FR2559611A1 - Systeme de recharge en combustible avec bouchons tournants de petit diametre - Google Patents

Abstract

LE SYSTEME DE RECHARGE EN COMBUSTIBLE POUR UN REACTEUR SURREGENERATEUR A NEUTRONS RAPIDES REFROIDI AU METAL LIQUIDE COMPREND UN GRAND BOUCHON TOURNANT 18 MONTE DE FACON EXCENTREE PAR RAPPORT AU COEUR 12 DU REACTEUR, ET UN PETIT BOUCHON TOURNANT 24 MONTE A L'INTERIEUR DU GRAND BOUCHON TOURNANT 18, UN DISPOSITIF 28 DE MANIPULATION DU COMBUSTIBLE ETANT MONTE DE FACON TOURNANTE SUR LE PETIT BOUCHON 24. LE MONTAGE EXCENTRE DU GRAND BOUCHON 18 PERMET AU DISPOSITIF 28 DE MANIPULATION DU COMBUSTIBLE D'ATTEINDRE TOUTES LES REGIONS DU COEUR 12 DU REACTEUR AINSI QU'UN POSTE 34 DE TRANSFERT DE COMBUSTIBLE SITUE A L'EXTERIEUR DE L'ENVELOPPE 16 DU COEUR, MAIS A L'INTERIEUR DE LA CUVE DE PRESSION DU REACTEUR. UNE STRUCTURE INTERNE SUPERIEURE 36 EN FORME D'ETOILE EST MONTEE DE FACON EXCENTREE SUR LE GRAND BOUCHON 18 AFIN D'ETRE DISPOSEE CONCENTRIQUEMENT AU COEUR 12 LORSQUE LE REACTEUR FONCTIONNE, TOUT EN PERMETTANT L'ACCES AUX ASSEMBLAGES COMBUSTIBLES 14 SITUES LE PLUS PRES DU CENTRE DU COEUR 12 QUAND ON FAIT TOURNER LE GRAND BOUCHON TOURNANT 18 LORS DES OPERATIONS DE RECHARGE.

Description

2r59611 Système de recharge en combustible avec bouchons tournants de

petit diamètre.

La présente invention concerne les réacteurs nucléaires en général, et plus particulièrement un système de recharge en combustible, destiné à %tre implanté dans un réacteur surrégénérateur à neutrons rapides et à sodium liquide (LDuFBR), dans lequel le système de recharge ejr combustible contribue à réduire le diamètre ou la taille du grand bouchon du couvercle, de façon à être de taille semblable à celle de l'envelIcpe du coeur, tout en facilitant également le transfert du combustible réaiisé par un poste situé à l'extérieur de l'enveloppe du coeur, mais à l'intérieur de la cuve du réacteur, sans que tout eela ne nuise à l'intégrité structurelle de la structure interne

supérieure (UIS) de l'installation.

Mn réacteur nucléaire produit de la chaleur par fission de matières fissiles disposées dans des barres de combustible, ces

beares 4tent fixées ensemble pour former des assemblages combustibles.

Les assemblages combustibles définissent le coeur du réacteur, et ce coeur est placé à l'intérieur d'une cuve de réacteur, ou cuve de rcsioln. Dans les installations nucléaires commerciales, la chaleur prcduite par le processus de fission est utilisée pour produire de ll1ectricité. De ce fait, les installations classiques comprennent atituellement -?neou], lusieurs boucles primeires de transfert de fluide

cet de cha'l Ur, qui correspondent à un nombre égal de boucles secon-

?v delres de trnsfer,; de fluide et de enaleur, le fluide alimentant

ealeîgnt dle tur;.....es à vapeur et des générateurs électriques clas-

&iques. UTn -rcessu- de conversion d'énergie typique de tels réacteurs r. uclSiares se décomnrose donc en un transfert de chaleur du coeur du r4?ctlur rers le crit orimaire de refroidissemem, le circuit 2r596 11 primaire de réfrigération vers le circuit secondaire de réfrigération, et enfin du circuit secondaire de réfrigération vers les turbines à vapeur et les générateurs électriques fonctionnellement reliés aux

précédents, et qui produisent finalement l'électricité.

Dans un réacteur nucléaire à réfrigérant liquide, comme, par exemple, un réacteur surrégénérateur à neutrons rapides refroidi au métal liquide (LMFBR), un réfrigérant de réacteur, par exemple du sodium liquide, circule dans le circuit primaire de refroidissement qui comprend typiquement: le coeur du réacteur, un échangeur de chaleur et une pompe. Dans les réacteurs nucléaires dont le circuit primaire de refroidissement comprend plusieurs boucles primaires de refroidissement, la cuve du réacteur et le coeur qu'elle renferme

sont reliés ensemble à chacune des boucles primaires de refroidis-

sement. La chaleur produite par le coeur nucléaire est ainsi éva-

cuée par le réfrigérant de réacteur, qui circule dans la cuve du réacteur et à travers le coeur du réacteur. Le réfrigérant réchauffé quitte alors le coeur nucléaire et la cuve du réacteur, de façon à circuler dans les échangeurs de chaleur servant à transférer la chaleur vers les circuits secondaires qui leur sont associés. Le réfrigérant de réacteur refroidi quitte alors les échangeurs de chaleur et est

renvoyé vers la cuve du réacteur grâce à la pompe, et le cycle re-

commence. La cuve du réacteur nucléaire est scellée à sa partie supérieure par un couvercle, et dans les réacteurs à neutrons rapides, comme,

par exemple, les réacteurs surrégénérateurs refroidis au métal li-

quide, il est impératif que le couvercle soit muni de un ou plusieurs

éléments tournants ou bouchons. Par une rotation appropriée de ces bou-

clhons, il est possible de positionner sélectivement le dispositif

d'instrumentation, de commande et de manipulation monté sur ces bou-

c.ions ou fonctionnellement associé à ceux-ci, au-dessus de l'une quelconque des régions du coeur nucléaire. De cette façon, il est possible d'effectuer une recharge en combustible par en dessous, c'est-à- dire sous le bouchon ou sous le couvercle,-ou, en d'autres termes, d'effectuer une recharge en combustible du coe ur nucléaire tout en maintenant le couvercle en position fermée. Cette disposition est évidemment nécessaire dans le cas de réacteurs surrégénérateurs h neutrons rapides et à métal liquide, mais non dans le cas, par exemple, 2r59611 de réacteurs à eau sous pression, eu égard au caractère explosif du réfrigéralt constitué par le métal fondu lorsqu'il est sous pression atmosphérique, ce qui se produirait s'il fallait retirer

le couvercle pour les opérations de recharge en combustible.

Dans les réacteurs surrégénérateurs à neutrons rapides re- froidis au métal liquiçe,il est également nécessaire de prévoir au sommet du coeur une structure de serrage du coeur fournissant un effort de compression, de façon à maintenir les assemblages combusttibles en place dans le coeur pendant le fonctionnement

du réacteur, ou dans le cas improbable d'une explosion du coeur.

Cette structure de serrage du coeur, et la structure interne su-

périeire dont elle fait partie intégrante9 ont également pour r8le de guider út de maintenir l'alignement des divers mécanismes et appareils de comnmande, par exemple pendant les opeérations de recharge en combustible du réacteur, lors de son arret, et servent a&.1ssi à protéger et à loger lec barres de réglage lorsque le réacteur fonctionne. La structure de-; serrage cu coeur est donc ooitionnéeo au-dessEus du coeur nucléaire durant le fonctionnement

du réacteur, mais doit cependandt permettre d'accéder aux assem-

blelgs combustibles du coeur pendant les opérations de recharge

en combustible du coeair, effectuées par le dispositif de manipu-

latioRn du combustible. En conséquence, certains arrangements souhaitables dlans l'agencement de la structure interne supérieure

doivent Utre realisés, grâce auxquels les divers objectifs fonc-

itionnels de l'installation pourront se dérouler au mieux, tant lors du fonctionnement normal que lors des operations de recharge

en combustible.

Les procédés précédents ont essayé de résoudre les problèmes poses par les disositions relativement variées de l'UIS en mode opera.o.el et en mode recuórrge, et done à remplir effectivement les foThctions cdu réacteur tant lors de son fonctionnement normal qi ior2.-de rech-argo e i combustible, en montant la structure de r:eintve dt. coeur et son TIS sur un petit bouchon monté de façon -;ournvar._.e sr un '.oucnon plu.s grand. Lors du fonctionnement normal c aeeur, ?a structure de retenue du coeur et son JIS sont

a:..;'es au.-de:Sas du eceu r de maniere à le recouvrir complè-

m.-mt, 10a;ot. lo'csqu 'on doit commencer les opération. de e. On ait tourner le grand bouchon qui entraine à leur

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tour en rotation le petit bouchon et lV'IS hors de leur position audessus du coeur, et positionne en même temps au-dessus du coeur un dispositif de recharge en combustible approprié, fixé sur la face inférieure du grand bouchon, en vue de procéder aux opérations de recharge. Afin de loger cette partie du grand boucihon sur la- quelle sont disposés le petit bouchon et l'UIS, à l'intérieur de

la cuve du réacteur et à l'extérieur du contour normal:.

de l'enveloppe cylindrique du coeur lorsque le grand

bouchon a été tourné en position recharge, on concevra alors aisé-

ment que le diamètre de la cuve du réacteur doive mesurer à peu près le double de celui de l'enveloppe du coeur. Etant donné ce

fait bien connu que la taille de la cuve du réacteur affecte di-

rectement celle de la structure abritant le système de production de vapeur (NSSS) et celle de la centrale tout entière, ce qui conditionne évidemment le colt de la centrale, les dispositions constructives précédentes du système de recharge en combustible n'ont pas constitué de solution commercialement acceptable ou viable pour procéder aux opérations de recharge au sein d'un réacteur surrégénérateur à neutrons rapides refroidi au métal

liquide.

Une autre disposition constructive adoptée jusqu'alors consistait à monter la structure de retenue du coeur sur le petit bouchon, et ceci de façon excentrée, de façon à pouvoir faire tourner la structure de retenue en dehors de sa position normale au-dessus du coeur, en faisant tourner le petit bouchon. Une telle disposition, cependant, impose de pouvoir disposer d'un espace

supplémentaire au voisinage de la périphérie du coeur et à l'in-

térieur de la cuve du réacteur, afin de loger la structure de

retenue lors des opérations de recharge. Ea conséquence, le dia-

mètre du grand bouchon était toujours approximativement le double de celui de l'enveloppe du coeur. En outre, avec cette disposition

particulière des divers composants du système, l'UIS était frac-

tionnée en deux parties au moins, la premiere partie étant en liaison fonctionnelle avec le petit bouchon et montée sur celui-ci, et la deuxième partie étant en liaison fonctionnelle avec le grand bouchon. TJne telle disposition constructive, cependant, était jugée peu souhaitable si on voulait réaliser efficacement les opérations de recharge en combustible de la centrale, car il était souvenlt difficile d'aligner correctement les deux parties de l'UIS entre elles, et d'aligner celles-ci avec le coeur. D'autre part, une structure de l'1iS en deux parties est peu souhaitable lorsqu'il s'agit d'encaisser correctement les contraintes dues aux secousses sismiques, parce que l'intégrité structurelle d'une EIS en deux parties est bien moindre que celle d'une UIS unique, Iaite d'une seule pièce. Bien que les installations nucléaires perfectionnées ou modifiées fussent effectivement capables d'aménager la structure i0 des pièces du grand et du petit bouchon et de l'UIS, afin de réduire la taille du couvercle et le diamètre du grand bouchon par rapport Bi diamètre de l'enveloppe du coeur, ces installations modernes

omprenaier-t cependant encore une UIS en plusieurs pièces, qui pré-

sentait évidemment les inconvénients structurels et fonctionnels inacceptables que l'on vient de citer. En outre, il n'avait pas été

pré7u que ces systèmes de recharge procèdent aux opérations de re-

charge h l'intérieur de la cuve du réacteur. En conséquence, ces !préretin.s ont lieu a l'extérieur de la cuve du réacteur, ce qui impose de disposer les assemblages combustibles à l'intérieur de iispositifs de recharge en combustible massifs et protégés. On

coIcevra alors aisément que de tels dispositifs, de meme que '1é-

qU-ipe?ó sypci.ai de m-nipulation nécessaire qui leur est associé, n'taóent pas compatibles avec les objectifs recherchés en ce qui

comernle le rapport co t-efficacité des centrales.

in dehrnier type de système classique de recharge en combustible prur réacteur nu laire avait également pour but d'atteindre les o:cjetVifs précéderLmetnt cités, caractéristiques du fonctionnement normal et des opérations de recharge en combustible de l'installatioa, tout n eheroh?. at à i8ineer les divers inconvénients précédemment 0 cité, d'ordres o tienel structurel et économique, inhérents aul zyst&mes claesiqueo, et ceci en utilisant un système à grand boel.-Ln Lourzant, ?st'me mdans lequel le dispositif de manipulation du c,'bu%]ti.ble était monté cUr la faca inférieure du grand bouchon un'ant dle f'on h être mobile en translation selon un rayon du 31.hcn donà nrac rainure radiale définie à l'intérieur de l'UIS du ystème. UJn Uel système, cependant, ne s'est pas révélé non plus pleinement satisfaisar.t, dans la mesure o une:JIS possédant une rainure ne présente pas le degré d'intégrité structurelle souhaité ou requis pour supporter correctement les surcharges et efforts importants qui peuvent se produire, par exemple, lors des phénomènes sismiques. En outre, la présence de la rainure radiale de I'UIS permettant le mouvement transversal du dispositif de recharge suppose que ce dispositif soit en fait manoeuvré entre les barres de réglage du réacteur, opération délicate et longue du fait que toutes précautions doivent être prises lorsqu'on déplace le dispositif de

recharge au voisinage déjà encombré des barres de réglage.

Un autre objectif encore de la présente invention est de présenter un système de recharge original et perfectionné qui

élimine les divers inconvénients fonctionnels des réacteurs surré-

générateurs classiques à neutrons rapides, refroidis au métal li-

quide, et qui soit d'un rapport coet-efficacité particulièrement bon.

- Gardant cet Objectif en vue, la présente invention consiste en

un système de recharge en combustible de réacteur nucléaire, compre-

nant: une cuve de réacteur, à l'intérieur de laquelle est placée une enveloppe cylindrique contenant le coeur du réacteur, une structure interne supérieure étant placée au-dessus du coeur; un couvercle situé au sommet de la cuve; un grand bouchon tournant situé à l'intérieur du couvercle, et un petit bouchon tournant disposé de façon excentrée

dans le grand boucnon tournant, caractérisé en ce que le grand bou-

chon est disposé de façon excentrée par rapport à l'enveloppe du coeur et son diamètre est à peu près égal au diamètre de ladite enveloppe,

et que la structure interne supérieure est montée sur le grand bou-

chon; et un dispositif de manipulation du combustible est monté de

façon excentrée sur le petit bouchon.

Le dispositif de manipulation du combustible auquel est fixé un bras s'avance radialement d'une distance prédéterminée au-delà de la périphérie du grand bouchon, et de cette façon, un dispositif de manipulation du combustible peut coopérer avec un orifice de transfert de combustible situé à l'extérieur de l'enveloppe du coeur du réacteur, mais à l'intérieur de la cuve du réacteur. En outre, le dispositif de manipulation du combustible peut accéder également aux assemblages combustibles situés, d'une façon générale,

à une position diamétralement opposée à celle de l'orifice de trans-

fert de combustible, et qui sont, de fait, les assemblages combus-

tibles les plus difficiles à atteindre, du fait du montage excentré

particulier du grand bouchon par rapport au coeur du réacteur.

Les barres de réglage du réacteur sont, de préférence, agencées selon un dessin unique en forme d'étoile à six branches, formée, en réeal-i;, de trois rangées entrecroisées, et la structure interne supérieure, à l'intérieur de laquelle sont logées les barres de coaitr8le lorsque le réacteur fonctionne, a une configuration ou

disposition. constructive qui correspond à celle des barres de ré-

glege. Les b'arres de réglage sont done disposées de façon symétrique à l'intérieur du.eéacteur, ou relativemeat à celui-ci, et du fait de la disposition en étoile, ou en branches, des barres de réglage et

dl logement de la structure interne supérieure, un couloir est mé-

nagé selon un rayon entre deux des branches ou rangées radiales de

l'UIS, couloir dans lequel le dispositif de manipulation du com-

bastible auque. est fixe un bras peut %tre manoeuvré lors des opé-

rations de maripulation du combustibleo L'UIS est fixée sur la face l i. férieure du gz-nd bouchon, de façon excentrée afin de permettre auz assemblagea combustibles situës les plus près du centre du coeur du réacteir dIZtrn accecsibles au dispositif de manipulation du comubis ile. a Du.t de la configuration symétriquement répartie iD lITIS dans laquelle, en partictulier, n'est pas prévue de rainure radiaele disposée de façon asymitrique et destinée à recevoir le d i.po.itif de maoipulatioa du combustible, cette UIS en une seule oio.e presentie une inté,grité structurelle de loin supérieure à celle

des realis atioas pr'ecédentes.

La présente invention deviendraplus aisément compréhensible à

l'aide de la description suivante d'une réalisation représentée, à

titre d,'exemple sur la figure unique du dessin annexé qui est une vue eor. plan du nouveau système perfectionnè de recharge en combustible de

rf-acteur nucia:roe * deotiné a un réacteur surrégénérateur à neutrons ra-

rpidc, c: rfroidci 6u u.tnl li-,uide-, représentant les différentes pièces de

? -C,.q e-o.telr est en mode de fonctionnement normal.

Uil..t.ne. do ech-rge on combustible de réacteur nucléaire, 3- en-enib1e sous la r- érence 10, comprend un coeur 12

doe aot'r,:.::2r-epnrté en partie seulement, et possédant un ea-

:etfble c!e_.re dl'.semhblages combustibles I4 disposés à lVin

;,:r."?-- 'unee ec loop cylndrique I6, qui est disposée à lin-

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térieur d'une cuve I7 de réacteur. Comme il est d'usage pour les réacteurs surrégénérateurs à neutrons rapides refroidis au métal liquide, on trouve également un grand bouchon I8 disposé de façon tournante, par un système approprié non représenté, de façon excentrée B par rapport au coeur I2 du réacteur et à l'enveloppe I6 du coeur. Ei particulier, le centre géométrique du coeur I2 du réacteur et de l'enveloppe I6 du coeur est désigné sous la référence 20, tandis que le centre géométrique et de rotation du grand bouchon circulaire I8 est désigné sous la référence 22. Le grand bouchon circulaire I8

est monté de façon tournante dans une bague extérieure fixe ou pla-

tine I9 qui fait partie du couvercle du réacteur nucléaire.

Conformément aux caractéristiques particulières de cette in-

vention, un petit bouchon circulaire 24 est monté de façon tournante à l'intérieur du grand bouchon I8, de façon à pouvoir tourner par rapport à celui-ci et indépendamment de celui-ci. Il faut noter ici que, bien que les bouchons circulaires I8 et 24 et la bague I9 soient évidemment fabriqués dans des matériaux qui les rendent opaques, ils ont été représentéscomme s'ils étaient transparents dans le seul but de rendre la Figure plus claire. Le petit bouchon eirculaire 24 est, bien entendu, représenté comme étant monté de façon excentrée par rapport au grand bouchon I8, et le centre géométrique et de rotation du petit bouchon 24 est noté 26. Un dispositif de manipulation du combustible est monté de façon tournante sur la face inférieure du petit bouchon circulaire 24 grâce à un bras fixe 29, l'axe de rotation

du bras 29 du dispositif de manipulation du combustible étant radia-

lement décalé du centre 26 du bouchon 24, comme l'indique la référence 30. Le dispositif de manipulation du combustible 28 auquel est-fixé un bras peut ainsi tourner par rapport au petit bouchon 24 autour de l'axe 30 de son bras, et en outre, du fait du mouvement de rotation pouvant %tre imprimé par le petit bouchoa 24, le mouvement de l'axe du bras du dispositif de manipulation peut être représenté par le lieu géométrique circulaire 32. Un autre mouvement composé du dispositif 28 de manipulation-du combustible est, bien sAr, celui

que permet d'obtenir le mouvement de rotation du grand touchon I8.

En outre, on voit d'après la Figure que lorsque le dispositif 28 de manipulation du combustible se trouve dans la position indiquée, celui-ci s'étend radialement vers l'extérieur et au-delà de la

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périohérie du grand bouchon I8, et de cette façon, le dispositif 28 peut effectivement coopérer avec un orifice ou poste de transfert de combustible représenté schématiquement sous la référence 34, là o de aouveaux assemblages combustibles peuvent être saisis pour tre ensuite transportés vers le coeur I2 du réacteur et être déposés à l'intérieur de celui-ci, ou ou bien, là o les assemblages combustibles utilisés qu'il faut retirer du coeur I2 peuvent être déposés pour être ensuite transportés vers un dispositif récepteur de combustible utilisé, représenté schématiquement sous la référence

0 35. Il faut noter, en particulier, que l'orifice ou poste 34 de trans-

fert de combustible et le dispositif récepteur 35 de combustible uti-

lisé sont situés à l'extérieur de l'enveloppe 16 du coeur du réacteur,

mias à l'intérieur de la cure I7 du réacteur, ce qui est rendu effec-

tivement possible, conformément à la présente invention, grâace au mon-

taie excentré du grand 'Louchon I8 h l'intérieur de la cuve I7 du réacteur, par rapport au ce ur 12 du réacteur et à l'enveloppe I6 du

coeur. Ea outre: du fait que le dispositif 28 de manipulation du com-

bustible auquel est fixé un bras esc monté de façon' tournante sur le petit bouchon 249 il faut noter enfin que lorsque le dispositif de meipulDtion du combustible 28 a tourné autour de l'axe 30 de son bras. usqu'à attre orienté dans une direction radiale et dirigée vers le centre, diaméLralement opposée à celle représentée sur la Figure, le dispositif 28 de maniputlation tout entier peut être aisément retiré du graud bouchon 18, du fait que le dispositif 28 et le bras 29 seront aors tous deux entièrement situés en dessous du petit bouchon 24. De cette úaçon, par exemple, l'entretien du dispositif 28 de manipulation

du combustible e ft acilité.

Pousuivannt l- description, une autre caractéristique unique de

la -césente invention est l'aménagement ou l'agencement des barres de r'glage du eẻ ur du réacteur et de la structure interne supérieure qui leur est fono'tionntllement associée, et à l'intérieur de laquelle

les barres de réglage sont matériellement disposées lors du fonó-

tionnement de l'inst.allation. Eh particulier, on voit que le coeur I2 dv. réacteur possède dix-huit barres de réglage C fonctiounellemeat ass:ciées celui-ci, et à l'intérieur duquel les barres de réglage C sonti déposées selon trois ragrées entrecroisées. L'ensemble des barres de rl ja e C définit ainsi une étoile à six branches, trois barres de Io

réglage C étant disposées à l'intérieur de cl'aque branche de l'étoile.

Le réglage en hauteur des barres de réglage C est, bien entendu, com-

mandé par des mécanismes d'entraînement appropriés, non représentés, de façon à ce que les carres de réglage C soient placées en position basse lors de l'arrêt du coeur du réacteur et des opérations de trans- fert de combustible, et relevées en position haute au-dessus du c oeur 12 du réacteur lorsque l'installation fonctionne normalement. La

structure de retenue du coeur et la structure interne supérieure for-

ment une seule structure combinée 36, qui est fixée rigidement sur la face inférieure du grand bouchon I8, la structure interne supérieure,

outre son rôle de retenue du coeur, servant à loger les barres de ré-

glage C lorsque celles-ci sont relevées en position haute pour permettre le fonctionnement normal de l'installation. Da fait de cette fonction, on voit que IUIS 36 a une configuration qui correspond à celle de la disposition des barres de réglage C, c'est-à-dire que 'UIS 36 a une configuration en étoile à six branches. Le centre de l'UIS coïncide avec le centre 20 du coeur I2 du réacteur et de l'enveloppe I6 du coeur lorsque le grand bouchon circulaire I8 est dans la position indiquée, qui correspond au mode de fonctionnement normal du réacteur. De cette façon, l'UIS 36 peut assurer de façon symétrique sa fonction de retenue du coeur I2 et des assemblages combustibles qu'il contient, et lorsque il faut procéder aux opérations de recharge, les barres de réglage C

peuvent être retirées de leurs logement tubulaires en les faisant des-

cendre dans le coeur 12. Les barres de réglage C sont ainsi disposées de façon symétrique dans tout lé coeunQuandlesbarres de réglage C sont retirées des logements tubulaires 38 de 'UIS 36 et descendues Iles dans le coeur 12 du réacteur, peuvent être ensuite désolidarisées de leurs mécanismes d'entrainement dans le plan défini entre la surface inférieure de l'UIS 3E et le coeur 12, etde cette façon, l'UIS 36 et le grand bouchon circulaire I8,auquel l'UIS 36 est rigidement

assujetti, peuvent être tournés dans des positions variables et appro-

priées, en vue des opérations de recharge et de transfert à réaliser

par le dispositif 28 de manipulation du combustible. Pendant le fonc-

tionnement normal du réacteur, on voit d'après la Figure que le dispoe sitif 28 de manipulation du combustible est situé au voisinage du poste 34 de transfert de combustible pour ne pas subir les effets néfastes

du métal liquide qui constitue le réfrigérant du réacteur.

II Su égard aux paramètres et procédures particuliers accompagnait les opérations de recharge, il faut noter que le point le plus central de la zone accessible au dispositif 28 de manipulation du combustible sers situé à une distance, mesurée à partir de la position de l'axe 30 du bras du dispositif de manipulation tel qu'il est représenté sur la Figure, égale au diametre du lieu géométrique 32 de l'axe du dispositif de manipulation, augmenté de la distance linéaire définie entre l'axe

du dispositif de mnipulation et le centre du dispositif 28 de ma-

nipulation du combustible lorsque, par exemple, le petit bouchon 24 a tourn- de i80v par rapport à sa position sur la Figure. Ce point le naluo e2itra1 de la zonle accessible au dispositif 28 de manipulation dum. obusiitle définit alors un lieu géométrique circulaire 40 lorsque le oetit toLcon oeiroulaire 24, le dispositif de manipulation 28, et le

grand LouoChe cireîflaire 18 ont tous tourné ensemble de 3600, sans ro-

t(atim rdla:i' d! 'un deco bouchon s par rapport à l'autre. I1 va do

eoi ?e c centre du lieu r4mrzt- ile 40 qui vient d'être défini re-

price:rivera é-gale,2-zt]e centre géométrique et le cenire de rotation 22 dU gra.ndc uehon, e que la distance radiale définie entre le centre du cneul. i'2 -i die i'ern-veloppe I6 du coeur, et le centre 22 du grand bo. uchou YS d:fiait ë,7ieïîment le degré d excentricité qui existe entre le graend boucnon i8 et le couur I2 ou lJenveloppe I6 du coeur. Du fait do ce mun cr0e ezcentr. du grantd boucilon 18 par rapport au coeur I2, ii est clair ma:ntenant que loraque le grand bouchon I8 tourne autour de- son axe 22, I'UIS 36 va touner avec le grand bouchon I8 et de ce fait découvrir les assemblages combustibles I4 du coeur situés le plus au ctntre, et laisser libre accès à eeux-ci, pour une intervention au moyern du dis-ositif 28. Bien que le dispositif 28 de manipulation du

comuszible ne se déeplace pas radialement relativement au petit bou-

e'ion 24 ou au grand bouchon I8, un mouvement radial du dispositif de moeipulatjon 23 du combustible peut cependant s'effectuerpar rapport - e, 2ar!? grace au muvement de rotation composé du petit bouchon 24 et mu m-_; vent de rotation du dispositif de manipulation 28 autour de 1'aze.9 d. o. -.Ca. De ócette faço1, du fait du mouvement de rotation a:,.ra.d '-ouh.on i8 autou, de son axe, toutes les régions du coeur du 235 c cattu:.. a.Sei. .e Les uscemb!ages combustibles 14 qu'il contient,

SL- ea i!les aî dispo sitif 28.

iS 1e31 7', e insi que, grace à la présente invention, d'impor-

I2 tantes améliorations ont été apportées en ce qui concerne les réacteurs surrégénérateurs à neutrons rapides refroidis au métal liquide, par rapport aux réalisations antérieures. Grâce au montage excentré du grand bouchon 18 sur le couvercle de la cuve I9 du réacteur, par rapport au coeur I2 et à l'enveloppe 16 du coeur, ainsi qu'au montage excentré dupetit bouchon tournant 24 sur le grand bouchon tournant I8, le diamètre

du grand bouchon I8 a pu être réduit, par rapport aux diamètres carac-

téristiques des grands bouchons tournants qui étaient typiquement à peu près deux fois plus grands que le diamètre de l'enveloppe du coeur, d'une quantité telle qu'il peut maintenant avoir une dimension comparable ou égale au diamètre de l'enveloppe I6 du coeur. Ea outre, la position excentrée du grand bouchon I8 par rapport à 1' enveloppe I6 du coeur,

ainsi que la position excentrée du petit bouchon circulaire 24 par rap-

port au grand bouchon circulaire I8, facilite la position du poste 34

de transfert de combustible à un endroit situé à l'extérieur de l'enve-

loppe I du coeur, mais à l'intérieur de la cuve I7 du réacteuro De cette façon, les assemblages combustibles I4 n'ont pas besoin d'être enfermés dans des dispositifs de recharge fortement protégés, comme c'est souvent traditionnellement nécessaire, du fait que les opérations de transfert de combustible se déroulent à l'intérieur de la cuve I7 du réacteur. Ea

outre, les montages excentrés du grand et du petit bouchon I8 et 24 res-

peotivement, ainsi que le montage excentré du dispositif de manipulation 28 par rapport au petit bouchon 24, permettent d'accéder à toutes les

régions et à tous les assemblages combustibles I4 du coeur I2 du réac-

teur, y compris les assemblages combustibles les plus difficiles à at-

teindre et qui sont sans doute ceux situés de façon diamétralement opus

posée à la position de l'orifice de transfert 34 tel qu'il est repré-

senté, ou, en d'autres termes, ceux situés dans la région sud-ouest du

coeur 12, représentés sous la référence I4'.

On remarquera d'autre part que, du fait de la position excentrée du petit bouchon tournant 24 sur le grand bouchon I8, il existe un jeu

suffisait entre le petit bouchon 24 et l'UIS 36. Eh outre, la disposi-

tion en étoile des barres de réglage C, et donc la configuration struc-

turelle de l'UIS 36, définissent automatiquement un couloir radial entre les deux branches 42 et 44 de l'étoile de l'UIS 36, à l'intérieur duquel le dispositif 28 de manipulation du combustible peut être manoeuvré pour qu'il procède aux opérations de recharge. D'autre part, comme les marres de réglage C et leurs mécanismes d'entraînement associés, non représentés, mais comprenant les logements tubulaires 38, sont tous logés à l'intérieur de I'UIS 36, il ne se produit pas d'interférences entre le dispositif 28 de manipulation du combustible et les barres de réglage C ou leurs mécanismes d'entrainementt, non représentés. Ensuite, il faut noter que le couloir radial défini entre les branches 42 et 44 de l'UIS a été défini de telle sorte que ce dernier soit disposé symétriquement à l'intérieur de l'UJIS 36, oupar rapport à i'UIS 36, ce qui est contraire au fait de définir une rainure radiale

spéciale, de façon asymétrique, à l'intérieur de l'UIS,disposition ca-

ractéristique des systèmes précédemment rencontrés. De cette façon, un système de barres de réglage C bien réparties équipe le coeur I2, et, ce qui est plus important, on a une UIS formée d'une seule pièce, qui

présente une meilleure intégrité structurelle que les structures in-

ternes supérieures conventionnelles. De la même façon, il faut noter que toutes les barres de réglage C sont disposées à l'intérieur de 1tUIS 36 formée d'ume seule pièce, qu'aucune barre de réglage n'est

disposée h l'intérieur du petit bouchon tournant 24, et que la strue-

ture du petit bouchon tournant 24 est entièrement indépendante de PUIS 36. En cons4quence, la présente invention réussit une nouvelle fois a utiliser une UIS 36 qui présente une intégrité structurelle op,érieure h celle des structures internes supérieures conventionnelles on deux parties, et les problèmes d'alignement par rapport au coeur du a:..teuir, caracéristiques de telles structures internes supérieures en deux parties et des barres de réglage qu'elles renferment, ont pu

être éliminés. Il faut noter également que, en raison de la configura-

tion particulière de 'tUIS 36, et de son montage excentré par rapport nu coeur I2 du fait qu'elle est moitée sur le grand boulchon I8, 'UIS 36 ne se déplace jamais au-delà de la courbe enveloppe de l'enveloppe

cylindriqu 16 du coeur, facilitant à nouveau, de ce iait, la réduc-

tion du diamètre du système de recharge par rapport au coeur 12 et à

l'enrveloppe If du coeur.

Pour dorner un exemple précis, pour un réacteur d'ule puissance de 3S00 MTi() et de I490 MW(e), le diamètre de la cuve I7 du réacteur eat de 9Q02 m, et les diamètres du grand bouchon I8 et de l'enveloppe

if dtu oeur sont tous deux de (,03 m. Le centre géométrique 20 de l'en-

?eloppe Ió du coeur est situié à une première distance prédéterminée de J9,57i cm du centre géométrique 22 du grand bounchon I8. Le petit bouchon

2D a m diamètre de I70,I8 cm et le centre de rotation 26 du petit bou-

I4 cn.on 24 est décalé d'une seconde distance prédéterminée de I7I,II cm du centre de rotation 22 du grand bouchon I8. Le bras manipulateur 29 peut tourner sur le petit boucnon 24, le centre de rotation du bras manipulateur étant décalé d'une troisième distance prédéterminée de 54,I4 cm du centre de rotation 26 du petit boucnon 24. La!ongueur du bras manipulateur, mesurée entre le centre de rotatio:i de celui-ci

et le centre du dispositif de transfert de combustible,est de I08,28 cm.

Il est évident que de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles, à la lumière des enseignements qui précèdent. Par exemple, bien que les dimensions relatives du petit

bouchon tournant 24 et du bras manipulateur 29 du dispositif de mani-

pulation du combustible puissent être modifiées, tout en conservant lt'accès identique aux assemblages combustibles 14, il n'est cependant pas souhaitable de concevoir un petit bouchon 24 beaucoup plus petit que celui représenté sur la Figure, et de concevoir, en compensation, un bras manipulateur 29 plus grand, car on atteindrait alors la taille limite en deçà de laquelle le dispositif 28 et le bras 29 peuvent être disposés entièrement en dessous du petit bouchon 24 afin de retirer le dispositif 28 du grand bouchon 18 en mame temps que le bouchon 24, pour l'entretien ou la maintenance du dispositif 28. De la même façon, concevoir un petit bouchon 24 beaucoup plus grand produirait alors des

interférences avec I'UIS 36. On doit donc comprendre que, dans les li-

mites des revendications qui suivent, la présente invention peut être

appliquée différemment que telle qu'elle est spécifiquement décrite ici.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   I. Système de recharge en combustible de réacteur nucléaire, rompreilnatlt: une cure (I7) de réacteur, à l'intérieur de laquelle est placée une enveloppe cylindrique (I6) contenant le coeur (I2) du réacteur, une structure interne supérieure (36) étant placée au-deskus du coeur; lun couvercle situé au sommet de la cuve; un grand bouo:on tournant (18) situé àa l'intérieur du couvercle, et un petit bouchon tournant (24) disposé -de façon excentrée dans le grand bouchon tourncnt, caractérisé en ce que le grand bouchon (i8) est disposé de façon excentrée par rapport à l'enveloppe (I6) du coeur et s n diamatce est à peu pre égal au diamètre de ladite enveloppe,. que la st rctre îinterne supérieure (36) est montée sur le grand bouclhon (I3), et qu'un dispositid28) de manipulation di eoobastible est rmontc dc façon excentrée sur le petit bouchon (24).
2. 2. Système de recharge en combustible selon la revendication I, caractérisé eCi ce qul' un poste (34) de transfert de combustible est 3iLué à l'extér.eur de ladite enveloppe du coeur, mais à l'intérieur de la cuve du réacteur- le dispositif de menipulation du combustible est monté de façon houtnrnste Lur le petit bouchon afin de rendre

   accessibles toutes les régions du coeur ainsi que le poste de trans-

   fert de combustible.
3. 3. Système de recharge en combustible selon les revendications I

   ou 2, caracte.ris6 en ce que la structure interne supéri.eure (36) a une

   eornfigu-.ation en étoile symétr.que six brancnes, et que cette struc-

   ture reniferoie diz-huit groupe de barrs de réglage (C), réparties

   selon Jroiîs raQgs.s entreeoisées:, de sorte que chaque branche de 1 'é-

   toile à Si b.nches contient trois groupes de barres.
4. 4. d. tse de recnarge en combustible melon l'une quelconque des 3 r-evecatioin. X.2 ou 3. caracri2é en ce qui- un couloir disposé selon u7. r., -..-n es f5orm l 'int.eur de la structure interne supérieure (3e)

   1I6 25596 11

   r6 de façon à permettre au dispositif (28) de manipulation du combustible

   d'atteindre toutes les régions du coeur (I2).
5. 5. Système de recharge en combustible selon les revendications

   3 ou 4, dans lequel le réacteur est un réacteur surrégénérateur à neu-

   trons rapides refroidi au métal liquide, comportant un grand nombre d'assemblages combustibles (I4) très rapprochés, disposées à l'intérieur du coeur (I2) de section droite à peu près circulaire et dont le centre géométrique est situé à une position prédéterminée à l'intérieur de la cuve (I7) du réacteur, caractérise en ce que le grand bouchon tournant o10 (I8) a sensiblement la forme de section droite circulaire du cce-ur (I2),

   son centre de rotation (22) étant situé à une première distance prédé-

   terminée du centre géométrique de l'enveloppe (IE) du coeur, de façon

   que le grand bouchon tourne de façon excentrée par rapport à cette en-

   veloppe; le petit bouchon (24) a son centre de rotation (26) décalé d'une seconde distance prédéterminée par rapport au centre de rotation du grand bouchon, de façon que le petit bouchon tourne de façon excentrée par rapport au grand bouchon; un bras (29) de manipulation de combustible,

   de longueur prédéterminée, a l'une de ses extrémités fixée au petit bou-

   chon, et peut pivoter, d'une quantité pouvant être commandée, autour de cette extrémité par rapport audit petit bouchon tournant, le centre de rotation de ce bras étant décalé d'une troisième distance prédéterminée par rapport au centre de rotation (26) du petit bouchon; et le dispositif de transfert de combustible est fixé au bras de manipulation (29), au voisinage de l'autre extrémité de ce bras; le poste ou orifice (34) de

   transfert de combustible, ainsi qu'un dispositif (35) récepteur de com-

   bustible utilisé, sont placés à des positions prédéterminées à l'inté-

   rieur de la cuve (I7) et à-l'extérieur de l'enveloppe (I6) du coeur, ledit orifice de transfert servant à l'approvisionnement en combustible

   neuf, et le dispositif récepteur de combustible utilisé servant à rece-

   voir les assemblages combustibles utilisés, les dimensions prédéterminées et les positions des différentes pièces de ce système de recharge en combustible étant telles que: lorsque les centres de rotation (22,2E)

   du grand et du petit boucnon sont situés du mneme c8té du centre géomé-

   trique de l'enveloppe (I6) du coeur, et que le bras manipulateur (29) a tourné jusqu'à ua point éloigné, d'une façon générale, du centre de rotation du grand bouchon (I8), le dispositif de transfert de combustible

   peut alors être positionné au-dessus de l'orifice de transfert de com-

   2 5 59 6 1

   bustible et du dispositif récepteur de combustible utilisé; lorsque les centres de rotation du grand et du petit bouchon sont alignlés avec le centre géométrique de l'enveloppe (I6) du coeur et sont situés de part et d'auL-re de celle-ci, et le ",ras manmlipulateur a tourné jusqu'à u.i point éloigné du ceLtre géométrique de l'enveloppe (I6) du coeur, le dispositif de traiisfert de combustible s'étend au moins au-dessus de l'aesemLlage combustible individuel qui se trouve à la périphérie du coeur (I2), les dimensions prédéterminées de ce système de recharge en combustible étant cealculées pour que. en commandant les rotations du grand et du petit bouchon, et la rotation du bras manipulateur, on puizse positionrner le dispositif de transferi de combustible au-dessus dc 1'un quelconque des assemblages combustibles individuels en vue de

   son remplacement.

   E. Sjrszt.me de recha-.rge en corJustible selon la revendication 5, o,.rs eris e-n c i.ue la structure internle supérieure (36) du réacteur -i. rrtee de{ fon exce-:.tr4e sur le grand bouchon tournant (I8) pour

   te.tr'vltua bpuiso tr^e positionnée concentriquenent par rap-..CLMF: :-l' e;.;eour (I2) lors des opeérations de recharge, le centre de rota-

   o.!..2 tu gr-ad bouchon (IS) étant situé entre deux branches adiacen-

   tde5 a stetr re Interne en étoile, et le couloir d'accès 2' m.ói'g entre de.u' branches adjacentes de ladite structure en étoile per:aet4;'t au disnositif de trasfe-rt de combustible d'accéder à tous

   les cassmblages oombustibles dudit coeur.

   7, Systême de recharge en combustible selon les revendications 5

   ou- i cars.ctC4sé e ce que la distance entre le centre de rotation

   2 (2') du nei8.,ou-echon (24) et le dispositif de manipulation de combus-

   t'-ie esL a p ne près égale - la distance entre le centre de rotation

   (26)i dit pe2i bouheon (24-) et le centre de rotation (22) du grand bou-

   e'on (#f,; eL le di spositif de tra.sfert de combustible peut s'étendre au-doh dQl.ç. pth-éi-.rie du grand h ouchon(I8) sur une distance environ 3 a] e e ell!e mesurée entre le centre de rotation (22) du grand bouchon

   ?) et le c.eitre gom6trique de l'enveloppe (I6) du coeur du réacteur.