FR2575580A1 - IMPROVED GRAY BODY BAR FOR A NUCLEAR REACTOR - Google Patents
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Abstract
LA BARRE DE CORPS GRIS SELON L'INVENTION COMPREND UN TUBE46 A PAROI MINCE FORMANT UNE PREMIERE SECTION LONGITUDINALE ET UNE SECONDE SECTION LONGITUDINALE. QUAND LA BARRE DE CORPS GRIS EST INSEREE DANS L'ASSEMBLAGE COMBUSTIBLE, LA PREMIERE SECTION LONGITUDINALE SE TROUVE DANS L'ARRANGEMENT DE BARRES DE COMBUSTIBLE ET LA SECONDE SECTION LONGITUDINALE SE TROUVE EN DEHORS DE CET ARRANGEMENT. LA PREMIERE SECTION LONGITUDINALE DEFINIT UN ESPACE52 DANS LEQUEL EST RETENU UN EMPILEMENT DE PASTILLES ANNULAIRES48 D'UN DIAMETRE SUFFISANT POUR ASSURER LE SUPPORT DE LA PAROI DE LA PREMIERE SECTION DE TUBE. LA SECONDE SECTION LONGITUDINALE DEFINIT UN ESPACE LIBRE54 NE CONTENANT PAS DE PASTILLE ET NE CONTENANT UNIQUEMENT QU'UN RESSORT HELICOIDAL50 PARTIELLEMENT COMPRIME QUI SERT A RETENIR LA PILE DE PASTILLES48 DANS L'ESPACE52 ET QUI ASSURE UN SUPPORT RADIAL A LA PAROI DE LA SECONDE SECTION DE TUBE. LE TUBE DANS LEQUEL SE TROUVE LA BARRE DE CORPS GRIS EST EN ACIER INOXYDABLE PRESENTANT UNE FAIBLE SECTION EFFICACE DE CAPTURE DE NEUTRONS ET LES PASTILLES ANNULAIRES SONT DE PREFERENCE EN ZIRCALOY.THE GRAY BODY BAR ACCORDING TO THE INVENTION COMPRISES A THIN WALL TUBE46 FORMING A FIRST LONGITUDINAL SECTION AND A SECOND LONGITUDINAL SECTION. WHEN THE GRAY BODY BAR IS INSERTED IN THE FUEL ASSEMBLY, THE FIRST LONGITUDINAL SECTION IS FOUND IN THE ARRANGEMENT OF FUEL BARS AND THE SECOND LONGITUDINAL SECTION IS FOUND OUTSIDE OF THIS ARRANGEMENT. THE FIRST LONGITUDINAL SECTION DEFINES A SPACE52 IN WHICH A STACK OF ANNULAR PELLETS48 OF A DIAMETER SUFFICIENT TO RETAIN THE SUPPORT OF THE WALL OF THE FIRST SECTION OF TUBE IS RETAINED. THE SECOND LONGITUDINAL SECTION DEFINES A FREE SPACE54 CONTAINING NO PELLETS AND CONTAINING ONLY A PARTIALLY COMPRESSED HELICOIDAL SPRING50 WHICH IS USED TO HOLD THE PILE OF PELLETS48 IN THE SPACE52 AND WHICH PROVIDES RADIAL SUPPORT TO THE WALL OF THE SECTION TUBE. THE TUBE IN WHICH THE GRAY BODY IS FOUND IS IN STAINLESS STEEL WITH A LOW EFFECTIVE NEUTRON CAPTURE SECTION AND THE ANNULAR PELLETS ARE PREFERABLY IN ZIRCALOY.
Description
Barre de corps gris perfectionnée pour un réacteur nucléaire.Advanced gray body bar for a nuclear reactor.
La présente invention concerne d'une façon générale des réac- The present invention relates generally to reactions
teurs nucléaires et, plus particulièrement, une barre de corps gris perfectionnée, destinée à etre insérée dans un assemblage combustible nucléaire. Dans les conceptions classiques de réacteurs à eau pressurisée, le coeur du réacteur présente un excédent de réactivité au démarrage de manière qu'au fur et à mesure que cette réactivité diminue durant l'existence du coeur, il en subsiste suffisamment pour maintenir en nuclear torers and, more particularly, an improved gray body bar, intended to be inserted into a nuclear fuel assembly. In conventional designs of pressurized water reactors, the reactor core has an excess of reactivity at start-up so that as this reactivity decreases during the existence of the core, there remains enough to maintain
fonctionnement le coeur durant une période de temps prolongée. Toute- functioning the heart for an extended period of time. Any-
fois, du fait que le coeur présente un excédent de réactivité au début de son existence, on doit prendre à ce moment des mesures pour times, since the core exhibits excess reactivity at the start of its existence, measures must be taken at this time to
la contrôler convenablement.check it properly.
Dans un réacteur nucléaire typique, le coeur du réacteur est In a typical nuclear reactor, the core of the reactor is
constitué par une multiplicité de longs assemblages combustibles con- consisting of a multiplicity of long fuel assemblies con-
tenant chacun une multiplicité de longs éléments ou barres de combus- each holding a multiplicity of long fuel elements or bars
tible. Un caloporteur ou réfrigérant liquide est pompé vers le haut à travers le coeur pour en extraire la chaleur en vue de la production d'un travail utile. On règle habituellement la-production de chaleur du coeur au moyen de barres mobiles de divers types, telles que des barres de commande, des barres de corps gris, et/ou des barres de déplacement d'eau. Dans les réacteurs à eau pressurisée, chaque tible. A liquid coolant or coolant is pumped upward through the core to extract heat from it to produce useful work. The heat production of the heart is usually regulated by means of movable bars of various types, such as control bars, gray body bars, and / or water displacement bars. In pressurized water reactors, each
assemblage combustible comprend, de façon caractéristique, une mul- fuel assembly typically includes a multiple
tiplicité de tubes-guides ou chaussettes dans lesquels lesdites multiplicity of guide tubes or socks in which said
barres peuvent être déplacées vers l'avant et vers l'arrière. bars can be moved forward and backward.
Tous ces trois types différents de barres ont approximativement All of these three different types of bars have approximately
les mêmes dimensions mais, en raison des matières dont ils sont cons- the same dimensions but, due to the materials they are made of
titués, servent à des fins quelque peu différentes. Les barres de déplacement, soit creuses, soit contenant une matière absorbant peu de neutrons, sont utilisées pour déplacer le liquide caloporteur du réacteur et commander de cette façon la modération du réacteuro Les barres de commande contenant une matière absorbant beaucoup de neutrons, servent à commander la réactivité du coeur, principalemant par absorption des neutrons. Les barres de corps gris sont similaires aux barres de déplacement, mais utilisent une matière absorbant moyennement les neutrons, comme par exemple l'acier inoxydable, qui présente une valeur de réactivité plus élevée. Elles servent à commander la réactivité nucléaire à la fois en absorbant les neutrons, mais cela avec une plus faible section efficace de capture de neutrons que les barres de commande, et en déplaçant le liquide caloporteur. Les barres de corps gris sont aussi appelées barres de commande auxiliaire de réglage fin. Dans la demande de brevet européen are used for somewhat different purposes. The displacement bars, either hollow or containing a material absorbing few neutrons, are used to move the heat transfer liquid from the reactor and in this way control the moderation of the reactor o The control bars containing a material absorbing a lot of neutrons, are used to control the reactivity of the heart, mainly by absorption of neutrons. Gray bars are similar to displacement bars, but use a medium neutron absorbing material, such as stainless steel, which has a higher reactivity value. They are used to control nuclear reactivity both by absorbing the neutrons, but this with a smaller cross section of neutron capture than the control rods, and by displacing the heat transfer liquid. Gray body bars are also known as fine adjustment auxiliary control bars. In the European patent application
n 84 308376.9, on décrit une telle barre de commande auxiliaire com- n 84 308376.9, we describe such an auxiliary control bar
prenant des tubes supérieur et inférieur en acier inoxydable et fermés à leurs extrémités intérieures par un bouchon intermédiaire et à leurs extrémités extérieures par des bouchons d'extrémité. Le tube inférieur contient un empilement de pastilles pleines, en oxyde de zirconium, disposées les unes au-dessus des autres entre le bouchon intermédiaire et le bouchon d'extrémité du tube inférieur, cet taking upper and lower stainless steel tubes and closed at their inner ends by an intermediate plug and at their outer ends by end plugs. The lower tube contains a stack of solid zirconium oxide pellets, placed one above the other between the intermediate plug and the end plug of the lower tube, this
empilement de pastilles assurant un support radial au tube inférieur. stack of pellets providing radial support to the lower tube.
Le tube supérieur est mis en communication avec l'extérieur, de manière que le fluide caloporteur puisse pénétrer à l'intérieur du The upper tube is placed in communication with the outside, so that the heat transfer fluid can penetrate inside the
tube pour égaliser la pression exercée sur les parois de ce tube. tube to equalize the pressure exerted on the walls of this tube.
Ce type de barre de commande auxiliaire fonctionne raisonna- This type of auxiliary control bar works reasonably
blement bien et remplit son rôle dans la plage de conditions de fonctionnement pour lesquelles elle a été conçue. Toutefois, on a constaté que les pastilles d'oxyde de zirconium pleines atteignent des températures internes élevées comprises entre 300 et 6000 C, well and fulfills its role in the range of operating conditions for which it was designed. However, it has been found that the solid zirconium oxide pellets reach high internal temperatures of between 300 and 6000 C.
entraînant une dilatation radiale provoquant dans la gaine l'appa- causing radial expansion causing the sheath to appear
rition de contraintes préjudiciables. rition of damaging constraints.
L'invention a pour objectif principal de fournir une barre de The main objective of the invention is to provide a bar of
corps gris perfectionnée remédiant à cet inconvénient. improved gray body overcomes this drawback.
L'invention réside par conséquent dans une barre de corps gris destinée à être insérée dans un assemblage combustible nucléaire The invention therefore resides in a gray body bar intended to be inserted in a nuclear fuel assembly.
comprenant un ensemble organisé ou arrangement de barres de combus- including an organized set or arrangement of fuel rods
tible, ladite barre de corps gris comprenant un long élément tu- tible, said gray body bar comprising a long tu-
bulaire fermé de façon étanche à ses extrémités opposées et formé d'une matière présentant une faible section efficace de capture de neutrons, et des pastilles en une matière non combustible empilées bout à bout dans l'élément tubulaire, ladite barre de corps gris, lorsqu'elle est insérée dans l'assemblage combustible, ayant une première section longitudinale de l'élément tubulaire positionnée à l'intérieur de l'arrangement de barres de combustible, et une seconde bular closed in a sealed manner at its opposite ends and formed of a material having a small effective cross-section for neutron capture, and pellets of a non-combustible material stacked end to end in the tubular element, said gray body bar, when '' it is inserted into the fuel assembly, having a first longitudinal section of the tubular element positioned inside the arrangement of fuel rods, and a second
section longitudinale de l'élément tubulaire positionnée essentiel- longitudinal section of the essential positioned tubular element
lement à l'extérieur de l'arrangement de barres de combustible, ca- also outside the fuel rod arrangement, ca-
ractérisée par le fait que l'empilement de pastilles est retenu dans un espace récepteur de pastilles défini dans ladite première section longitudinale et que chacune des pastilles a une forme annulaire de manière à délimiter un espace vide traversant et a un diamètre extérieur suffisant pour assurer un support radial à la partie de paroi adjacente de ladite première section longitudinale, la seconde section longitudinale de l'élément tubulaire définissant un espace libre dans lequel ne se trouve aucune pastille et auquel est associé un moyen destiné à augmenter la résistance radiale à l'écrasement de characterized by the fact that the stack of pellets is retained in a space for receiving pellets defined in said first longitudinal section and that each of the pellets has an annular shape so as to delimit an empty space passing through and has an external diameter sufficient to ensure a radial support to the adjacent wall part of said first longitudinal section, the second longitudinal section of the tubular element defining a free space in which there is no pellet and with which is associated a means intended to increase the radial resistance to crushing of
ladite seconde section longitudinale vis-à-vis de la pression ex- said second longitudinal section with respect to the pressure ex-
terne. En utilisant des pastilles annulaires au lieu de pastilles pleines, on réduit à un minimum le risque d'apparition de contraintes préjudiciables dans la gaine dans la mesure o la température interne dull. By using annular pads instead of solid pads, the risk of damaging stresses in the sheath is minimized as the internal temperature
des pastilles annulaires tend à être beaucoup plus faible, ce ré- ring pads tend to be much weaker, this re-
sultat étant encore renforcé par la présence dans chaque pastille annulaire du vide interne qui absorbe le peu de dilatation thermique susceptible de se produire. En outre, les pastilles annulaires qui pèsent moins que les pastilles pleines, réduisent la masse de la barre de corps gris, ce qui s'avère avantageux pour la manoeuvre des sultat being further reinforced by the presence in each annular pellet of the internal vacuum which absorbs the little thermal expansion likely to occur. In addition, the annular pellets which weigh less than the solid pellets, reduce the mass of the gray body bar, which proves advantageous for the operation of the
barres de corps gris pendant leur utilisation. gray body bars during use.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise In a preferred embodiment of the invention, use is made of
un ressort hélicoïdal pour retenir l'empilement de pastilles annu- a helical spring to retain the stack of annular pellets
laires à l'intérieur de l'espace récepteur de pastilles de la première section longitudinale de l'élément tubulaire, ce ressort hélicoïdal étant maintenu sous compression dans l'espace libre de la seconde section longitudinale et s'étendant dans le sens longitudinal sensiblement sur la totalité de la longueur de cet espace libre. De plus, le ressort hélicoïdal a un diamètre extérieur suffisant pour supporter radialement la paroi de la seconde section longitudinale inside the space for receiving pellets of the first longitudinal section of the tubular element, this helical spring being maintained under compression in the free space of the second longitudinal section and extending in the longitudinal direction substantially over the entire length of this free space. In addition, the coil spring has an outside diameter sufficient to radially support the wall of the second longitudinal section
pour qu'elle ne s'aplatisse pas sous l'effet de la pression exté- so that it does not flatten under the effect of external pressure
rieure. Ainsi, le ressort hélicoïdal sert à une double fin en ce sens qu'il retient l'empilement de pastilles dans l'espace récepteur de pastilles et que, de plus, il augmente la résistance radiale à l'écrasement de la seconde section longitudinale. Du fait que le ressort hélicoidal, maintenant en place convenablement l'empilement de pastilles et sauvegardant l'intégrité de ce dernier, remplit cette better. Thus, the helical spring serves a double purpose in that it retains the stack of pellets in the tablet receiving space and that, in addition, it increases the radial resistance to crushing of the second longitudinal section. The fact that the helical spring, keeping the stack of pellets in place and safeguarding the integrity of the latter, fills this
fonction de façon élastique en permettant ainsi une certaine dila- function in an elastic manner, thus allowing a certain dila-
tation axiale des pastilles sans induire de contraintes, les pas- axial position of the pellets without inducing constraints, the steps
tilles annulaires sont formées de préférence de Zircaloy (marque déposée), qui est un alliage de zirconium bien connu ne s'effritant annular pins are preferably formed of Zircaloy (registered trademark), which is a well known zirconium alloy which does not crumble
pas. Dans le mode de réalisation préféré, l'élément tubulaire com- not. In the preferred embodiment, the tubular member comprises
prenant lesdites première et seconde sections longitudinales est un élément unitaire formé d'une seule pièce; ceci améliore l'alignement taking said first and second longitudinal sections is a unitary element formed in one piece; this improves alignment
de la barre et sa rectitude.of the bar and its straightness.
On va maintenant décrire à titre d'exemple, le mode de réali- We will now describe by way of example, the mode of realization
sation préféré de l'invention ainsi qu'une de ses variantes, en se référant aux dessins annexes, sur lesquels: preferred position of the invention and one of its variants, with reference to the accompanying drawings, in which:
la figure 1 est une vue partielle d'un corps de réacteur re- Figure 1 is a partial view of a reactor body
présentant, en élévation, un assemblage combustible, une plaque su- having, in elevation, a fuel assembly, a plate
périeure de support de coeur s'étendant transversalement à la partie supérieure de l'assemblage combustible, et un ensemble formant araignée qui supporte des barres de corps gris, la plaque de coeur étant représentée en coupe et partiellement arrachée, et l'assemblage combustible étant illustré sous une forme raccourcie verticalement et partiellement arrachée pour laisser voir une barre de corps gris selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan de dessus agrandie de l'ensemble formant araignée; la figure 3 est une vue en coupe par III-III de la figure 2 de l'ensemble formant araignée; heart support frame extending transversely to the top of the fuel assembly, and a spider assembly which supports gray body bars, the heart plate being shown in section and partially torn off, and the fuel assembly being illustrated in a vertically shortened form and partially torn off to reveal a gray body bar according to the invention; Figure 2 is an enlarged top plan view of the spider assembly; Figure 3 is a sectional view through III-III of Figure 2 of the spider assembly;
la figure 4 est une vue à grande échelle, verticalement rac- FIG. 4 is a large-scale view, vertically shown
courcie et partiellement en coupe, de la barre de corps gris re- curved and partially sectioned, from the gray body bar re-
présentant le mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe à grande échelle par V-V de la figure 4; et showing the preferred embodiment of the invention; Figure 5 is an enlarged sectional view through V-V of Figure 4; and
la figure 6 est une vue à grande échelle et raccourcie verti- Figure 6 is a large-scale view and shortened verti-
calement d'une barre de corps gris représentant une variante de setting of a gray body bar representing a variant of
réalisation de l'invention.realization of the invention.
Dans la description qui va suivre, les mêmes références dési- In the description which follows, the same references desi-
gnent des pièces ou parties analogues ou équivalentes sur toutes les figures et les expressions telles que "vers l'avant", "vers l'arrière", generate parts or the like or equivalent in all the figures and expressions such as "forwards", "backwards",
"gauche", "droit", "vers le haut", "vers le bas", et autres expres- "left", "right", "up", "down", and other expressions-
sions analogues sont utilisées à titre purement illustratif et non limitatif. En se référant maintenant aux figures et plus particulièrement à la figure 1, on voit que l'on y a représenté une combinaison générale d'un assemblage combustible référencé 10 dans son ensemble, une plaque supérieure 12 de support de coeur disposée au-dessus et en travers de la partie supérieure de l'assemblage combustible 10, et un analogous terms are used purely by way of illustration and without limitation. Referring now to the figures and more particularly to Figure 1, we see that there is shown a general combination of a fuel assembly referenced 10 as a whole, an upper core support plate 12 disposed above and across the top of the fuel assembly 10, and a
ensemble formant araignée 14 disposé au-dessus de la plaque supi- spider assembly 14 disposed above the top plate
rieure 12 de support de coeur. L'assemblage combustible 10, qui est représenté sous une forme raccourcie dans le sens vertical, comprend fondamentalement une structure d'extrémité inférieure ou embout inférieur 16, adapté pour supporter l'assemblage sur une plaque inférieure de coeur (non représentée) dans la région de coeur-d'un 12 heart support. The fuel assembly 10, which is shown in a shortened form in the vertical direction, basically comprises a lower end structure or lower nozzle 16, adapted to support the assembly on a lower core plate (not shown) in the region of heart-of
réacteur nucléaire (non représentée), une multiplicité de tubes- nuclear reactor (not shown), a multiplicity of tubes-
guides ou chaussettes 18 qui s'étendent longitudinalement vers le haut depuis l'embout inférieur 16, une multiplicité degrilles transversales 20 espacées axialement le long des tubes-guides 18, un ensemble organisé ou arrangement de longues barres 22 de combustible espacées transversalement et supportées par les grilles 20, un tube d'instrumentation 24 disposé au centre de l'assemblage combustible, et une structure d'extrémité supérieure ou embout supérieur 26 fixé guides or socks 18 which extend longitudinally upwards from the lower nozzle 16, a multiplicity of transverse grids 20 spaced axially along the guide tubes 18, an organized assembly or arrangement of long fuel rods 22 spaced transversely and supported by the grids 20, an instrumentation tube 24 disposed in the center of the fuel assembly, and an upper end structure or upper end piece 26 fixed
aux extrémités supérieures des tubes-guides 18. L'assemblage con- at the upper ends of the guide tubes 18. The assembly
bustible 10 forme un ensemble unitaire capable d'8tre manipulé de bustible 10 forms a unitary unit capable of being manipulated
façon classique sans endommagement des parties de l'assemblage. in a conventional manner without damaging the parts of the assembly.
Comme on l'a mentionné ci-dessus, les barres 22 de combustible sont maintenues espacées les unes des autres par les grilles 20 qui sont espacées le long de l'assemblage combustible. Chaque barre 22 de combustible contient des pastilles de combustible nucléaire (non représentées) et est fermée à ses extrémités opposées au moyen de bouchons d'extrémité (non représentés). Les pastilles de combustible formées d'une matière fissile sont la source de l'énergie de réaction engendrée dans le réacteur. Un modérateur/caloporteur liquide, tel que de l'eau, ou de l'eau- contenant du bore, est pompé vers le haut à travers les assemblages combustibles du coeur pour en extraire la As mentioned above, the fuel rods 22 are held spaced from each other by the grids 20 which are spaced along the fuel assembly. Each fuel rod 22 contains nuclear fuel pellets (not shown) and is closed at its opposite ends by means of end caps (not shown). Fuel pellets made of fissile material are the source of the reaction energy generated in the reactor. A liquid moderator / coolant, such as water, or water containing boron, is pumped upward through the fuel assemblies of the core to extract the
chaleur en vue de la production d'un travail utile. heat for the production of useful work.
La plaque supérieure 12 de support de coeur s'étend trans- The upper heart support plate 12 extends trans-
versalement à la partie supérieure de tous les assemblages de combustible se trouvant dans le coeur et elle comporte des passages d'écoulement de caloporteur, comme par exemple le passage 28, formés à travers cette plaque. Au moins certains de ces passages 28 sont alignés axialement avec les tubes-guides 18 pour permettre le déplacement vers le bas de barres de corps gris, telles que les barres de corps gris 30, ainsi que d'autres barres de commande (non - représentées), à travers les passages 28 de la plaque 12 de coeur, et versally to the upper part of all the fuel assemblies located in the core and it includes coolant flow passages, such as, for example, passage 28, formed through this plate. At least some of these passages 28 are axially aligned with the guide tubes 18 to allow the downward movement of gray body bars, such as gray body bars 30, as well as other control bars (not shown ), through the passages 28 of the heart plate 12, and
cela jusque dans les tubes-guides respectifs 18. this up to the respective guide tubes 18.
Comme on peut mieux le voir sur les figures 2 et 3, l'ensemble formant araignée 14 comporte un moyeu central 32, une multiplicité d'ailettes 34 s'étendant radialement depuis le moyeu et une pluralité de doigts 36 disposés sur les ailettes 34 et reliés aux extrémités supérieures des barres 30 de corps gris. De préférence, le moyeu central 32 se présente sous la forme d'un long tube comportant sur son extrémité supérieure un segment 40 fileté intérieurement en vue d'un raccordement au mécanisme d'entraînement (non représenté) utilisé pour soulever et abaisser l'araignée 14, comme il est bien connu dans la technique. Le moyeu tubulaire 32 loge un mécanisme d'absorption de charge qui comprend un ressort hélicoïdal 42 maintenu comprimé et un mamelon 44 adapté pour etre logé dans une cavité peu profonde (non représenté) formée dans la surface supérieure de la plaque 12 de support de coeur de manière à contribuer au centrage approprié des barres 30 de corps gris dans les passages 28 de cette plaque ainsi que dans les tubes-guides 18. Comme il est bien connu, le but principal du mécanisme d'absoption de charge est d'empêcher l'application d'un choc à la plaque 12 de support de coeur et à l'assemblage combustible 10 lorsque l'araignée 14 vient heurter la plaque 12 quand les barres 30 de corps gris sont insérées à fond dans As can best be seen in FIGS. 2 and 3, the spider assembly 14 comprises a central hub 32, a multiplicity of fins 34 extending radially from the hub and a plurality of fingers 36 disposed on the fins 34 and connected to the upper ends of the bars 30 of gray body. Preferably, the central hub 32 is in the form of a long tube having on its upper end a segment 40 internally threaded for connection to the drive mechanism (not shown) used to raise and lower the spider 14, as is well known in the art. The tubular hub 32 houses a load absorption mechanism which includes a helical spring 42 kept compressed and a nipple 44 adapted to be housed in a shallow cavity (not shown) formed in the upper surface of the core support plate 12 so as to contribute to the appropriate centering of the bars 30 of gray body in the passages 28 of this plate as well as in the guide tubes 18. As is well known, the main purpose of the load absorption mechanism is to prevent the application of a shock to the core support plate 12 and to the fuel assembly 10 when the spider 14 strikes the plate 12 when the gray body bars 30 are fully inserted in
les tubes-guides 18.the guide tubes 18.
En se référant maintenant aux figures 4 et 5, on voit que la Referring now to Figures 4 and 5, we see that the
barre 30 de corps gris selon la présente invention comprend un élé- gray body bar 30 according to the present invention comprises an element
ment tubulaire 46, un empilement de pastilles de support annulaires 48 disposées dans l'élément tubulaire, un ressort hélicoïdal 50 ayant une longueur suffisante pour maintenir l'empilement de pastilles 48 dans l'espace 52 récepteur de pastilles situé à l'intérieur d'une section longitudinale inférieure de l'élément tubulaire 46, le ressort hélicoldal 50 étant disposé, dans un état de compression partielle, à l'intérieur d'un espace creux 54 qui se trouve dans une section longitudinale supérieure de l'élément tubulaire et dans lequel ne se trouve aucune pastille, l'élément hélicoïdal présentant en outre un diamètre extérieur suffisant pour assurer un support radial à la paroi de cette section longitudinale supérieure. On remarquera que le ressort hélicoïdal 50 s'étend dans le sens axial tubular ment 46, a stack of annular support pellets 48 disposed in the tubular element, a helical spring 50 having a length sufficient to maintain the stack of pellets 48 in the space 52 for receiving pellets located inside a lower longitudinal section of the tubular element 46, the helical spring 50 being disposed, in a state of partial compression, inside a hollow space 54 which is in an upper longitudinal section of the tubular element and in which has no pellet, the helical element further having an outside diameter sufficient to provide radial support to the wall of this upper longitudinal section. It will be noted that the helical spring 50 extends in the axial direction
sensiblement sur la totalité de la longueur de l'espace creux 54. substantially over the entire length of the hollow space 54.
De façon plus spécifique, l'élément tubulaire 46 est un tube cylindrique 56 dont les extrémités opposées sont fermées au moyen de bouchons d'extrémité 58 et 60, respectivement. Avec le bouchon d'extrémité supérieure 58 fait partie intégrante une tige 62 qui s'étend vers le haut et qui comporte une partie terminale 64 filetée extérieurement en vue de son raccordement avec une partie terminale More specifically, the tubular member 46 is a cylindrical tube 56 whose opposite ends are closed by means of end caps 58 and 60, respectively. With the upper end plug 58 an integral part is a rod 62 which extends upwards and which has an end part 64 externally threaded for its connection with an end part
inférieure 66 filetée intérieurement d'un des doigts 36 d'araignée. lower 66 internally threaded with one of the spider fingers 36.
Le bouchon d'extrémité inférieur 60 est conique, Le tube 56 se présente sous la forme d'une gaine à paroi mince qui est en acier inoxydable comme le sont les bouchons d'extrémité 58 et 60. La gaine, du fait qu'elle est formée d'acier inoxydable, présente une faible section efficace de capture de neutrons et, du fait que sa paroi est mince, réduit à un minimum le poids et, par conséquent, le moment The lower end plug 60 is conical. The tube 56 is in the form of a thin-walled sheath which is made of stainless steel, as are the end plugs 58 and 60. The sheath, because it is made of stainless steel, has a small effective neutron capture section and, because of its thin wall, minimizes the weight and, therefore, the moment
d'inertie de la barre 30 de corps gris. of inertia of the gray body bar 30.
Chacune des pastilles 48 de l'empilement a une forme annulaire creuse qui lui permet de s'ajuster concentriquement à l'intérieur du tube 56 et assure un espace central vide 68 traversant la pastille 48. L'utilisation de pastilles creuses 48 réduit à un minimum la masse de la barre 30 de corps gris tout en maintenant suffisamment élevé la résistance à l'écrasement du tube 56. En raison de la masse plus faible de la barre 30, la température interne de la barre reste à un niveau acceptable, ce qui réduit les contraintes exercées sur la gaine. En outre, l'espace vide intérieur 68 de chaque pastille 48 contribue à maintenir la température interne de la pastille elle-meme à un niveau plus bas, ce qui réduit encore la dilatation radiale et, par conséquent, la contrainte exercée sur la gaine. De préférence, chaque pastille est formée de Zircaloy, matière qui n'absorbe pas les neutrons dans une mesure appréciable et qui ne s'effrite pas pendant le déplacement graduel de la barre 30 de corps gris vers l'avant et Each of the pellets 48 of the stack has a hollow annular shape which allows it to fit concentrically inside the tube 56 and ensures an empty central space 68 passing through the pellet 48. The use of hollow pellets 48 reduced to a minimum the mass of the bar 30 of gray body while maintaining sufficiently high the crushing resistance of the tube 56. Due to the lower mass of the bar 30, the internal temperature of the bar remains at an acceptable level, this which reduces the stresses exerted on the sheath. In addition, the interior void space 68 of each pellet 48 contributes to maintaining the internal temperature of the pellet itself at a lower level, which further reduces the radial expansion and, consequently, the stress exerted on the sheath. Preferably, each pellet is formed from Zircaloy, a material which does not absorb neutrons to an appreciable extent and which does not crumble during the gradual displacement of the bar 30 of gray body forward and
vers l'arrière dans l'assemblage combustible 10. backwards in the fuel assembly 10.
Comme indiqué ci-dessus, le ressort hélicoïdal, ou ressort de compression 50, remplit une double fonction. En premier lieu, sa longueur est suffisante pour qu'il soit maintenu dans un état de As indicated above, the helical spring, or compression spring 50, fulfills a double function. Firstly, its length is sufficient to keep it in a state of
compression entre l'empilement de pastilles 48 et le bouchon d'ex- compression between the stack of pellets 48 and the plug of ex-
trémité supérieur 58, en poussant ainsi constamment la pile de pastilles contre le bouchon d'extrémité inférieur 60 tout en permettant une petite augmentation, d'origine thermique, de la longueur des pastilles individuelles. Ainsi, le ressort hélicotdal 50 maintient à coup sûr la pile de pastilles 48 dans l'espace 52 récepteur de pastilles de la section de tube inférieure qui est la section se trouvant à l'intérieur de l'arrangement de barres de upper end 58, thereby constantly pushing the stack of pellets against the lower end plug 60 while allowing a small increase, of thermal origin, in the length of the individual pellets. Thus, the helical spring 50 securely holds the stack of pellets 48 in the pad receiving space 52 of the lower tube section which is the section inside the bar arrangement.
combustible quand la barre de corps gris est insérée dans l'assem- combustible when the gray body bar is inserted in the assembly
- blage combustible 10, la section de tube supérieure qui délimite l'espace libre 54 se trouvant essentiellement à l'extérieur de l'arrangement de barres de combustible et à l'intérieur du passage associé 28 de la plaque supérieure 12 de support de coeur quand la barre de corps gris est en position insérée. La seconde fonction remplie par le ressort hélicoidal 50 est d'assurer un support interne au tube 56 à paroi mince sur la totalité de la longueur de l'espace - combustible wiring 10, the upper tube section which delimits the free space 54 being essentially outside the arrangement of fuel rods and inside the associated passage 28 of the upper core support plate 12 when the gray body bar is in the inserted position. The second function fulfilled by the helical spring 50 is to provide internal support for the thin-walled tube 56 over the entire length of the space.
libre sans addition de poids autre que celui du ressort léger. free without adding any weight other than that of the light spring.
La figure 6 montre une variante de réalisation d'une barre 30' de corps gris qui est similaire à la barre 30 de corps gris du mode de réalisation préféré par le fait qu'elle comprend un élément tubulaire 46' contenant un empilement de pastilles annulaires creuses 48'. Toutefois, contrairement à la barre 30 de corps gris, le long tube 56' de cette barre 30' de corps gris est composé de sections de tube supérieure et inférieure 70,72 qui sont séparées l'une de l'autre et qui sont reliées l'une à l'autre au moyen d'un bouchon plein ou massif 74 interposé entre ces sections de tube 70 et 72 dont les extrémités adjacentes sont assemblées à ce bouchon 74. La section de tube inférieure 70 délimite un espace 52' récepteur de pastilles qui contient l'empilement de pastilles 48' et la section de tube supérieure 72 délimite un espace 54' dans lequel ne se trouve aucune structure interne. La section de tube supérieure 72 comporte des FIG. 6 shows an alternative embodiment of a bar 30 'of gray body which is similar to the bar 30 of gray body of the preferred embodiment in that it comprises a tubular element 46' containing a stack of annular pellets hollow 48 '. However, unlike the gray body bar 30, the long tube 56 'of this gray body bar 30' is composed of upper and lower tube sections 70, 72 which are separated from each other and which are connected to each other by means of a solid or solid plug 74 interposed between these tube sections 70 and 72 whose adjacent ends are assembled to this plug 74. The lower tube section 70 delimits a space 52 ′ for receiving pads which contains the stack of pads 48 'and the upper tube section 72 defines a space 54' in which there is no internal structure. The upper tube section 72 has
ouvertures 76 formées à travers sa paroi pour permettre au calo- openings 76 formed through its wall to allow the calo-
porteur du réacteur de parvenir dans l'espace libre 54' afin d'égaliser la pression régnant dans cet espace et la pression externe régnant à l'extérieur de la barre de corps gris. Les deux sections de tube 70 et 72 sont des gaines à paroi mince et, conjointement avec le bouchon plat ou massif 74, sont formées d'acier inoxydable. Les pastilles 48' sont formées d'une matière non combustible présentant un coefficient de dilatation thermique négligeable et peuvent être formées d'oxyde de zirconium; plus spécialement, du fait que les pastilles sont annulaires et que des espaces vides 68 y sont formés, elles n'augmentent pas notablement de longueur et, par conséquent, elles peuvent être maintenues fermement empilées entre le bouchon carrier of the reactor to reach the free space 54 ′ in order to equalize the pressure prevailing in this space and the external pressure prevailing outside the gray body bar. The two tube sections 70 and 72 are thin-walled sheaths and, together with the flat or solid plug 74, are formed of stainless steel. The pellets 48 ′ are formed from a non-combustible material having a negligible coefficient of thermal expansion and can be formed from zirconium oxide; more especially, since the pellets are annular and voids 68 are formed therein, they do not increase in length appreciably and, therefore, they can be kept firmly stacked between the stopper
plein ou massif 74 et le bouchon d'extrémité 60. solid or solid 74 and the end plug 60.
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