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Publication number: BE641873A
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Description


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    Perfectionnements   aux éléments combustibles pour réacteurs   nucléaires    
La présente Invention concerne des éléments combusti- bles pour réacteurs nucléaires et, en particulier, un   élément   combustible allongé (ci-après appelé "du genre spécifié") qui comprend un corps combustible nucléaire enfermé dans une gaine de protection, et est destiné à être empilé avec   d'autre,   élé-   monts   combustibles semblables dans un canal à éléments combusti- bles en substance vertical d'un réacteur nucléaire,

   cet   élément   combustible comportant à   ses     extrémités   des moyens destinés à coopérer avec des soyons prévus sur les éléments   combustibles   adjacents de manière à maintenir les éléments combustibles en place et à supporter la   char?/.,   lorsque les éléments combustibles 

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 sont empilés comme décrit. 



   L'augmentation de la température de fonctionnement des réacteurs nucléaires à mesure que leur construction se perfec- tionne, offre certaines difficultés   dues à   une adhérence entre des constructions particulières d'accessoires d'extrémité d'éléments combustibles.

   Par exemple, on considère le cas   o   une   extrémité,   pur exemple l'extrémité inférieure, de chaque élément combustible est pourvue d'un organe conique en un alliage à base de   magnésium   tel qu'un alliage "Magnox', une cuvette en   matière   analogue étant prévue à l'autre extraite de l'élé- ment combustible, ces organe$ s'emboîtant avec les accessoires correspondants des   éléments   combustibles adjacents pour maintenir les   éléments   combustibles en place lorsqu'ils sont empilé. comme décrit.

   Des conditions de température élevée sous irradiation peuvent, en particulier dans les régions inférieures, (c'est-à- dire les régions plus lourdement   charges), d'une   pile   d'élément,   combustibles, donner lieu à une adhérence d'un   élément   combusti- ble à   l'élément   adjacent suivant de sorte que, lorsqu'on décharge les deux éléments combustiblesupérieurs entre lesquels une adhé- renée s'est produite en   saisissant     l'élément   supérieur au moyen d'un grappin et en le soulevant hors du cansl à éléments com- bustibles, il peut arriver que   l'élément   inférieur accompagne   l'élément   supérieur.

   Si on ne détecte pas cet état de choses à temps, une séparation peut se produire avant que les deux éléments soient sortis du canal à éléments combustibles ou que l'élément inférieur ait   été   fixé de manière à ne pas pouvoir retomber. Si cette séparation a lieu, le réacteur,   l'élément   combustible détaché ainsi que tous les éléments combustibles restants dans le canal peuvent être   détériorés,   
La présente invention a par conséquent pour but d'em- pécher des éléments combustible   d'adhérer   ensemble comme décrit  
Suivant   1'invention,

     les moyens prévus à une extrémité 

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 d'un élément combustible de réacteur nucléaire du genre spécifié sont   entièrement   ou en partie en une matière qui est différente de celle formant   entièrement   ou en partie les moyens prévus à l'autre extrémité de l'élément combustible, l'agencement étant tel que lorsque   l'élément   combustible est empilé avec des élé-   ments   combustibles semblables bout à bout, un contant entre les éléments combustibles est limité à un contact entre des matière. différentes avec une faible adhérence entre ces matières   diffé.'   rentes lorsqu'elles sont soumises aux conditions de travail régnant dans un canal à éléments combustibles de réacteur nucléaire.

   Par le terme "faible adhérence", on entend une adhérence suffisamment faible pour assurer que, lorsqu'on décharge un élément combusti- ble qui a été soumis à une combustion ou une usure élevée ou faible, d'un canal à   éléments   combustibles du réacteur dans des conditions de   déchargement   normales pour le réacteur particulier en question,   l'élément   combustible déchargé se sépare de l'élément combustible adjacent suivant dans la pile sans que l'élément combustible adjacent suivant ne soit soulevé en même temps. 



   Une forme d'exécution de l'invention envisage un élément combustible dont les moyens à une extrémité comprennent un acces- soire comportant une cuvette dont au moins la surface intérieure ou active est en une matibre métallique par exemple en alliage à base de   magnésium   tel qu'un alliage "Magnox", et Il l'autre   extré-   mité un accessoire comportant un cône complémentaire de la   cu-   vette et dont au moins la surface destinée à être engagée dans la cuvette est en une matière non métallique. 



   Un exemple   de   construction suivant l'invention sera décrit ci-après, à titre   d'exemple,   avec référence au dessin annexé qui est une vue de côté en partle en coupe médiane, 
Dans le dessin et, en particulier, dans la construction représentée   appliaude   à titre d'exemple à un élément combustible de réacteur nucléaire convenant au moins pour une des centrales 

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 nucléaires britanniques à réacteurs nucléaires à uranium naturel modérés au graphique et refroidis au gaz, on utilise un barreau d'uranium naturel   1   enfermé dans une gaine de protection   2   en un   alliage   "Magnox" tel que celui connu sous le   nota   de Magnox AL80   (0,8 %   en poids de Al,   0,

  01 %   en poids de Be, reste Mg) pourvue d'ailettes 3 hélicoïdales de   transmission   de la chaleur venues d'une pièce avec la gaine et de lames de séparation pour le gaz de refroidissement   4   qui servent également de supports anti- flambage pour l'élément combustible en venant en contact avec la paroi d'un canal à éléments combustibles5ménagé dans le modé- rateur en graphite 6 du réacteur.

   Chaque lame 4 est montée dans une rainure longitudinale 7 ménagée dans les ailettes 3 et les   lames     4   sont   assemblées   avec des entrotoises transversales 8 qui y sont soudées par points, une des entretoises (non   repré-   sentées) étant déformée dans une rainure transversale ménagée dans les ailettes 3 de manière   à   empêcher l'assemblage des lames et des entretoises de se déplacer   axialement   par rapport à la gaine 2. 



  L'engagement des lames   4   dans les rainures longitudinales 7 empêche l'assemblage de se déplacer circonférentiellement par rapport à la gaine 2. 



   La gaine est pourvue d'extrémités ouvertes qui, lorsque le barreau d'uranium est logé dans la gaine, sont obturées par des bouchons   d'extraites   9 vissés dans les extrémités ouvertes et soudés   extérieurement   en 10. Un disque 11 de   matibre   thermo- isolante telle que de la céramique de magnésie est intercalé entre le barreau 1 et chaque bouchon d'extrémité 9. Un accessoire   d'extré-   mité est vissé dans un   évidement   taraudé 12 dans chaque bouchon d'extrémité.

   L'accessoire prévu à l'extrémité supérieure de   Vêlé    ment combustible est désigné en 13 et comprend une cuvette 14 et un   croisillon à   trois branches 15 (deux branches seulement étant représentées dans le dessin), ces branches servant à maintenir l'élément combustible en place radialement dans le canal   5 et   à 

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 offrir une prise à un grappin de manutention 4 éléments combusti- blés (non représenté) pour charger   1' élément   dans un canal à éléments combustibles et pour le décharger de ce dernier.

   Lorsque la circulation de l'agent de refroidissement dans le canal tant   à   faire vibrer l'élément combustible, une des branches du croi- sillon peut être remplacée par un dispositif à ressort représenté par exemple sur les   Figs. 3   et 4 des demandes de brevets anglais n s   7375/60   et   7557/61.   L'accessoire d'extrémité intérieur com- porte un col fileté qui se visse dans l'évidement taraudé 12 du bouchon   d'extraite   inférieur 9 ainsi qu'une partie conique   comme     @   plémentaire de la cuvette 14 de l'accessoire supérieur 13   de   manière à pouvoir s'emboîter avec la cuvette de l'élément combusti- ble sous-jacent d'une pila d'éléments combustibles logés dans un   @   canal à 

  éléments combustibles représenté schématiquement dans le dessin et désigné en 5, afin de maintenir les éléments   combusti-   blés en place. L'élément combustible comme décrit plus haut est parfaitement typique des éléments combustibles de réacteurs nucléai- res connus, les accessoires d'extrémité étant entièrement fabriqués en un alliage "Magnox" tel que du Magnox MN 70 (0,7% en poids de manganèse, reste du magnésium). 



   Dans la forme d'exécution décrite   à   titre d'exemple de l'invention, l'accessoire d'extrémité inférieur désigné en 10 comporte un col fileté 17 et une partie conique formée par un organe en graphite 18 dont la majeure partie 20 est conique et comporte un sommet arrondi et dont une petite partie comprend une partie cylindrique 21 qui se fond dans la partie conique 20, une partie divergente 22 qui se fond dans la partie 21 et une partie cylindrique 23 qui se fond dans la partie 22 et dont le diamètre est supérieur à celui de la partie 21. Le col 17 de l'accessoire d'extrémité 16 est d'une pièce avec une collerette 24 qui porte une   lvre   annulaire 25.

   La collerette 24 comporte une ouverture 26 dont l'axe est en ligne avec un plat 27 ménagé sur le col cylindrique 17, Une ouverture 28 dans l'organe 18 peut être 

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   amenée   en ligne avec l'ouverture 26 dans une position angulaire relative des parties   correspondantes,   une goupille 29 étant destinée à être enfoncée à force dans l'ouverture 26. 



     On   assemble l'accessoire d'extrémité 16 en plaçant l'organe 18 avec son   extrémité   plane sur la collerette   24,   puis en tournant la lèvre 25 jusque ce qu'elle enrage le bord péri-   phérique     inclina   de la partie 22 et   la   périphérie de la partie cylindrique 21 de plus petit   diamètre.   L'organe en graphite 18 est ainsi retenu mais non serré sur la collerette   24'   Après l'ali- gnement nécessaire des ouvertures 26 et 28, on introduit la gou- 
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 pille 29 pour #r r l'organe 18 do tourner par rapport au petite de l'accessoire d'extrémité 16.

   Cette acconnoire d'extrémité peut alors, à une rs désirée dans l 'QI.J8(}!blu;o final de l'élément co.ibustible.tetre vissé dans l'évidenent taraudé 12 ménagé dans le bouchon d'extrémité inférieur 9 lorsque ce bouchon a été soudé en place et que son étanchéitéa été vérifiée. 



   La construction de l'accessoire   d'extrémité   16, comme décrit, assure que des matières différentes soient en contact lorsque les   éléments   combustibles sont empilés dans un canal. 



  Cela étant on évite toute autoaoudure ou toute autre cause d'adhérence que l'on rencontre lorsque des matières semblables sont en contact. 



   Au lieu d'utiliser du graphite pour   l'organe   18, on peut fabriquer cet organe en une autre matière réfractaire robuste appropriée par exemple une   céramique   telle que de la megnésie ou de l'alumine. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

REVENDICATIONS EMI6.2 ..,., .,..............w.. ..¯....,.,.¯.,. ¯ 1.- Elément combustible de réacteur nucléaire du genre spécifié, caractérisé en ce que les moyens prévus à une de ses extrémités sont entièrement ou en partie en une matière qui est <Desc/Clms Page number 7> différente de celle formant entièrement ou en partie les Moyens prévue à l'autre extrémité de l'élément, l'agencement étant tel que, lorsque l'élément combustible est empilé bout à bout avec des éléments combustibles semblable., le contact entre les éléments combustibles est limité à un contact entre des ma- tières différentes avec une faible adhérence (comme défini plus haut)

entre ces matières différentes lorsqu'elles sont soumises aux conditions de travail régnant dans un canal à éléments combusti- bles d'un réacteur nucléaire.

2.- Elément combustible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens prévus à une extrémité com- prennent un accessoire comportant une cuvette dont la surface active au moins est en une matière métallique et les moyens prévus à l'autra extrémité comprennent un accessoire comportant un cône complémentaire de la cuvette et dont au moine la sur.. face active destinée à être engagée dans la cuvette est en matière non métallique.

3.- Elément combustible suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'accessoire d'extrémité qui comporte un cône est formé par un corps métallique et une partie conique fixée au corps, la partie conique 6tant non métallique, Elément combustible suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie conique est reçue dans un évide- ment tannage dans le corps et une lèvre annulaire du corps est déformée pour engager une partie de la partie conique dont le diamètre est inférieur à celui de la partie conique qui s'engage dans l'évidement,de manibre à fixer la partie conique au corps.

5.- Elément combustible suivant la revendication 4, caractérisa en ce que la partie conique est en plus verrouillée au corps pour empêcher toute rotation entre eux.

6.- Elément combustible suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'au moins la partie du cône qui s'engage dans la cuvette eu partie conique est en graphite. <Desc/Clms Page number 8>

7.- Elément combustible suivant l'une quelconque des revendication % % 5, caractérisé en ce qu'au moins la partie du cône qui s'engage dans la cuvette ou partie conique est en une Matière céramique réfractaire telle que do la magnésie ou de l'alumine.

8.- Blâmant combustible suivant l'une quelconque de* revendications 2 à 7, susceptible d'être utilisé dans un réacteur nucléaire refroidi au gaz et comprenant de l'uranium métallique enfermé dans une gaine de protection d'un alliage à base de mien'. sium, caractérisé en ce que la matière de l'accessoire qui com- porte une cuvette , et/ou de la partie de l'accessoire muni d'un cône qui n'engage pas la cuvette est en un alliage à base de magnésium.