EP3391379A1 - Structure amelioree de dissipation de chaleur par convection naturelle, pour emballage de transport et/ou d'entreposage de matieres radioactives - Google Patents

Structure amelioree de dissipation de chaleur par convection naturelle, pour emballage de transport et/ou d'entreposage de matieres radioactives

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EP3391379A1
EP3391379A1 EP16809084.3A EP16809084A EP3391379A1 EP 3391379 A1 EP3391379 A1 EP 3391379A1 EP 16809084 A EP16809084 A EP 16809084A EP 3391379 A1 EP3391379 A1 EP 3391379A1
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EP
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primary
height
structures
fins
heat dissipation
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TN International SA
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    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
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    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal

Definitions

  • the present invention relates to the field of the evacuation of heat produced by radioactive materials loaded in a transport packaging and / or storage of radioactive materials.
  • the present invention relates to a natural convection heat dissipation structure, intended to equip the periphery of a packaging for the transport and / or storage of radioactive materials, for example nuclear fuel assemblies or radioactive waste.
  • This heat removal device is designed in particular to limit the temperature reached in service by the various components of the packaging, including seals and radiological protection, to avoid any risk of degradation of these elements.
  • this device in addition to being able to ensure its main function of heat exchanger with the ambient environment, this device is designed to be compatible with packaging service constraints, such as decontaminability, holding in the environment. time, resistance to atmospheric attack, resistance to operating conditions such as immersion during loading and unloading, or containment of the neutron shielding resin.
  • a known solution for this type of external heat removal device is in the form of a casing shell surrounding the lateral body of the package, and on which are welded longitudinal fins of appropriate section. These fins are also called vertical because they are oriented in the vertical direction when the package rests itself vertically.
  • the invention therefore aims to remedy at least partially the disadvantage mentioned above, relating to the achievements of the prior art.
  • the invention firstly relates to a natural convection heat dissipation structure, intended to equip the periphery of a package for the transport and / or storage of radioactive materials, the structure having two adjacent half-structures each comprising primary fins parallel and inclined with respect to a direction of the height of the structure, the primary fins of the two half-structures forming two-by-two fins in the general shape of inverted V, when the package is arranged vertically with its bottom facing down,
  • each half-structure the height of each half-structure, in the direction of the height in which successive primary fins inclined, this height being between 2 and 5 m;
  • - h the height of each primary fin, between 10 and 100 mm
  • - d the width of each primary air flow channel defined between two directly consecutive primary fins, this width being between 10 and 50 mm;
  • - Ep the thickness of each primary fin, satisfying the condition d / Ep> 2.5; - L: the width of each half-structure in a transverse direction orthogonal to the direction of the height, said width L satisfying the following condition:
  • the invention also has at least one of the following optional features, taken alone or in combination.
  • the two adjacent half-structures are arranged substantially symmetrically.
  • the structure has a possible spacing Ec between the opposite ends of two primary fins jointly forming a vane in the general shape of inverted V, the two opposite ends forming the tip of the V, this gap Ec satisfying the condition Ec / L ⁇ 0 2.
  • the primary fins are straight and inclined by a value between 30 and 60 ° with respect to the direction of the height, and preferably inclined by a value of 45 ° with respect to this same direction.
  • the width d is constant and identical for all the primary channels of air circulation of each half-structure.
  • the convective performance of the fins is further increased.
  • the gains in terms of thermal performance are at least of the order of 25% compared to solutions with vertical fins, with identical heat exchange surfaces.
  • the two half-structures are distinct from each other, each having a plate and its own primary fins projecting from the plate. This gives ease of manufacture and assembly.
  • the two half-structures can be made on the same plate of height H.
  • Each half-structure is substantially flat, which also gives an ease of manufacture.
  • the invention also relates to a packaging for the transport and / or storage of radioactive materials comprising a lateral body externally equipped with several heat dissipation structures such as the one described above, these structures being distributed circumferentially around the lateral body .
  • a spacing Ec 'between two dissipation structures directly adjacent in the circumferential direction is substantially equal to the spacing Ec.
  • FIG. 1 represents a front view of a package for storing and / or transporting radioactive materials, comprising a heat dissipation structure according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows a partial sectional view taken along the line 11-11 of Figure 1;
  • FIG. 3 is an enlarged front view of part of the heat dissipation structure
  • Figure 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of Figure 3.
  • Figure 5 is a view similar to that of Figure 3, which has been schematized the principle of air swirl over the fins and primary channels of the heat dissipation structure.
  • FIG. 1 there is shown a package 1 for storing and / or transporting radioactive material, such as nuclear fuel assemblies or radioactive waste (not shown).
  • radioactive material such as nuclear fuel assemblies or radioactive waste (not shown).
  • This package 1 is shown in Figure 1 in vertical storage position, in which its longitudinal axis 2 is oriented vertically. It rests on a packaging bottom 4, opposite a removable cover 6 in the direction of the height 8, parallel to the longitudinal axis 2. Between the bottom 4 and the lid 6, the package 1 comprises a lateral body 10 extending around the axis 2, and internally defining a cavity 12 for the housing of radioactive materials.
  • the lateral body 10 generally comprises an inner ring 14 and a concentric outer ring 16, defining an annular space 18 centered on the axis 2.
  • the space 18 is filled by thermal conduction means 20 connecting the two rings 14, 16, as well as by means of neutron protection 22.
  • the aforesaid means 20, 22 are of conventional design and will therefore not be further described.
  • the outer shell 16 is made using a plurality of heat dissipation structures 30 according to the invention. These structures 30 are distributed circumferentially around the axis 2, and each extends at a height H of between 2 and 5 m in the direction of the height 8.
  • the structures 30 comprise bases in the form of rectangular plates, these plates each comprise two longitudinal edges. These plates are assembled end-to-end by welding at their opposite edges, so as to reconstitute the outer shell 16.
  • FIG. 3 there is shown two adjacent structures 30 in the circumferential direction 32 of the package. These two structures 30 are identical, and it is preferably the same for all the structures 30 constituting the outer ring 16, their number being between 5 and 40.
  • Each heat dissipation structure 30 has two half-structures 30a, 30b of similar designs, and being arranged substantially symmetrically with respect to a radial plane Pr of the package.
  • the half-structure 30a comprises straight and parallel primary fins 40a. They are inclined relative to the direction of the height 8 of the package, also corresponding to the height direction of the structure 30.
  • the angle of inclination Aa of the primary fins 40a with respect to the direction 8 is preferably the order of 45 °.
  • the half-structure 30b comprises straight and parallel primary fins 40b. They are inclined relative to the direction of the height 8 of the package, an inclination angle Ab preferably of the order of 45 °.
  • the symmetry may not be perfect, for example by providing a small difference in the value of the two angles Aa, Ab, of the order of 10 to 20 °.
  • the primary fins 40a, 40b of the two half-structures form two-by-two fins 44 in the general shape of inverted V, when the package is arranged vertically with its bottom facing downwards, as in Figures 1 and 3.
  • Each half-structure 30a, 30b can be made in one piece in the direction 8, or segmented in the same direction. In the latter case illustrated in Figure 1, the half-structure segments are then arranged in continuity with each other, being welded end-to-end.
  • the two half-structures 30a, 30b are distinct from one another, namely that they each comprise a plate 46 from which the associated primary fins project, as has been shown for the half-structure 30a in Figure 4.
  • the two plates 46 are joined together by welding at their edges facing in the circumferential direction, so as to reconstitute a structure 30.
  • the two assembled plates 46 together form the aforementioned base shaped of rectangular plate, participating in reconstructing the outer shell 16.
  • the two half-structures 30 a, 30 b are of symmetrical design.
  • the primary channels 48a, 48b delimited respectively by two directly consecutive fins 40a, 40b in the direction 8 are also represented.
  • each half-structure 30a, 30b corresponding to the height H of the structure 30 composed by these two half-structure.
  • the height H is between 2 and 5 m, and preferably close to 4 m.
  • each primary fin 40a, 40b It is also the height h of each primary fin 40a, 40b, between 10 and 100 mm, and preferably identical for all the primary fins.
  • the width d of each primary airflow channel 48a, 48b is also part of these important parameters. This width d is between 10 and 50 mm, and is constant and identical for all the channels 48a, 48b, over the entire height H.
  • each primary fin 40a, 40b it is also the thickness Ep of each primary fin 40a, 40b, satisfying the condition d / Ep> 2.5.
  • This thickness Ep is also preferably identical for all the primary fins.
  • each half-structure 30a, 30b is also a key parameter.
  • This width L extending in a transverse direction orthogonal to the direction of the height and comparable to the circumferential direction 32, is identical for the two half-structures and satisfies the following condition:
  • any spacing Ec may be provided between the ends opposite two primary fins 40a, 40b, forming a fin generally V-shaped inverted 44. This spacing, arranged at the tip of the fin 44, meets the condition Ec / L ⁇ 0.2. The spacings being aligned in the direction 8, they together form a kind of vertical air discharge channel 54, at the junction between the two half-structures 30a, 30b of the structure 30 of heat dissipation.
  • This spacing Ec' is for example substantially equal to the spacing Ec.
  • the gains in thermal efficiency can reach up to 90% compared to the conventional solution with vertical straight vanes, when the width L is close to the specific value defined by the following product: 0.35. H 0 ' 5 . h 0 ' 6 / d 0 ' 1 .
  • the gains in thermal performance are unexpectedly and surprisingly explained by obtaining a phenomenon of acceleration of the air particles within the primary channels 48a, 48b.
  • This acceleration of the air in the channels results from the interaction between the air intake zones 58 at the inlet of the channels 48a, 48b, and the discharge zones. 60 located further down these channels.
  • the air suction zones 58 correspond to the strongly grayed, triangle-shaped portions with the apex facing upwards. This is explained by the fact that these suction zones 58, in the channels 48a, 48b, are more extended downwards.
  • the discharge zones 60 correspond to the less gray portions, in the form of a triangle with the top facing downwards. This is explained by the fact that these areas of discharge are more extended upwards.

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Abstract

L'invention se rapporte à une structure (30) de dissipation de chaleur par convection naturelle, destinée à équiper la périphérie d'un emballage pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives, la structure présentant deux demi-structures adjacentes (30a, 30b) comprenant chacune des ailettes primaires (40a, 40b) parallèles et inclinées par rapport à une direction de la hauteur (8) de la structure, les ailettes primaires (40a, 40b) des deux demi-structures (30a, 30b) formant deux à deux des ailettes (44) en forme générale de V inversé, lorsque l'emballage est agencé verticalement avec son fond (4) orienté vers le bas.

Description

STRUCTURE AMELIOREE DE DISSIPATION DE CHALEUR PAR CONVECTION NATURELLE, POUR EMBALLAGE DE TRANSPORT ET/OU D'ENTREPOSAGE DE MATIERES
RADIOACTIVES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine de l'évacuation de la chaleur produite par des matières radioactives chargées dans un emballage de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives.
Plus précisément, la présente invention se rapporte à une structure de dissipation de chaleur par convection naturelle, destinée à équiper la périphérie d'un emballage pour le tra nsport et/ou l'entreposage de matières radioactives, par exemple des assemblages de combustible nucléaire ou des déchets radioactifs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
De l'art antérieur, il est connu d'assembler un dispositif externe d'évacuation de chaleur autour d'une surface extérieure d'un corps latéral d'un emballage, da ns le but d'évacuer, vers le milieu ambiant, les calories émises par les matières radioactives contenues dans l'emballage.
Ce dispositif d'évacuation de chaleur est notamment conçu de manière à limiter la température atteinte en service par les différents éléments constitutifs de l'emballage, notamment les joints et les protections radiologiques, afin d'éviter tout risque de dégradation de ces éléments.
Par ailleurs, outre le fait de pouvoir assurer sa fonction principale d'échangeur de calories avec le milieu ambiant, ce dispositif est conçu de façon à être compatible avec les contraintes de services de l'emballage, telles que la décontaminabilité, la tenue dans le temps, la résistance aux agressions atmosphériques, la résistance aux conditions d'exploitation comme l'immersion lors du chargement et du déchargement, ou encore le confinement de la résine de blindage neutronique.
Une solution connue pour ce type de dispositif externe d'évacuation de chaleur se présente sous la forme d'une virole d'habillage enveloppant le corps latéral de l'emballage, et sur laquelle sont soudées des ailettes droites longitudinales de section appropriée. Ces ailettes sont également dites verticales, car elles sont orientées selon la direction verticale lorsque l'emballage repose lui-même verticalement.
Cependant, cette solution est perfectible car en pratique, elle conduit à un profil de température qui augmente progressivement en fonction de la hauteur de l'emballage, lorsque celui-ci repose verticalement.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement à l'inconvénient mentionné ci-dessus, relatif aux réalisations de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet une structure de dissipation de chaleur par convection naturelle, destinée à équiper la périphérie d'un emballage pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives, la structure présentant deux demi-structures adjacentes comprenant chacune des ailettes primaires parallèles et inclinées par rapport à une direction de la hauteur de la structure, les ailettes primaires des deux demi-structures formant deux à deux des ailettes en forme générale de V inversé, lorsque l'emballage est agencé verticalement avec son fond orienté vers le bas,
la structure présentant les paramètres suivants :
- H : la hauteur de chaque demi-structure, dans la direction de la hauteur selon laquelle se succèdent les ailettes primaires inclinées, cette hauteur étant comprise entre 2 et 5 m ;
- h : la hauteur de chaque ailette primaire, comprise entre 10 et 100 mm ; - d : la largeur de chaque canal primaire de circulation d'air défini entre deux ailettes primaires directement consécutives, cette largeur étant comprise entre 10 et 50 mm ;
- Ep : l'épaisseur de chaque ailette primaire, répondant à la condition d/Ep > 2,5 ; - L : la largeur de chaque demi-structure selon une direction transversale orthogonale à la direction de la hauteur, ladite largeur L répondant à la condition suivante :
0,30 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) ≤ L ≤ 3,5 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1)
Les conditions géométriques particulières définies ci-dessus permettent d'améliorer sensiblement les performances convectives des ailettes, notamment vis-à-vis des ailettes droites verticales connues de l'art antérieur. De plus, de manière surprenante, il a été constaté qu'avec ces dimensions particulières, il se produit avantageusement un phénomène d'accélération des particules d'air au sein des canaux primaires, ce qui confère des performances thermiques accrues. Ce phénomène résulte de l'interaction entre les zones d'aspiration d'air à l'entrée des canaux primaires, et les zones de refoulement situées plus en aval de ces canaux. Plus précisément, une partie des particules d'air des zones de refoulement est recyclée sous forme d'un tourbillon qui permet d'entraîner davantage d'air frais à l'entrée de ces mêmes canaux. En d'autres termes, ces tourbillonnements créés au-dessus des ailettes et des canaux primaires, favorisent l'accélération de l'air dans ces derniers. Grâce à ce phénomène de tourbillonnement exploité dans la présente invention, les gains en termes de performances thermiques sont au minimum de l'ordre de 10% par rapport aux solutions à ailettes verticales, à surfaces d'échange thermiques identiques.
L'invention présente par ailleurs au moins l'une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
Les deux demi-structures adjacentes sont agencées de façon sensiblement symétrique. La structure présente un éventuel écartement Ec entre les extrémités en regard de deux ailettes primaires formant conjointement une ailette en forme générale de V inversé, les deux extrémités en regard formant la pointe du V, cet écartement Ec répondant à la condition Ec/L≤ 0,2.
Les ailettes primaires sont droites et inclinées d'une valeur comprise entre 30 et 60° par rapport à la direction de la hauteur, et de préférence inclinées d'une valeur de 45° par rapport à cette même direction.
La largeur d est constante et identique pour tous les canaux primaires de circulation d'air de chaque demi-structure.
La largeur L de chaque demi-structure répond à la condition plus précise suivante :
0,55 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) ≤ L ≤ 1,8 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1)
Dans cet intervalle restreint de valeurs, les performances convectives des ailettes sont encore accrues. Les gains en termes de performances thermiques sont au minimum de l'ordre de 25% par rapport aux solutions à ailettes verticales, à surfaces d'échange thermique identiques.
Les deux demi-structures sont distinctes l'une de l'autre, chacune présentant une plaque et ses propres ailettes primaires faisant saillie de la plaque. Cela confère une facilité de fabrication et d'assemblage.
Alternativement, les deux demi-structures peuvent être réalisées sur une même plaque de hauteur H.
Chaque demi-structure est sensiblement plane, ce qui confère ici aussi une facilité de fabrication.
L'invention a également pour objet un emballage pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives comprenant un corps latéral équipé extérieurement de plusieurs structures de dissipation de chaleur comme celle décrite ci- dessus, ces structures étant réparties circonférentiellement autour du corps latéral.
De préférence, un écartement Ec' entre deux structures de dissipation directement adjacentes selon la direction circonférentielle, est sensiblement égal à l'écartement Ec. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
- la figure 1 représente une vue de face d'un emballage pour l'entreposage et/ou le transport de matières radioactives, comportant une structure de dissipation de chaleur selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ;
- la figure 2 représente une vue partielle en coupe prise le long de la ligne ll-ll de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue agrandie de face d'une partie de la structure de dissipation de chaleur ;
- la figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne IV-IV de la figure 3 ; et
- la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 3, sur laquelle a été schématisé le principe de tourbillonnement d'air au-dessus des ailettes et des canaux primaires de la structure de dissipation de chaleur.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, il est représenté un emballage 1 pour l'entreposage et/ou le transport de matières radioactives, comme des assemblages de combustible nucléaire ou des déchets radioactifs (non représentés).
Cet emballage 1 est représenté sur la figure 1 en position verticale d'entreposage, dans laquelle son axe longitudinal 2 est orienté verticalement. Il repose sur un fond d'emballage 4, opposé à un couvercle amovible 6 selon la direction de la hauteur 8, parallèle à l'axe longitudinal 2. Entre le fond 4 et le couvercle 6, l'emballage 1 comporte un corps latéral 10 s'étendant autour de l'axe 2, et définissant intérieurement une cavité 12 pour le logement des matières radioactives. Le corps latéral 10 comprend généralement une virole intérieure 14 et une virole extérieure 16 concentriques, définissant un espace annulaire 18 centré sur l'axe 2. L'espace 18 est rempli par des moyens de conduction thermique 20 reliant les deux viroles 14, 16, ainsi que par des moyens de protection neutronique 22. Les moyens 20, 22 précités sont de conception classique et ne seront de ce fait pas davantage décrits.
La virole extérieure 16 est réalisée à l'aide d'une pluralité de structures 30 de dissipation de chaleur selon l'invention. Ces structures 30 sont réparties circonférentiellement autour de l'axe 2, et s'étendent chacune selon une hauteur H comprise entre 2 et 5 m selon la direction de la hauteur 8. Dans l'exemple montré sur la figure 2, les structures 30 comprennent des bases en forme de plaques rectangulaires, ces plaques comportent chacune deux chants longitudinaux. Ces plaques sont assemblées bout-à-bout par soudage au niveau de leurs chants en regard, de façon à reconstituer la virole externe 16.
Plus précisément en référence à la figure 3, il est représenté deux structures 30 adjacentes selon la direction circonférentielle 32 de l'emballage. Ces deux structures 30 sont identiques, et il en est de préférence de même pour toutes les structures 30 constituant la virole externe 16, leur nombre pouvant être compris entre 5 et 40.
Chaque structure de dissipation de chaleur 30 comporte deux demi- structures 30a, 30b de conceptions analogues, et étant agencées sensiblement symétriquement par rapport à un plan radial Pr de l'emballage. La demi-structure 30a comprend des ailettes primaires 40a droites et parallèles. Elles sont inclinées par rapport à la direction de la hauteur 8 de l'emballage, correspondant également à la direction de hauteur de la structure 30. L'angle d'inclinaison Aa des ailettes primaires 40a par rapport à la direction 8 est de préférence de l'ordre de 45°. De façon analogue et sensiblement symétrique, la demi-structure 30b comprend des ailettes primaires 40b droites et parallèles. Elles sont inclinées par rapport à la direction de la hauteur 8 de l'emballage, d'un angle d'inclinaison Ab de préférence de l'ordre de 45°. Néanmoins, la symétrie peut ne pas être parfaite, par exemple en prévoyant une faible différence dans la valeur des deux angles Aa, Ab, de l'ordre de 10 à 20°. Les ailettes primaires 40a, 40b des deux demi-structures forment deux à deux des ailettes 44 en forme générale de V inversé, lorsque l'emballage est agencé verticalement avec son fond orienté vers le bas, comme sur les figures 1 et 3. Chaque ailette 44 ainsi formée par l'une des ailettes primaires 40a, et l'ailette primaire 40b en regard, adopte donc une forme de chevron.
Chaque demi-structure 30a, 30b peut être réalisée d'une seule pièce selon la direction 8, ou bien segmentée selon cette même direction. Dans ce dernier cas illustré sur la figure 1, les segments de demi-structure sont alors agencés dans la continuité les uns des autres, en étant soudés bout-à-bout.
De préférence, les deux demi-structures 30a, 30b sont distinctes l'une de l'autre, à savoir qu'elles comprennent chacune une plaque 46 de laquelle font saillie les ailettes primaires associées, comme cela a été représenté pour la demi-structure 30a sur la figure 4. Les deux plaques 46 sont assemblées entre elles par soudage au niveau de leurs chants en regard dans la direction circonférentielle, de façon à reconstituer une structure 30. Ainsi, les deux plaques assemblées 46 constituent ensemble la base précitée en forme de plaque rectangulaire, participant à reconstituer la virole extérieure 16.
Comme cela est illustré sur la figure 3, les deux demi-structures 30a, 30b sont de conception symétrique. Sur cette même figure 3, il est également représenté les canaux primaires 48a, 48b délimités respectivement par deux ailettes 40a, 40b directement consécutives, selon la direction 8.
Sur les figures 3 et 4, il a été identifié des paramètres géométriques déterminants pour l'obtention des performances thermiques inattendues, particulièrement élevées.
Il s'agit tout d'abord de la hauteur H de chaque demi-structure 30a, 30b, correspondant à la hauteur H de la structure 30 composé par ces deux demi-structure. Comme indiqué précédemment, la hauteur H est comprise entre 2 et 5 m, et de préférence proche de 4 m.
Il s'agit également de la hauteur h de chaque ailette primaire 40a, 40b, comprise entre 10 et 100 mm, et de préférence identique pour toutes les ailettes primaires. La largeur d de chaque canal primaire de circulation d'air 48a, 48b fait aussi partie de ces paramètres importants. Cette largeur d est comprise entre 10 et 50 mm, et s'avère constante et identique pour tous les canaux 48a, 48b, sur toute la hauteur H.
II s'agit aussi de l'épaisseur Ep de chaque ailette primaire 40a, 40b, répondant à la condition d/Ep > 2,5. Cette épaisseur Ep est également de préférence identique pour toutes les ailettes primaires.
Enfin, la largeur L de chaque demi-structure 30a, 30b est également un paramètre clé. Cette largeur L, s'étendant selon une direction transversale orthogonale à la direction de la hauteur et assimilable à la direction circonférentielle 32, est identique pour les deux demi-structures et répond à la condition suivante :
0,30 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) ≤ L ≤ 3,5 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1)
Par ailleurs, un éventuel écartement Ec peut être prévu entre les extrémités en regard de deux ailettes primaires 40a, 40b, formant conjointement une ailette en forme générale de V inversé 44. Cet écartement, agencé au niveau de la pointe de l'ailette 44, répond à la condition Ec/L≤ 0,2. Les écartements étant alignés selon la direction 8, ils forment ensemble une sorte de canal vertical 54 de refoulement d'air, au niveau de la jonction entre les deux demi-structures 30a, 30b de la structure 30 de dissipation de chaleur.
En outre, il est de préférence prévu un écartement Ec' entre deux structures de dissipation 30 directement adjacentes selon la direction circonférentielle 32. Cet écartement Ec' est par exemple sensiblement égal à l'écartement Ec.
Cette combinaison de paramètres géométriques procure des performances thermiques très élevées, qui sont encore plus importantes lorsque ces paramètres répondent à la condition suivante :
0,55 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) ≤ L ≤ 1,8 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) Encore plus préférentiellement, les gains en performances thermiques peuvent atteindre jusqu'à 90% par rapport à la solution conventionnelle à ailettes droites verticales, lorsque la largeur L se rapproche de la valeur spécifique définie par le produit suivant : 0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1. Dans tous les cas exposés ci-dessus, les gains en performances thermiques s'expliquent de manière inattendue et surprenante par l'obtention d'un phénomène d'accélération des particules d'air au sein des canaux primaires 48a, 48b. Cette accélération de l'air dans les canaux, schématisée par les flèches 56 sur la figure 5, résulte de l'interaction entre les zones d'aspiration d'air 58 à l'entrée des canaux 48a, 48b, et les zones de refoulement 60 situées plus en aval de ces canaux. Sur cette figure 5, les zones d'aspiration d'air 58 correspondent aux parties fortement grisées, en forme de triangle avec le sommet orienté vers le haut. Cela s'explique par le fait que ces zones d'aspiration 58, au sein des canaux 48a, 48b, sont plus étendues en allant vers le bas. A l'inverse, les zones de refoulement 60 correspondent aux parties moins grisées, en forme de triangle avec le sommet orienté vers le bas. Cela s'explique par le fait que ces zones de refoulement sont plus étendues en allant vers le haut.
Avec l'agencement proposé, lorsque les demi-structures sont chauffées, il se produit une convection naturelle conduisant l'air à entrer dans les canaux primaires 48a, 48b, puis à se propager vers le haut au sein de ces canaux, avant de rencontrer l'air provenant des canaux en regard appartenant à l'autre demi-structure. Cet impact en sortie des canaux primaires 48a, 48b, au niveau de la pointe des V inversés, conduit l'air à s'évacuer verticalement vers le haut. Mais simultanément, grâce à la proportion maîtrisée entre l'étendue des zones d'aspiration 58 et l'étendue des zones de refoulement 60 découlant des paramètre géométriques spécifiques mis en œuvre dans l'invention, il se crée des tourbillonnements et recirculations d'air au-dessus des ailettes et des canaux primaires 48a, 48b, favorisant l'accélération de l'air dans ces canaux. Ces tourbillonnements, schématisés par les flèches 62 sur la figure 5, sont obtenus du fait qu'une partie des particules d'air des zones de refoulement 60 est ré-aspirée dans les canaux primaires 48a, 48b en étant entraînées par les zones d'aspiration 58, tandis que des particules d'air des zones d'aspiration 58 sont entraînées par les zones de refoulement 60.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure (30) de dissipation de chaleur par convection naturelle, destinée à équiper la périphérie d'un emballage (1) pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives, la structure étant caractérisée en ce qu'elle présente deux demi-structures adjacentes (30a, 30b) comprenant chacune des ailettes primaires (40a, 40b) parallèles et inclinées par rapport à une direction de la hauteur (8) de la structure, les ailettes primaires (40a, 40b) des deux demi-structures (30a, 30b) formant deux à deux des ailettes (44) en forme générale de V inversé, lorsque l'emballage est agencé verticalement avec son fond (4) orienté vers le bas, la structure présentant les paramètres suivants :
- H : la hauteur de chaque demi-structure (30a, 30b), dans la direction de la hauteur (8) selon laquelle se succèdent les ailettes primaires inclinées (40a, 40b), cette hauteur étant comprise entre 2 et 5 m ;
- h : la hauteur de chaque ailette primaire (40a, 40b), comprise entre 10 et 100 mm ;
- d : la largeur de chaque canal primaire (48a, 48b) de circulation d'air défini entre deux ailettes primaires directement consécutives, cette largeur étant comprise entre 10 et 50 mm ;
- Ep : l'épaisseur de chaque ailette primaire (40a, 40b), répondant à la condition d/Ep > 2,5 ;
- L : la largeur de chaque demi-structure (30a, 30b) selon une direction transversale orthogonale à la direction de la hauteur (8), ladite largeur L répondant à la condition suivante :
0,30 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) ≤ L ≤ 3,5 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1)
2. Structure de dissipation de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux demi-structures adjacentes (30a, 30b) sont agencées de façon sensiblement symétrique.
3. Structure de dissipation de chaleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les ailettes primaires (40a, 40b) sont droites et inclinées d'une valeur comprise entre 30 et 60° par rapport à la direction de la hauteur (8), et de préférence inclinées d'une valeur de 45° par rapport à cette même direction.
4. Structure de dissipation de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur d est constante et identique pour tous les canaux primaires (40a, 40b) de circulation d'air de chaque demi-structure (30a, 30b).
5. Structure de dissipation de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur L de chaque demi-structure (30a, 30b) répond à la condition suivante :
0,55 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1) ≤ L ≤ 1,8 . (0,35 . H0'5 . h0'6 / d0'1)
6. Structure de dissipation de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux demi-structures (30a, 30b) sont distinctes l'une de l'autre, chacune présentant une plaque (46) et ses propres ailettes primaires faisant saillie de la plaque.
7. Structure de dissipation de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les deux demi-structures (30a, 30b) sont réalisées sur une même plaque de hauteur H.
8. Structure de dissipation de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque demi-structure (30a, 30b) est sensiblement plane.
9. Emballage (1) pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives comprenant un corps latéral (10) équipé extérieurement de plusieurs structures de dissipation de chaleur (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, réparties circonférentiellement autour du corps latéral (10).
10. Emballage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un écartement Ec' entre deux structures de dissipation (30) directement adjacentes selon la direction circonférentielle (32), est sensiblement égal à l'écartement Ec.
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