BE660070A

BE660070A -

Info

Publication number: BE660070A
Application number: BE660070A
Authority: BE
Priority date: 1964-02-21
Filing date: 1965-02-22
Publication date: 1965-06-16
Also published as: FR1425091A; NL6502209A

Description

Distanceur pour éléments combustibles.

L'invention concerne un distanceur pour barres de matière fissile réunies en éléments combustibles, qui comprend des corps permettant la circulation de l'agent de refroidissement dont la section transversale est sensiblement annulaire et qui sont disposés, de préférence en plusieurs plans, entre les barres de matière fissile.

Pour que le refroidissement soit impeccable, il faut que les barres de matière fissile contenues dans les réacteurs nucléaires soient baignées autant que possible de toutes parts par l'agent de refroidissement. Elles doivent donc être maintenues à une certaine distance, souvent petite, les unes des autres. De plus, elles doivent pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'autre dans le sens longitudinal, du moins dans certaines limites, pour que la

dilatation thermique différente de chacune d'entre elles ne soit pas entravée.

On connaît déjà différentes formes de réalisation d'éléments de matière fissile formés de faisceaux de barres avec distanceurs. On a, par exemple, déjà imaginé de placer dans le noyu du réacteur des grilles de support à mailles carrées dans lesquelles les barres de matière fissile sontfichées sans fixation, Ceci a toutefois pour inconvénient que les éléments combustibles doivent être introduits un àun dans les mailles,
De plus, une surface relativement grande de la section tràns- versale libre de circulation autour des barres de matière fissile est prise par les éléments constituant la grille, si bien que pour la section transversale de circulation, on ne peut calculer qu'un diamètre hydraulique relativement faible.

Dans un autre agencement connu, on dispose entre les barres de matière fissile de courts tronçons de tube qui sont soudés aux gaines contiguës des barres.Dans ce cas, s'il y a dila- tation thermique différente entre les barres de matière fissile, celles-ci ne peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres ; de plus, si, l'une des barres, devient défectueuse, toutes les barres assemblées de l'élément combustible doivent être rempla- cées.

Dans un autre mode de réalisation encore, les tron- gons de tube sont placés librement entre les barres de matière fissile et,,pour qu'ils ne puissent pas glisser, ils sont engagés dans des gorges prévues.à égales distances dans toutes les barres,
De cette manière, on obtient bien des sections de circulation favo- râblés pour;l'agent de refroidissement mais, d'autre part, les barres de matière fissile sont difficiles à fabriquer. De plus, lorsqu'on compose les éléments combustibles, on doit placer les tronçons de tube séparément entre les barres de matière fissile -et veiller à ce que les gorges de celles-ci se trouvent dans le même plan.

L'invention vise à procurer un distanceur qui soit facile à fabriquer et qui présente tous les avantages des distan- ceurs décrits mais qui permette également de composer sansdiffi- cultes les éléments combustibles.

Dans les distanceurs conformes à l'invention, une partie au moins des corps permettant la circulation prévus entre les barres de matière fissile sont réunis entre eux par des appen- dices, des tiges de jonction ou l'équivalent. Les corps permettant la circulation se composent de préférence de tronçons de tube annulaires, ceux-ci n'offrant qu'une faible résistance au passage de l'agent de refroidissement et étant en outre faciles à fabriquer.

Le principal avantage des distanceurs de l'invention réside en ce que les barres de matière fissile peuvent être pourvues de simples, gaines lisses puisque aucun dispositif ne doitêtre prévu sur les barres pour la fixation des distanceurs et qu'un élément combustible se composant de barres à surface lisse peut être extrêmement. facile- ment composé et décomposé à l'aide des distanceurs de l'invention.

De plus, les différentes barres de matière fissile peuvent se dila- ter axialement sans entrave. Grâce à sa surface lisse, la gaine de l'élément combustible résiste particulièrement bien également aux sollicitations thermiques et aux sollicitations de compression . Dans ce cas, il est avantageux d'assembler entre eux des corps permettant la circulation superposés axialement.

Si l'on veut toutefois prévoir le moins de matériau de structure possible dans le coeur du réacteur, il est particu- lièrement avantageux de n'assembler que des corps permettant la circulation juxtaposés dans un plan du noyau 'car la distance sépa- rant des corps juxtaposés est souvent nettement plus faible que la distance séparant des corps superposés axialement.'Par conséquent, il faut moins de matière pour les éléments d'assemblage reliant les corps juxtaposés.

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Différents modes d'exécution de distanceurs conformes à l'invention sont décrits ci-après avec référence aux dessins:

La Fig. 1 représente un distanceur se composant de plusieurs corps 2 permettant la circulation, enfilés par exemple sur un fil métallique 3 et fixés sur celui-ci à distances détermi- nées. Le fil 3 est de préférence rigide mais il peut également étre flexible. Parfois il est également avantageux de relier les corps en série par des cordes résistant éla chaleur. Lors de la composition d'un élément de matière fissile, ils sont simplement pressés entre plusieurs barres 1, de préférence au nombre de quatre, . un faisceau de barres formant un élément combustible aux parois duquel; ,s'appuie latéralement le distanceur.

Les barres de matière fissile, avec les distanceurs conformes à l'invention, peuvent toutefois également être placées non groupées dans les réacteurs. Le guidage latéral doit alors être fourni par les parois dunoyau ou de l'en- veloppe du réacteur..

Le corps 2 de la Fig. 1 a bien une forme aérodyna- mique mais il réduit toutefois fortement la section de passage pour l'agent de refroidissement.

C'est pourquoi, dans la forme d'exécution représentée à la Fig. 2, on utilise comme corps permettant la circulation des tronçons de tube annulaires 4, réunis par des bandes de tôle 5.

On peut par exemple fabriquer de tels distanceurs en ne laissant subsister d'un tube, entre les tronçons tubulaires 4., que d'étroites': bandes 5, que l'on joint l'une à l'autre, de préférence en leur milieu, entre les tronçons tubulaires 4 qui subsistent. Ces corps permettant la circulation -de l'agent de refroidissement ont pour avantage qu'ils ne. diminuent pratiquement pas sa section de passage..,;
La Fig. 3 représente un distanceur conforme à l'in- vention dans lequel les corps annulaires permettant la circulation placés entre les barres de matière fissile sont formés de morceaux. de tôle enroulés 6 et 7, placés à distances, égales de part et d'au- tre d'une bande de tôle 8, à partir de laquelle ils peuvent égale- ment être usinés.

Dans -un autre mode d'application de l'invention

(Fig.4).les distanceurs se composent essentiellement de longues bandes de tôle 8 présentant des élargissements 9 et 10, sur les- quels sont glissés et fixés les tronçons de tube 11. L"élargisse- ment de la bande de tôle 8 à l'intérieur des anneaux d'écartement peut par exemple être obtenu par découpage de la tôle à la forme convenable (élargissement 9) mais on peut également découper la bande de t8le et écarter les branches obtenues à une distance cor- respondant au diamètre interne du tronçon tubulaire 11 (élargisse- ment 10). Le contact entre les distanceurs représentés aux fig.2 à 4 et les barres de matière fissile est en général linéaire.

On peut toutefois, pour gêner le moins possible le refroidissement des surfaces chaudes, cintrer légèrement la surface des tronçons tubulaires, de façon à n'avoir qu'un contact par points avec les barres de matière fissile.

Suivant l'invention, les distanceurs peuvent égale- ment être formés de tubes que l'on écrase complètement distances égales. A l'endroit d'écrasement 13, les bords d'écrasement 14 sont réduits à une étroite tige de liaison 15. Les tronçons de tube non écrasés 12 sont entaillés dans le prolongement des bords re- coupésdes endroits d'écracement, si bien qu'ils présentent des ou- vertures elliptiques obliques 16 , p a r lesquelles 1"agent de refroidissement peut passer dans les tronçons tubulaires 12. Les ouvertures elliptiques d'entrée et de sortie 16 peuvent facilement : être deux fois aussi grandes que la section circulaire de passage de l'intérieur des tronçons tubulaires 12, si bien que la perte de pression de l'agent de refroidissement est très faible.

L'avan- tage majeur de tels distanceurs fabriqués à partir de tubes conti- nus réside en ce qu'ils peuvent être fabriqués extrêmement simple- ment et automatiquement. On peut par exemple les écraser facilement à l'aide de poinçons ou de cylindres. Au cours de la phase de tra- vail suivante, la face tubulaire écrasée est par exemple meulée à partir de deux bords extérieurs, jusqu'à ce qu'on obtienne une tige médiane, au moyen de meules pour profils, les parties d'extré-

mité des troncons tubulaires restants étant également usinées au cours de cette opération.

On obtient ainsi en même temps les puver- tures pour le passage de l'agent de refroidissement dans le tron- çon tubulaire., { La Fig. 6 représente un agencement dans lequel sont assemblés des corps permettant la circulation juxtaposés dans un plan entre les barres de matière fissile 21. Dans ce cas, un corps 22 permettant la[circulation se trouve entre quatre barres 21 de matié- re fissile formant un réseau carré. Les corps 22 sont de préférence formés de tronçons de tube annulaires réunis par des traverses 23.

Pour que les séries de corps assemblés ne puissent glisser dans le - sens axial des barres de matiare fissile 21, ils doivent par exem- ple être fixés à la gaine d'un élément combustible. La gaine peut à cet effet présenter des gorges dans lesquelles des corps assem- blés s'appuient par es extrémités des. traverses. On peut toutefois également assembler différents coprs -.,par exemple deux - d'une rangée par des tiges de liaison additionnelles aux corps voisins dans le sensaxial , si bien que cescorps se soutiennent ',mutuelle- ment et ne peuvent donc plus glisser.

La Fig. 7 représente un mode d'exécution particu- lièrement avantageux de rangée de corps permettant la circula- tion reliés entra eux. Ici, deux bandes identiques 24 et 25, for- mant des demi-anneaux, sont assemblées dans la zone des traverses
26 et 27, si 'bien que deux demi-anneaux en regard forment un tron- çon de tube annulaire. Ces bandes à demi-anneaux peuvent par exemple être faites en tôle mince, le réseau distanceur qu'elles forment restant ainsi très élastique tant dans tout l'assemblage qu'aux endroits de contact avec les éléments combustibles. Cette exécution a entre autres pour avantage que, même si l'on admet d'assez fortes ' tolérances ppur le diamètre des différents éléments combustibles, ceci n'est pas trop gênant.

Si l'on veut utiliser ces distanceurs lorsque les éléments combustibles sont disposés en triangle, les traverses

reliant les corps juxtaposés permettant la circulation doivent être coudées si elles sont fixées aux corps en des endroits oppo- sés, c'est-à-dire dans un plan axial. Pour obtenir dos traverses de liaison rectilignes, on peut disposer les traverses d'une rangée de corps à assembler sensiblement tangentiellement à ces corps, du côté de.la rangée où ceux-ci ne touchent qu'une . barre de matière fissile.

Des tronçons de tube annulaires sont par exemple attachés comme corps permettant la circulation à distance des éléments combustibles, unilatéralement sur une bande de tôle droite.

Suivant un développement de ce principe de l'in- vention, les corps permettant la circulation sont accouplés .dans deux plans par des tiges de liaison traversant le fais- ceau formant l'élément combustible, les tige± de liaison de chaque plan étant parallèles entre elles mais formant un angle avec les tiges de liaison de l'autre plan.

Ces distanceurs ont pour avantage qu'ils se donnent élastiquement en cas de déplacement en directidn radiale dans le faisceauformant l'élément combustible et ils compensent automati- quement et sans difficulté les faibles écartsde diamètre ou une légère ovalisation des barres de combustiole par rapport à la valeur prescrite.

Il est avantageux d'utiliser comme corps permettant la circulation des tronçons de tube présentant des renflements ou des bossages de , . façon qu'il n'y ait contact qu'en un seul point entre la barre de combustible et le distanceur. Outre qu'il favorise le refroidissement de la barre de combustible, ce distan- ceur est plus élastique, c'est-à-dire qu'il se prête mieux aux
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déplacements latéraux du fbjsoeau puisqu'il peui; éventuellement se placer plus facilement en oblique.

La Fig. 8 représente un réseau de distanceurs de ce genre ; lestronçons tubulaires 31 prévus comme distanceurs sont réunis à l'une de leurs extrémités par les traverses 32 situées dans

le plan A et, à leur autre extrémité, par les traverses 33 situées dans le plan B, qui sont dirigées perpendiculairement aux traver- ses 32. A mi-distance approximativement entre le plan A et le plan B, les tronçons de tube 31 sont pourvus de bourrelets 34 ou de bos- sages 35, dirigés vers les barres de combustible se ''trouvant entre eux et non représentées au dessin, les barres de combustible ne touchant ainsi les tronçons qu'en un point.

Si le diamètre de la barre de combustible indiquée par son axe 36 est.supérieur à la nor. male, l'écartement entre les tronçons entourant cette barre peut s'élargir facilement, les tronçons de tube déviant élastiquement de, côté dans le sens des flèches dessinées, avec leurs traverses..

Pour limiter au minimum nécessaire la perte de charge dejl'agent de refroidissement parcourant les tronçons .de tube et pour.augmenter encore,l'élasticité du réseau de distanceurs, . il est avantageux de chanfreiner les extrémités de ces tronçons, ainsi qu'on l'a indiqué au dessin pour les tronçons 37 et 38.

Les possibilités d'application de l'invention ne se limitent pas à l'exemple représenté aux dessins qui concerne des dispositions en carré des barres de combustible; les distanceurs' conformes à l'invention peuvent également être employés pour des '
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.*'< dispositions de barres de combustible en triangle, auquel cas les traverses de liaison ne forment plus des angles droits mais se croi- sent à un angle aigu de 60 . Comme éléments distanceurs, on peut employer non seulement les tronçons de tube représentés à la ig.8 mais encore toutes autres formes aérodynamiques, en particulier celles qui ont déjà été décrites auparavant.

REVENDICATIONS.

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

Claims

1 - Distanceur pour barres de matière fissile réunies en éléments combustibles, comprenant des corps permettant la circu- lation de l'agent de refroidissement dont la section transversale est sensiblement annulaire, disposés de préférence en plusieurs plans entre les 'barres de matière fissile, caractérisé en ce qu'au <Desc/Clms Page number 9> tant la circulation prévus entre les barres de matière r fissile sont reliés entre eux par des appendices, des traverses de liaison ou l'équi alent.

2. - D'istanceur suivant la revendication 1, caracté= risé en ce qu'on assemble l'un à l'autre des corps permettant la circulation superposés en direction axiale des barreà de matière fissile.

3.- Distanceur suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des tronçons de tube annulaires constituant des corps permettant la circulation et maintenant l'écartement sont assemblés par des bandas de matière aboutissant à leurs cotés opposés et assemblées entre elles dans la zone intermédiaire entre les tronçons de tube..

4.- Distanceur suivant les revendications 1 a 3, caractérisé en ce que les corps permettant la circulation mainte- nant l'écartement sont faits de morceaux de tôle partant d'une bande de' tôle centrale continue et enroulés en demi-cercle autour de cette bande centrale.

5.- Distanceur suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des tronçons de tube annulaires sont fixés . à des élargissements d'une bande métallique centrale continue.

6.- Distanceur suivant les revendications 1 à 5. caractérisé en ce que des bandes de tôle relativement étroites sont écartées pour former des élargissements pour la fixation des corps permettant la circulation.

7. - Distanceur suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est formé d'un tube écrasé à distances EMI9.1 régulières, la matière à l'endroit desécrasements étant enlevée pour qu'il ne subsiste qu'une étroite tige continue.

8.- Distanceur suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, dans le prolongement des bords des tiges, les sections de tube rondes présentent des ouvertures jour le passa- ge de l'agent de refroidissement. <Desc/Clms Page number 10>

9,- Procéda de fabrication de distanceurs suivant les revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'on écrase des tubes à distances régulières et en ce qu'on meule ensuite la partie tubu- laire écrasée jusqu'à obtention d'une tige médiane, au moyen de meules pour profils, qui usinent en même temps les parties voisines destronçons, de tube encore circulaires.

10.- Distanceur suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que des corps permettant la circulation, juxtaposés en une rangée dans un plan du noyau, du réacteur, sont assemblés entre eux.

11.- Distanceur suivant la revendication 10, caracté- risé en ce que des corps permettant la circulation assembles en une rangée sont assemblés par des tiges de liaison à des corps permettant la circulation voisins dans le sens axial.

12.- Distanceur suivant les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que deux bandes de tôle identiques, déformées en demi-anneaux à distance de l'axe des barres de matière fissile, sont réunies entre.elles dans la région de leurs traverses, deux demi- anneaux formant un tronçon de tube annulaire.

13. - Distanceur suivant les revendications 10 à 12, en particulier pour barres de matière fissile disposées en triangle, ' caractérisé-en ce que les traverses de liaison entre deux corps per- mettant la circulation sont coudées.

14.- Distanceur suivant les revendications 10 à 13, caractérisé en ce que des tronçons de tube annulaires sont attachés, à distance des barres de matière fissile, à une bande de tôle recti- ligne.

15. - Distanceur suivant les revendications 10 à 14, caractrérisé en ce que les corps permettant la circulation se .trouvant dans deux plans différents sont assemblés- par des traverses de liaison coupant le faisceau de barres de combustible, les traverses de liaison de chaque plan étant parallèles entre'elles mais formant un angle avec les traverses de l'autre plan. <Desc/Clms Page number 11>

16.- Distanceur suivant la revendication 15, carac- térisé en ce que les traverses de liaison sont encastrées dans les extrémités des corps permettant la circulation.

17.- Distanceur suivant les revendications 15 et 16, caractérisé par des tronçons de tube servant de corps permettant la circulation qui présentent de préférence en leur milieu un bour- .relet annulaire.

18. - Distanceur suivant les revendications 15 à 17, caractérisé par des bossages prévus sur les tronçons de tube appro- ximativement à mi-distance entre les plans des traverses de liaison et dirigés vers les barres de combustible.

19.- Distanceur suivant les revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les tronçons de tube sont chanfreinés à leurs extrémités.