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CENTRE D'ETUDE DE L'ENERGIE NUCLEAIRE à Bruxelles, Belgique Barreaux combustibles nucléaires
La présente invention se rapporte aux barres combustibles pour réacteurs nucléaires et plus particulièrement aux moyens pour maintenir le combustible à l'intérieur de ces barres.
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L'invention s'applique à toute barre (désignée plua couramment comme barreau) combustible quel que soit le matériau de gainage, le matériau combustiole ou leur utilication.
Dans les barreaux, le matériau combustible est généralement maintenu dans un tube de gainage de façon à empêcher tout mouvement relatif de l'un par rapport à l'autre, au cours des manutentions, tout en permettant le gonflement.
Les systèmes générale^.vent utilisée pour maintenir en place le combustible dans le gainage sont constitués soit d'un ressert placé entre le combustible et le bouchon, soit d'un tube interne supporté par le bouchon, Ces systèmes ont le désavantage de réduire le volume laissé libre en vue de la rétention des gaz de fission liberés au cours de l'irradiation.
Par ailleurs un ressort exerce un ei'iort important sur le bouchon, ce qui augmente les difficultés de soudage de ce dernier au gainage et les contraintes sur le cordon de soudure. la présente invention a pour ooet un procédé simple pour maintenir le comoustible dans le gainage d'un barreau combustible, Jelon l'invention, le procédé pour cainteair en {:lace le combustible dans le gainage est caractérisé par l'istroduction dans le tube de gainage d'une bague fendue de diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur du tube de gainage.
Généralement la bague ou l'anneau sera placé au-dessus -le et en contact avec la pastille céramique se trouvant à l'extrémité des pastilles ou de la poudre combustible. La Dague fendue proposée, selon l'invention, ne nécessite pas la mise à dimensions exactes pour un même type de tube. En effet, comme la bague est fendue on obtient facilement, pour chaque tube, malgré leur légère différence en diamètre, une force égale en déformait la bague plastiquement lors de son intro-
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duotion dans le tube.
La force nécessaire au déplacement est fonction directe de la longueur de la bague et de la limite élastique du matériau dont elle est constituée
L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple nullement limitatif qui sera décrit ci-après à l'aide de la figure Jointe, montrant schématiquement une coupe longitudinale d'un barreau combustible selon l'invention.
En se référant à la figure, celle-ci montre un tube de gainage 1 en Zircaloy de 7,4 mm de diamètre Intérieur, d'un barreau comoustible ferme en bas par un bouchon inférieur 2 soudé au tube 1. Le tube 1 est rempli d'un mélange de grains en oxyde d'uranium composé de @ % de graina 4 de 2,5 mm de diamètre et de 40 % de grains 5 ayant des dimen- stons variant entre 250 et 50 microns. Le tube est ensuite vibré de façon à obtenir une r.aute densité en matière comtustiole. Le bouchon 2 est séparé des grains 4 et 5 par une pastille isolante 3; une pastille analogue est placée au-dessus des grains.
Cn introduit alors dans le tube 1 une oague 'fendue consti- tuée également de Zircaloy et ayant 3 mm de longueur et 8 mm de dia- metre extérieur et 0,5mm d'épaisseur de paroi; la fente 1C est de l'ordre de 1 mm. Cette Dague est poussée dans le tube Jusque cortre la pastille.*- Le tuoe est ensuite fermé par soudage d'un bouchon 9
Des essais ont démontré que la force nécessaire pour déplacer la bagueà la température ambiante est de J'ordre de 5 kg, et que cette force reste constante jusqu'à des températures dépassant les 500 C.
Four une bague de 12 mm de longueur dans les mêmes circons- tances, cette force atteint 1@ kg.
Par:nI les avantages de ce procédé, on peut citer une fixation simple du combustible sans diminuer le volume laissé libre pour la
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rétention des gaz de fission libérés au cours de l'irradiation. D'autre part, la bague selon l'invention empêche très efficacement le mouvement axial du combustible par rapport à la gaine au cours des manutentions.
De plus, la fabrication de ces baguée peut se faire facilement par découpe du tube de gainage lui-même et ne nécessite pas une mise à dimension très rigoureuse dea matériaux structuraux.
Il est bien entendu que la forme de mise en application de la présente invention telle que décrite ci-dessus a tare d'exemple n'est nullement limitative et que diverses modifications peuvent y être apportées. Ainsi par exemple, la bague ne doit pas être nécessai- rement une pièce cylindrique simplement fendue, mais peut comporter d'autres évidements ou découpes quelconques. Il est clair que l'inven- tion est également applicable pour maintenir en place du combustible en pastilles ou sous toute autre fonte.
REVENDICATIONS 1. Procède pour maintenir en place le combustible dans le gainage d'un berreau combustible nucléaire caractérisé en ce que l'on introduit dans le tube de gainage, une bague fendue de diaètre extérieur supérieur au diantre intérieur du tube de gainage.
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NUCLEAR ENERGY CENTER in Brussels, Belgium Nuclear fuel bars
The present invention relates to fuel rods for nuclear reactors and more particularly to the means for maintaining the fuel inside these rods.
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The invention applies to any fuel bar (more commonly referred to as a bar) regardless of the cladding material, the combustible material or their use.
In the bars, the combustible material is generally held in a sheathing tube so as to prevent any relative movement of one with respect to the other, during handling, while allowing inflation.
The general wind systems used to hold the fuel in place in the cladding consist either of a spring placed between the fuel and the plug, or of an internal tube supported by the plug. These systems have the disadvantage of reducing the volume left free for the retention of fission gases released during irradiation.
Furthermore, a spring exerts a significant ei'iort on the plug, which increases the difficulties of welding the latter to the sheathing and the stresses on the weld bead. the present invention has for ooet a simple method for maintaining the edible in the cladding of a fuel rod, According to the invention, the method for cainteair in {: lace the fuel in the cladding is characterized by the istroduction in the tube of sheathing of a split ring with an outside diameter greater than the inside diameter of the sheathing tube.
Generally the ring or the ring will be placed above it and in contact with the ceramic pellet located at the end of the pellets or the combustible powder. The proposed split dagger, according to the invention, does not require exact dimensions for the same type of tube. In fact, as the ring is split, we easily obtain, for each tube, despite their slight difference in diameter, an equal force deformed the ring plastically when it was introduced.
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duotion in the tube.
The force required for displacement is a direct function of the length of the ring and the elastic limit of the material of which it is made.
The invention will be better understood on reading the non-limiting example which will be described below with the aid of the attached figure, schematically showing a longitudinal section of a fuel rod according to the invention.
Referring to the figure, this shows a sheathing tube 1 in Zircaloy with an interior diameter of 7.4 mm, with an edible bar closed at the bottom by a lower plug 2 welded to the tube 1. The tube 1 is filled. of a mixture of uranium oxide grains composed of @% grain 4 2.5 mm in diameter and 40% grains 5 having dimensions varying between 250 and 50 microns. The tube is then vibrated so as to obtain a r.aute density in comtustiole material. The stopper 2 is separated from the grains 4 and 5 by an insulating pellet 3; a similar pellet is placed above the grains.
Cn then introduces into the tube 1 a split ring also made of Zircaloy and having 3 mm in length and 8 mm in external diameter and 0.5 mm in wall thickness; the slot 1C is of the order of 1 mm. This dagger is pushed into the tube until the pellet is completed. * - The tuoe is then closed by welding a plug 9
Tests have shown that the force necessary to move the ring at room temperature is of the order of 5 kg, and that this force remains constant up to temperatures exceeding 500 C.
Oven a ring 12 mm long under the same circumstances, this force reaches 1 @ kg.
By: nI the advantages of this process, one can quote a simple fixing of the fuel without reducing the volume left free for the
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retention of fission gases released during irradiation. On the other hand, the ring according to the invention very effectively prevents the axial movement of the fuel relative to the cladding during handling.
In addition, the manufacture of these rings can be done easily by cutting the cladding tube itself and does not require a very rigorous sizing of structural materials.
It is understood that the form of implementation of the present invention as described above by way of example is in no way limiting and that various modifications can be made thereto. Thus, for example, the ring does not necessarily have to be a cylindrical part which is simply split, but may include any other recesses or cutouts. It is clear that the invention is also applicable to hold in place fuel in pellets or under any other cast iron.
CLAIMS 1. Method for keeping the fuel in place in the cladding of a nuclear fuel burner characterized in that a split ring with an outer diameter greater than the inner diameter of the cladding tube is introduced into the cladding tube.