne de l'adaptateur inferieur 18 grâce aux segments annulaires 30. A sa partie superieure, la bague de retenue 27 se trouve en contact circonférentiel avec la manchon enveloppant 23 de l'adaptateur supérieur 20. Le contact circonférentiel entre le manchon 23 et la bague de retenue 27 se fait le long de la zone de contact annulaire étroite 25a. Un tel contact suivant une petite zone permet un mouvement de basculement de l'adaptateur supérieur 20 par rapport à la bague de retenue 27 autour d'un. axe. transversal à l'axe de symetrie longitudinal A du dispositif d'extension, pour des raisons qui apparaltront de la description ultérieure.
Une cooperation entre une face radiale inférieure du flasque 31 de la bague de retenue 27 et une face radiale superieure du flasque 24 du manchon 23 faisant partie de l'adaptateur supérieur 20 limite un déplacement axial, orienté vers l'exterieur, de l'adaptateur supérieur 20 sur la bague de retenue 27 dans le cas d'une poussée par le soufflet 26.
Le soufflet cylindrique 26 est entouré ä l'ecart et totalement par un ecran cylindrique 32 qui est fixé, à sa partie inférieure, ä l'adaptateur inférieur 18 et qui presente un sommet ouvert ä travers lequel peut saillir le manchon 23 de l'adaptateur supérieur 20.
Le dispositif d'extension 17 du guide de chaussette est installé sur le guide de chaussette 15
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préalablement fixé ä la plaque de support de coeur inférieure 2 depuis le dessus, en l'absence de l'assemblage combustible 4. A
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cet effet, le dispositif d'extension 17 est guidé vers le bas de manière que la partie supérieure d'allure conique du guide de chaussette 15 soit introduite dans l'ouverture formée par la partie inférieure de la bague de retenue 27 et soit glissée vers le bas jusqu'ä ce que les saillies 29 des diverses branches 28 s'adaptent ä ressort dans une rainure circonférentielle inférieure 33 du guide de chaussette 15. De cette manière, la bague de retenue 27 est immobilisee axialement sur le guide de chaussette 15 qui s'adapte étroitement dans cette bague de retenue 27.
En l'absence de l'assemblage combustible 4, le soufflet sollicité 26 pousse le manchon 23 de l'adaptateur superieur 20 en contact d'aboutement avec le flasque 31 de la bague de retenue 27 et, en meine temps le soufflet 26 pousse l'adaptateur 18 vers le bas de manière que sa face inférieure radiale annulaire lisse 18a, entourant le guide de chaussette 15 se trouve en contact annulaire avec la surface supérieure 3 de la plaque de support de coeur 2.
L'assemblage combustible 4 est descendu sur la plaque de support de coeur 2 de manière que le passage 12 de la plate-forme 7 du pied d'assemblage se trouve en alignement avec la passage 22 de l'adaptateur superieur 20 du dispositif d'extension 17. La longueur du dispositif d'extension 17 est prévue de maniere que, avant que les pieds 9 du pied d'assemblage 6 de l'assemblage combustible entrent en contact avec la face supérieure 3 de la plaque de support de coeur 2, la zone superficielle radiale annulaire supérieure 34 du chapeau 31 entre en contact avec la face inférieure 8 de la plate-forme 7 du pied d'assemblage, et que, lorsque l'assemblage combustible 4 continue à se déplacer vers le bas, le soufflet 26 soit comprimé du fait de l'adaptateur supérieur 20 se déplaçant vers le bas, qui amène une force résiliente accrue, orientée vers le bas,
du soufflet 26 ä s'exercer vers le bas sur l'adaptateur inferieur 18 et vers le haut sur l'adaptateur superieur 20. Comme l'adaptateur inférieur 18 est libre de glisser axialement, le long des segments annulaires 30 prévus sur la partie inférieure de la bague de retenue 27, aucune force élastique n'est reprise par la bague de retenue 27 ; ces forces sont appliquées axialement vers le bas sur l'adaptateur inférieur 18, en pressant celui-ci en contact avec la face supérieure 3 de la plaque de support 2.
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Le dispositif d'extension 17 est pret ä l'utilisation lorsque le pied d'assemblage 7 de l'assemblage combustible prend sa position supportée sur la plaque de support de coeur 2, de la façon illustrée par la Figure 1.
L'adaptateur supérieur 20, en raison en particulier de la zone de contact annulaire 25a, qui est assez étroite, entre le manchon 23 et la face exterieure de la bague de retenue 27, est capable de réaliser un mouvement de basculement leger autour d'un axe perpendiculaire ä l'axe de symétrie longitudinal A du dispositif d'extension, ce qui est aisément permis par le soufflet élastique 26.
Du fait de ce mouvement de basculement, toute deviation quelconque par rapport ä un parallélisme strict entre la face inferieure 8 de la plate-forme 7 du pied d'assemblage et la face supérieure 3 de la plaque de support de coeur 3 et/ou entre la face annulaire radiale supérieure 34 de l'adaptateur supérieur 20 et la face annulaire inferieure 18a de l'adaptateur inferieur 18 est compensée et, de la sorte, des contacts d'obturation face ä face entre l'adaptateur superieur 20 et la plate-forme 7, ainsi qu'entre l'adaptateur inferieur 18 et la plaque de support de coeur 2 sont assures.
En raison de la construction du soufflet et du contact d'obturation décrit ci-dessus du dispositif d'extension 17 avec le pied d'assemblage inferieur 7 et la plaque de support de coeur 2, l'intérieur du dispositif d'extension 17 est ferme par rapport à l'ambiance environnante, c'est-à-dire la zone existant entre la plaque de support de coeur 2 et la plate-forme 7 du pied d'assemblage inferieur 6, sans nécessiter de parties du dispositif d'extension s'adaptant de façon précise et glissant l'une par rapport ä l'autre.
En outre, du fait de son contact d'obturation avec la face inférieure 8 de la plate-forme 7 du pied d'assemblage, le chapeau 21 de l'adaptateur supérieur 20 obture le passage 12 existant dans la plate-forme 7 du pied d'assemblage par rapport à l'environnement et, du fait de sa surface conique exterieure, s'amincissant vers le haut, il permet ä l'eau de réfrigération de s'introduire dans le passage 35 de la plate-forme, situe au voisinage du passage 12 de la chaussette.
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De la sorte, le dispositif d'extension 17 de la chaussette protège suffisamment la chaussette 15 des turbulences de circulation du réfrigérant dans la zone comprise entre l'extrémité supérieure du guide 15 de chaussette et la surface inférieure 8 de la plate-forme 7 du pied d'assemblage, et régalement dans le passage 12 et dans le tube à instruments adjacent 16. En obturant cette zone, le dispositif d'extension 17 définit un parcours de circulation continu à travers la construction de manchon (colonne à instruments) 14, le passage 11 et le tube ä instruments 16. Du fait d'un orifice (non représenté) se situant ä la partie supérieure du tube ä instruments 16, on obtient une circulation réduite à travers ce parcours de circulation, ce qui, ä son tour a pour résultat des forces plus faibles, ce qui réduit de la sorte leur effets provoquant des vibrations.
L'ecran cylindrique 32 entourant le soufflet 26 protège celui-ci des turbulences de circulation qui peuvent provoquer des vibrations de ce soufflet, et en outre il peut etre utilisé, du fait de la cooperation de son bord supérieur 36 avec la face inférieure 37 du manchon 23, pour limiter un déplacement glissant axial descendant de l'adaptateur supérieur 20 en empechant de la sorte une compression excessive du soufflet 26, en particulier durant l'installation du dispositif d'extension 17 sur le guide de chaussette 15. Un tel effet de limitation peut également être obtenu par la coopération entre la face radiale 21a du chapeau 21 et la face radiale 31a de la bague de retenue 27.
La Figure 3 illustre un dispositif d'extension 40 de guide de chaussette, constituant une seconde forme de réalisation préférée de l'invention, qui est illustree, de façon similaire ä la forme de réalisation de la Figure 2, dans son état installe. entourant le guide de chaussette 15 qui est illustre en coupe.
Le dispositif d'extension 40 comprend un adaptateur inférieur désigné de façon generale par 41 et comportant un flasque Oriente radialement vers l'exterieur 42 à sa partie supérieure. et une jupe cylindrique 43 s'etendant vers le bas depuis le flasque 42 et comportant, A sa partie inférieure, une série de doigts de localisation 44, élastiques,
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se présentant en saillie radiale vers l'intérieur, et répartis suivant la circonference.
Un adaptateur supérieur, désigne d'une facon générale par 45 comporte un chapeau 46 et une série de doigts 47, qui sont élastiques en direction radiale, sont répartis suivant la circonférence et s'étendent vers le bas.
Les adaptateurs inférieur et supérieur 41 et 4S sont interconnects par un soufflet élastique cylindrique 48, ferme
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suivant sa circonférence, soudé, ä sa partie supérieure, à la partie inférieure du chapeau 46, et ä sa base, au flasque 42 de l'adaptateur inferieur 41.
L'installation du dispositif d'extension 40 du guide de chaussette sur ce guide de chaussette 15 est réalisée d'une manière semblable A celle qui a été décrite pour la premiere forme de réalisation. C'est ainsi que la partie conique supérieure terminale du guide de chaussette 15 est, lorsque le dispositif d'extension 40 est abaissé. introduite dans l'ouverture inferieure délimitée par la jupe 43 de l'adaptateur inferieur 41, et que le dispositif d'extension 40 est poussé vers le bas jusqu'a ce que les doigts de localisation 43 s'adaptent de façon élastique dans la rainure circonferentielle 33 du guide de chaussette 15.
La paroi interne 42a du flasque 42 et la paroi interne 43a de la partie inférieure de la jupe 43 entrent en contact avec les portions de surface extérieures correspondantes du guide de chaussette 15, et ce suivant un montage d'obturation etroit et, du fait des doigts de localisation 44 qui entrent en contact dans la rainure 33, l'adaptateur inferieur 41 est immobilise dans le sens axial sur la partie inferieure du guide de chaussette 15.
Le contact d'obturation entre la face inférieure 8 de la plate-forme 7 du pied d'assemblage et la face annulaire superieure du chapeau 46 se réaliste par la force élastique du soufflet 48. Dans cette forme de réalisation, cependant, la force elastique du soufflet 48 est reprise ä la base par les doigts de localisation 44 se trouvant dans la rainure 33 du guide de chaussette 15 et en outre, si nécessaire, par contact entre la base de la jupe 43 avec la face supérieure 3 de la plaque de support de coeur 2. Le joint inférieur est par conséquent réalisé en raison du contact
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Stroit entre l'adaptateur inférieur 41 et le guide de chaussette 15, plutOt qu'entre la face superieure 3 de la plaque de support de coeur 2 et le bord inférieur de la jupe 43.
Les doigts élastiques 47 de l'adaptateur supérieur 45, entourant, afin de le guider, le guide de chaussette 15 permettent un mouvement de basculement de l'adaptateur supérieur 45 autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de symétrie longitudinal A, et ce avec le même résultat et les mêmes avantages que ceux qui ont été décrits avec référence ä la premier forme de réalisation. En outre, de façon semblable ä la premier forme de réalisation, le soufflet elastique 48 assure une fermeture étanche aux fluides pour l'intérieur du dispositif d'extension 40, sans la nécessité de faibles tolérances ou de pièces constitutives du dispositif d'extension, qui glissent en fonctionnement et qui s'adaptent de façon étroite.
Pour limiter le degré de compression du soufflet 48, en particulier durant l'installation, c'est-ä-dire en vue de limiter le deplacement relatif entre l'adaptateur inférieur 41 et l'adaptateur supérieur 45, les extrémités inférieures 47a des doigts 47 sont mises en alignement avec la face radiale supérieure 49 du flasque 42 de l'adaptateur inferieur 41, de manière que ces pieces soient amenees en contact lors d'un parcours de déplacement prédéterminé qui comprime le soufflet 48.
Bien que. dans les deux formes de realisation preferees decrites, l'unite d'obturation en forme de manchon serve à titre de dispositif d'extension d'un guide de chaussette monté sur la plaque de support de coeur et
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coopere avec ce guide, il doit etre entendu que l'unite d'obturation equipee d'un soufflet et en forme de manchon suivant l'invention peut trouver application dans un environnement qui ne comprend pas de guide de chaussette.
11 sera entendu que la description précédente de la presente invention est susceptible de divers changements, modifications et adaptations, qui doivent être compris comme restant dans le cadre du present brevet.
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"Sock Ruide extension device for nuclear power plant.
The present invention relates to a sleeve-shaped closure device, and more particularly to a sock guide extension device for nuclear power plants.
In a traditional pressurized water reactor vessel, a horizontal core support plate extends in the lower part of this vessel, the upper face of this plate supporting a large number of fuel assemblies each comprising an assembly foot . The assembly foot has a horizontal platform and spaced feet which extend downward from this platform and which rest on the bottom core plate.
A number of measuring instruments are used to provide safety and to allow for adequate control of the nuclear reaction. Among other measures a representation of the neutron flux is created periodically, for example every 28 days, using results collected by neutron flux detectors which are moved through a number of selected fuel assemblies. To guide the flow detectors during their periodic vertical displacement, parallel to the longitudinal dimension of the fuel rods of the fuel assemblies. stainless steel tubes, known as flow socks, extend through the base of the reactor vessel and into the selected fuel assemblies.
Aligned vertical channels are provided in the wall of the reactor vessel, in the lower core support plate. as well as in the platform of the assembly foot of each fuel assembly chosen, in order to receive the sock which thus extends vertically from the outside of the reactor vessel through the passages
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aligned toward the top of the fuel assembly. The flow detector is introduced into the sock and moved there along the fuel assembly, while the detected flow is recorded. During the refueling, the socks are removed from the reactor vessel and then. reintroduced into new or fresh fuel assemblies.
To guide, support and stabilize the sock appropriately in the vertical passage receiving it from the lower heart support plate, a sock guide was installed above the lower heart support plate which is essentially a rigid sleeve-shaped element rising from the upper face of the lower core support plate, in a vertical direction, towards the platform of the assembly foot of the associated fuel assembly, the sock being able to slide in this guide . The upper terminal end of the sock guide is located at an appreciable distance from the underside of the platform of the assembly foot to prevent any abutment contact between the sock guide and the aforementioned foot.
Such contact, due to the rigid construction of both the sock guide and the platform of the assembly foot, would adversely affect the stable placement of the assembly foot being attempted. ensure by contact between the underside of the legs of the assembly leg and the upper face of the lower core support plate.
Due to the spacing referred to above between the sock guide and the lower surface of the platform of the assembly foot, the portion of sock which crosses this distance is, in the absence of arrangements additional forming jackets or envelopes, directly exposed to the current of heat transfer fluid existing in the reactor vessel. As considerable turbulence of the heat transfer fluid exists during the operation of the reactor in the region between the upper surface of the core support plate and the lower surface of the platforms of the assembly legs of the fuel assemblies. such turbulence could cause unwanted vibrations and cause wear on the socks.
These phenomena are
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reinforced by the fact that, in the absence of a screen arrangement, the heat transfer fluid flowing from bottom to top through the sock channel existing in the core support plate and in the sock guide does not have a well defined circulation path leading to the sock passage existing in the platform of the assembly foot.
A main object of the invention is to provide a sleeve-shaped closure device, in particular a sock guide extension device, which surrounds the sock to protect it, in particular in the area between the end. upper of the sock guide rises rigidly and the lower surface of the platform of the foot of the fuel assemblies, this extension device effectively protecting the sock from all dimensions vis-à-vis. exposure to the coolant flow.
¯and cooperating in obturation with the lower surface of the platform of the assembly foot, by surrounding with obturation a lower part of the sock guide above the heart plate, without requiring assemblies with narrow sliding between the parts and allowing large manufacturing tolerances.
These and other objects, which will become apparent as the following description develops, are achieved by the invention, according to which, in summary, an extension device having a longitudinal axis of symmetry is intended to be installed coaxially on a sock guide which is mounted on a lower core support plate of a nuclear reactor vessel and which is oriented towards the lower surface of an assembly leg forming part of a fuel assembly, ending at a distance from this surface, this guide being supported on the upper surface of the lower core support plate, is characterized by a lower adapter intended to surround the sock guide along a lower part of its length.
adjacent to the upper face of the lower core support plate, and by an upper adapter which is axially movable relative to the lower adapter and which is intended to surround the sock guide along an upper part of the length thereof this.
The upper adapter has an axial passage and has
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a terminal opening delimited by an external annular radial face intended to come into contact face to face with the lower surface of the assembly foot. The extension device further comprises an elastic bellows, generally cylindrical in shape, axially compressible, arranged between the lower adapter and the upper adapter, generally in axial alignment with these adapters, being fixed at closure. to these. The bellows is compressed to a greater or lesser extent by the lower and upper adapters according to the axial distances between them.
In the installed state of the extension device, the bellows is compressed and pushes the annular radial face of the upper adapter in shutter contact with the lower surface of the assembly foot. A circumferential closure arrangement is provided on the lower adapter to surround the sock guide in the installed state of the extension device.
The invention will appear more clearly on reading the following detailed description given with reference to the accompanying drawings, which are presented by way of examples only.
Figure 1 is a schematic partial elevational view in section of part of a reactor vessel comprising the invention.
Figure 2 is an axial sectional view of a preferred embodiment of the invention, illustrated on a larger scale than that of Figure 1.
Figure 3 is an axial sectional view of another embodiment of the invention, illustrated on a larger scale than that of Figure 1.
If Figure 1 is taken into consideration, a pressurized water reactor (which is not shown in detail) has a hemispherical lower bottom wall 1 and supports a horizontal core support plate 2 on the upper surface 3 of which fuel assemblies are supported, only one of which is illustrated and is generally designated by 4.
The fuel assembly 4 comprises a series of fuel rods 5 supported, at their lower end, by an assembly foot generally designated by 6. This
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foot 6 comprises a horizontal platform 7 having a base or lower surface 8, as well as space feet which extend downwards from the platform 7 and rest on the upper surface 3 of the lower core support plate 2, thereby supporting the entire fuel assembly 4 in a vertical position.
A sock 13 extends through vertical passages, aligned in the axial direction 10, 11 and 12, provided respectively in the wall 1 of the reactor, in the lower core support plate 2. and in the platform 7. which consists of a thin stainless steel tube reaching the upper part of the fuel assembly 4, at its upper end, and protruding from the wall 1 of the reactor in a downward direction, to be associated with measuring instruments not shown . The sock 13 serves to internally guide a probe (which is not shown either) moving vertically along the length of the fuel assembly 4 to detect the flow of neutrons.
The sock 13 is moved axially out of the fuel assembly during the reloading of assemblies and it is then reintroduced into the new or fresh fuel assembly. In the zone between the wall 1 of the reactor and the lower core support plate 2, the sock 13 is surrounded by a permanently installed sleeve structure 14, the fixing elements and the component parts of which ensure the guiding of the sock are designated by 14a.
A sock guide 15. constituted by a long sleeve-shaped part is introduced into the upper end of the passage 11 of the lower core plate 2 and extends vertically upwards, in alignment with the passage 12 provided in the platform 7 of the assembly foot. The sock guide 15 is held rigidly, for example by a tight connection with thread. in the core support plate 2. The sock guide 15 serves as a sliding guide, as well as for positioning and stabilizing the sock 13. Above the platform 7 of the assembly foot, the sock 13 is introduced into an instrument tube 16 which extends towards the
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high from the platform 7 and constitutes a permanent part of the fuel assembly 4.
On the sock guide 15, a sock guide extension device is mounted, which is illustrated only symbolically and is generally designated by 17, this device having the particular aim of creating a shield around the sock 13 in the area between the top of the sock guide 15 and the bottom surface 8 of the platform 7.
The sock guide extension device 17 constitutes a first preferred embodiment of the invention, which will be described in detail below with reference to FIG. 2, where the extension device 17 is illustrated in its installed position.
This extension device 17 has a longitudinal axis of symmetry A and comprises a lower adapter 18 having a flange 19, and an upper adapter generally designated by 20, which is spaced, in a vertical direction, from the lower adapter 18, being generally in alignment therewith. The upper adapter 20 comprises a hollow cap 21 having an inner radial end shoulder 21a and comprising a passage 22 intended to closely surround the sock 13 (not illustrated in FIG. 2), as well as a sleeve 23 formed in one piece with him or welded, having a flange 24 extending radially inwards, having a flared configuration at the bottom at 25 and a narrow annular contact zone 25a.
A cylindrical bellows 26 of a closed configuration along its circumference is welded in a manner ensuring closure, at its upper part, to a radial lower face of the sleeve 23 and it is, at its base, welded so as to ensure the closure on a radial upper face of the flange 19 of the lower adapter 18. The bellows 26 is elastically deformable in several directions and can, for example, be made of stainless steel NO 316.
Inside the bellows 26 and coaxially with it, is a retaining ring generally designated by 27, which has a radial face
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upper terminal 31a. About the bottom two thirds of the length of the retaining ring 27 are split to form a series of branches 28 which are elastic in the radial direction and which are arranged circumferentially, each of these branches having a lower projection 29 s' extending inward.
The retaining ring 27 also comprises at its base, approximately at the position of the position in the axial direction of the projections 29 of the branches, annular segments 30 extending radially outwards. At the top of the retaining ring 27, a flange 31 is provided which extends radially outwards.
The retaining ring 27 is, at its lower part, in stabilizing contact with the internal surface of the lower adapter 18 thanks to the annular segments 30. At its upper part, the retaining ring 27 is in circumferential contact with the enveloping sleeve 23 of the upper adapter 20. The circumferential contact between the sleeve 23 and the retaining ring 27 takes place along the narrow annular contact zone 25a. Such a contact in a small area allows a tilting movement of the upper adapter 20 relative to the retaining ring 27 around one. axis. transverse to the longitudinal axis of symmetry A of the extension device, for reasons which will become apparent from the following description.
Cooperation between a lower radial face of the flange 31 of the retaining ring 27 and an upper radial face of the flange 24 of the sleeve 23 forming part of the upper adapter 20 limits an axial displacement, oriented towards the outside, of the adapter upper 20 on the retaining ring 27 in the case of a thrust by the bellows 26.
The cylindrical bellows 26 is surrounded apart and completely by a cylindrical screen 32 which is fixed at its lower part to the lower adapter 18 and which has an open top through which the sleeve 23 of the adapter can project. higher 20.
The sock guide extension device 17 is installed on the sock guide 15
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previously attached to the lower core support plate 2 from above, in the absence of the fuel assembly 4. A
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For this purpose, the extension device 17 is guided downwards so that the upper conical shape of the sock guide 15 is introduced into the opening formed by the lower part of the retaining ring 27 and is slid towards the bottom until the projections 29 of the various branches 28 adapt to spring in a lower circumferential groove 33 of the sock guide 15. In this way, the retaining ring 27 is immobilized axially on the sock guide 15 which fits tightly in this retaining ring 27.
In the absence of the fuel assembly 4, the stressed bellows 26 pushes the sleeve 23 of the upper adapter 20 into abutting contact with the flange 31 of the retaining ring 27 and, at the same time the bellows 26 pushes the adapter 18 downwards so that its smooth annular radial lower face 18a, surrounding the sock guide 15 is in annular contact with the upper surface 3 of the core support plate 2.
The fuel assembly 4 is lowered onto the core support plate 2 so that the passage 12 of the platform 7 of the assembly foot is in alignment with the passage 22 of the upper adapter 20 of the device extension 17. The length of the extension device 17 is provided so that, before the feet 9 of the assembly foot 6 of the fuel assembly come into contact with the upper face 3 of the core support plate 2, the upper annular radial surface area 34 of the cap 31 comes into contact with the underside 8 of the platform 7 of the assembly foot, and that, when the fuel assembly 4 continues to move downward, the bellows 26 either compressed due to the upper adapter 20 moving downwards, which brings an increased resilient force, oriented downwards,
of the bellows 26 to be exerted downwards on the lower adapter 18 and upwards on the upper adapter 20. Since the lower adapter 18 is free to slide axially, along the annular segments 30 provided on the lower part from the retaining ring 27, no elastic force is taken up by the retaining ring 27; these forces are applied axially downwards on the lower adapter 18, by pressing the latter in contact with the upper face 3 of the support plate 2.
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The extension device 17 is ready for use when the assembly foot 7 of the fuel assembly assumes its supported position on the core support plate 2, as illustrated in FIG. 1.
The upper adapter 20, due in particular to the annular contact zone 25a, which is fairly narrow, between the sleeve 23 and the outer face of the retaining ring 27, is capable of carrying out a slight tilting movement around an axis perpendicular to the longitudinal axis of symmetry A of the extension device, which is easily allowed by the elastic bellows 26.
As a result of this tilting movement, any deviation from a strict parallelism between the lower face 8 of the platform 7 of the assembly foot and the upper face 3 of the core support plate 3 and / or between the upper radial annular face 34 of the upper adapter 20 and the lower annular face 18a of the lower adapter 18 is compensated and, in this way, face to face closure contacts between the upper adapter 20 and the platform form 7, as well as between the lower adapter 18 and the core support plate 2 are provided.
Due to the construction of the bellows and the closure contact described above of the extension device 17 with the lower assembly foot 7 and the core support plate 2, the interior of the extension device 17 is closes with respect to the surrounding environment, that is to say the zone existing between the core support plate 2 and the platform 7 of the lower assembly leg 6, without requiring parts of the extension device adapting precisely and sliding with respect to each other.
In addition, due to its shutter contact with the lower face 8 of the platform 7 of the assembly foot, the cap 21 of the upper adapter 20 closes the passage 12 existing in the platform 7 of the foot assembly with respect to the environment and, because of its conical outer surface, tapering upwards, it allows the cooling water to enter the passage 35 of the platform, located at the vicinity of passage 12 of the sock.
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In this way, the sock extension device 17 sufficiently protects the sock 15 from turbulent circulation of the refrigerant in the area between the upper end of the sock guide 15 and the lower surface 8 of the platform 7 of the assembly foot, and also in passage 12 and in the adjacent instrument tube 16. By closing this area, the extension device 17 defines a continuous circulation path through the sleeve construction (instrument column) 14, passage 11 and instrument tube 16. Due to an orifice (not shown) located at the top of the instrument tube 16, reduced circulation is obtained through this circulation path, which, in turn results in weaker forces, thereby reducing their vibration-causing effects.
The cylindrical screen 32 surrounding the bellows 26 protects it from traffic turbulence which can cause vibrations of this bellows, and in addition it can be used, due to the cooperation of its upper edge 36 with the lower face 37 of the sleeve 23, in order to limit an axial sliding movement down from the upper adapter 20, thereby preventing excessive compression of the bellows 26, in particular during the installation of the extension device 17 on the sock guide 15. Such an effect limitation can also be obtained by the cooperation between the radial face 21a of the cap 21 and the radial face 31a of the retaining ring 27.
Figure 3 illustrates a sock guide extension device 40, constituting a second preferred embodiment of the invention, which is illustrated, similarly to the embodiment of Figure 2, in its installed state. surrounding the sock guide 15 which is illustrated in section.
The extension device 40 comprises a lower adapter generally designated by 41 and comprising a flange Oriented radially towards the outside 42 at its upper part. and a cylindrical skirt 43 extending downward from the flange 42 and comprising, at its lower part, a series of locating fingers 44, elastic,
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appearing radially inwardly, and distributed along the circumference.
An upper adapter, generally designated by 45 comprises a cap 46 and a series of fingers 47, which are elastic in the radial direction, are distributed along the circumference and extend downwards.
The lower and upper adapters 41 and 4S are interconnected by a cylindrical elastic bellows 48, firm
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along its circumference, welded, at its upper part, to the lower part of the cap 46, and at its base, to the flange 42 of the lower adapter 41.
The installation of the sock guide extension device 40 on this sock guide 15 is carried out in a manner similar to that which has been described for the first embodiment. Thus the upper conical end portion of the sock guide 15 is, when the extension device 40 is lowered. inserted into the lower opening delimited by the skirt 43 of the lower adapter 41, and the extension device 40 is pushed down until the locating fingers 43 adapt elastically in the groove circumferential 33 of the sock guide 15.
The internal wall 42a of the flange 42 and the internal wall 43a of the lower part of the skirt 43 come into contact with the corresponding external surface portions of the sock guide 15, and this according to a narrow closure assembly and, due to the locating fingers 44 which come into contact in the groove 33, the lower adapter 41 is immobilized in the axial direction on the lower part of the sock guide 15.
The shutter contact between the lower face 8 of the platform 7 of the assembly foot and the upper annular face of the cap 46 is realistic by the elastic force of the bellows 48. In this embodiment, however, the elastic force the bellows 48 is taken up at the base by the locating fingers 44 located in the groove 33 of the sock guide 15 and also, if necessary, by contact between the base of the skirt 43 with the upper face 3 of the plate core support 2. The lower seal is therefore produced due to contact
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Strict between the lower adapter 41 and the sock guide 15, rather than between the upper face 3 of the core support plate 2 and the lower edge of the skirt 43.
The elastic fingers 47 of the upper adapter 45, surrounding, in order to guide it, the sock guide 15 allow a tilting movement of the upper adapter 45 about an axis perpendicular to the longitudinal axis of symmetry A, and this with the same result and the same advantages as those which have been described with reference to the first embodiment. In addition, similar to the first embodiment, the elastic bellows 48 provides a fluid-tight closure for the interior of the extension device 40, without the need for low tolerances or component parts of the extension device, which slide in operation and which adapt closely.
To limit the degree of compression of the bellows 48, in particular during installation, that is to say in order to limit the relative displacement between the lower adapter 41 and the upper adapter 45, the lower ends 47a of the fingers 47 are brought into alignment with the upper radial face 49 of the flange 42 of the lower adapter 41, so that these parts are brought into contact during a predetermined displacement path which compresses the bellows 48.
Although. in the two preferred embodiments described, the sleeve-shaped closure unit serves as an extension device for a sock guide mounted on the core support plate and
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cooperates with this guide, it should be understood that the sealing unit equipped with a bellows and in the form of a sleeve according to the invention can find application in an environment which does not include a sock guide.
It will be understood that the foregoing description of the present invention is subject to various changes, modifications and adaptations, which should be understood as remaining within the scope of this patent.