FR2615028A1

FR2615028A1 - Appareil et procede pour le charge ment de barres de combustible dans les grilles d'assemblages combustibles nucleaires

Info

Publication number: FR2615028A1
Application number: FR8806062A
Authority: FR
Inventors: John Milton Shallenberger; Stephen Joseph Ferlan
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1988-05-05
Publication date: 1988-11-10
Anticipated expiration: 2008-05-05
Also published as: SE503340C2; IT8820408A0; JPS63286795A; SE8801606D0; IT1217454B; US4800061A; FR2615028B1; SE8801606L; ES2007833A6

Abstract

CETTE INVENTION SE RAPPORTE A UN APPAREIL DESTINE A FACILITER L'INTRODUCTION SANS RAYURES D'UNE BARRE DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE DANS LES GRILLES CELLULAIRES D'UN ASSEMBLAGE COMBUTIBLE NUCLEAIRE. L'APPAREIL COMPORTE UN ORGANE TUBULAIRE SOUS LA FORME D'UN TUBE METALLIQUE 70 A PAROI MINCE APPROPRIE POUR QUE SA PAROI MINCE SOIT INTERPOSEE, DURANT L'INTRODUCTION D'UNE BARRE DE COMBUSTIBLE 18, ENTRE CETTE DERNIERE ET LES ELEMENTS D'ARRET 46, 48 DANS LES CELLULES 42 DES GRILLES. LE TUBE 70 A PAROI MINCE A UN DIAMETRE INTERIEUR QUI CORRESPOND PRATIQUEMENT AU DIAMETRE EXTERIEUR D'UNE BARRE DE COMBUSTIBLE, ET EST POURVU D'UNE FENTE LONGITUDINALE 72 MENAGEE DANS SA PAROI MINCE D'UN BOUT A L'AUTRE DE LA LONGUEUR DE CETTE PAROI, LA FENTE ETANT ASSEZ LARGE POUR EMPECHER TOUT RECOUVREMENT DE PARTIES DE PAROIS LE LONG DE LA FENTE, ET ASSEZ ETROITE POUR EMPECHER LES ELEMENTS D'ARRET 46, 48 DE PENETRER DANS LA FENTE.

Description

26150ú8

APPAREIL ET PROCEDE POUR LE CHARGEMENT DE BARRES DE COMBUSTIBLE

DANS LES GRILLES D'ASSEMBLAGES COMBUSTIBLES NUCLEAIRES

La présente invention se rapporte généralement aux assem-

blages combustibles nucléaires et, plus particulièrement, à un ap-

pareil et un procédé pour faciliter le chargement sans rayures de

barres de combustible dans un assemblage combustible.

La plupart des réacteurs nucléaires utilisent des coeurs

composés d'assemblages combustibles allongés, verticaux compre-

nant chacun une structure unitaire, ou ossature, et une pluralité de barres ou broches de combustible chargées à l'intérieur de l'ossature et qui y sont soutenues en un réseau prédéterminé et en

lO relation parallèle espacée les unes par rapport aux autres. Habi-

tuellement, le support des barres de combustible est assuré par des

grilles transversales qui font partie de l'ossature et sont espa-

cées l'une de l'autre le long de l'ossature, chacune de ces grilles étant construite au moyen de plaques ou de bandes entrelacées à la manière d'un cageot à oeufs de façon à délimiter des cellules

ouvertes à travers lesquelles les barres de combustible individuel-

les s'étendent. Les bandes sont munies sur elles d'éléments d'ar-

rêt qui font saillie à l'intérieur des cellules correspondantes de manière à venir en contact avec les barres de combustible situées à l'intérieur et à les maintenir contre les vibrations et contre un déplacement latéral tel qu'il pourrait provoquer une pointe localisée

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de flux de neutrons et, en conséquence, des points chauds. Les

éléments d'arrêt associés à chaque cellule comportent habituelle-

ment des ressorts et des bossages constitués à partir du métal des parties de bandes définissant les parois de la cellule, tel que divulgué dans les Brevets U.S. NO de Référence 28 079 et N 3 920 515, par exemple, ou bien ils peuvent comporter seulement des bossages

agencés en jeux, tel que divulgué dans EP 0 200 046 Ai.

Pour que de tels éléments d'arrêt puissent accomplir efficacement la fonction pour laquelle ils sont prévus, ils sont conçus pour exercer sur les barres de combustible une force de

retenue considérable, telle que de 3,6 à 4,5 daN environ. Cette for-

ce, tout en étant d'un côté avantageuse, pose de l'autre un pro-

blème, à savoir celui qui se produit pendant le chargement des barres de combustible dans l'ossature lorsque les barres de combustible glissent sur les éléments d'arrêt en se déplaçant le long de ces éléments et de ce fait pourraient être rayées. Des rayures sur les faces extérieures des barres de combustible tendent à induire et

aggraver la corrosion du gainage des barres de combustible en ser-

vice. De plus, on a observé que des rayures des barres de combus-

tible aboutissaient à une accumulation de copeaux fins raclés à

partir de la surface du gainage et qui s'entassent dans les cel-

lules des grilles, en y constituant de prétendus "calculs" qui viendront ronger la surface du gainage des barres de combustible

qui s'étendent dans les cellules affectées de la grille, et pour-

ront même par la suite ronger toute l'épaisseur de ce gainage. De

plus, si les calculs se réunissent au droit des ressorts de cel-

lules, ils peuvent provoquer des fléchissements anormaux qui di-

minuent la force de retenue exercée par les ressorts sur les bar-

res de combustible; et si une telle accumulation de calculs se

produit au droit de ressorts situés dans les cellules périphéri-

ques d'une grille de soutien, elle peut aboutir à une déforma-

tion de ressort qui amène les ressorts à déborder anormalement à l'extérieur des bandes périphériques de la grille et au-delà des limites de la grille. Evidemment, les copeaux raclés à partir du gainage des barres de combustible et accumulés dans des cellules

de grilles diminuent aussi la superficie de la section transver-

sale libre des cellules et, par suite, compromettent l'écoulement

du liquide de refroidissement à travers ces cellules.

Le problème des rayures sur les barres de combustible est bien connu dans les règles de l'art, et diverses tentatives ont été faites pour le surmonter. Ainsi, le Brevet U.S. N 3 757 453 propose de soumettre les barres de combustible, préalablement à leur introduction dans les grilles d'un assemblage combustible, à

un traitement de refroidissement mis en oeuvre dans une atmos-

phère humide et d'une manière telle que l'on constitue ainsi,

sur chaque barre de combustible devant être introduite, un revê-

tement ressemblant à la gelée blanche destiné à agir comme un lubrifiant pendant l'introduction de la barre de combustible, fonction que le revêtement ressemblant à la gelée blanche ne peut évidemment remplir qu'aussi longtemps qu'il reste intact et n'est pas enlevé par les éléments d'arrêt des cellules de grille s'appuyant contre la barre de combustible lorsqu'elle

est en cours d'introduction dans les cellules des grilles suc-

cessives.

Une autre technique destinée à permettre une introduc-

tion sans rayures des barres de combustible est divulguée dans les Brevets U.S. N s 3 795 040 et 3 892 027 qui proposent en premier lieu d'introduire un dispositif repousseur de ressorts

ressemblant à une barre à section transversale généralement car-

rée dans les cellules longitudinalement alignées des grilles; puis de faire tourner partiellement le dispositif repousseur de ressorts autour de son axe longitudinal afin d'agir comme une came sur les éléments de support des barres de combustible situés sur

les parties élastiques des parois des cellules de grilles de fa-

çon à faire sortir ces éléments d'arrêt du passage de la barre de combustible à introduire; après cela de verrouiller les parties

des parois de cellules équipées d'éléments d'arrêt à leurs posi-

tions fléchies au moyen de clés en forme de barres insérées d'a-

bord latéralement à l'intérieur des cellules des grilles à tra-

vers des ouvertures découpées dans les bandes ou plaques des grilles correspondantes, et ensuite tournées vers leurs positions de verrouillage; après cela d'extraire le dispositif repousseur de ressorts des cellules et d'y introduire la barre de combustible; et finalement de faire tourner les clés vers leurs positions de déverrouillage et de les extraire des cellules des grilles en ren-

dant de ce fait possible aux parties des parois de cellules équi-

pées d'éléments d'arrêt de revenir élastiquement à leurs positions normales et, par suite, en permettant aux éléments d'arrêt situés

sur ces parties de venir en contact avec la barre de combustible.

Dans le Document du Brevet japonais NO 53- 11 294, on divulgue un dispositif fait d'acier inoxydable et comportant un organe unitaire qui comprend un bloc d'extrémité et, s'étendant à

partir de lui, quatre bandes minces de blindage qui ont une lon-

gueur semblable à celle d'une barre de combustible et sont disposées

cylindriquement en réseau quadrillé et en relation parallèle espa-

cée les unes par rapport aux autres. Préalablement à l'introduc-

tion d'une barre de combustible dans un assemblage combustible, la barre de combustible est placée entre les bandes minces de blindage, dont les extrémités terminales sont alors fixées en position au moyen d'un anneau de maintien placé autour des bandes et de la barre de combustible, et d'un anneau de fixation appliqué sur l'anneau de maintien. Après cela, l'ensemble de cet assemblage est

introduit dans l'assemblage combustible par son déplacement longi-

tudinal à travers les cellules alignées en série des grilles de soutien tandis que, simultanément, on maintient soigneusement alignées les quatre bandes de blindage intercalées d'une manière

protectrice entre.les' éléments d'arrêt des cellules de grille co-

respopdantes et le gainage de la barre de combustible. Quand l'in-

sertion est complète, on fait tourner l'assemblage tout entier autour de son axe longitudinal d'une amplitude calculée de façon

à faire glisser latéralement les bandes de blindage de leurs posi-

tions entre la barre de combustible et les éléments d'arrêt cor-

respondants qui exercent la force de retenue des barres de combus-

tible, après quoi on enlève les anneaux de maintien et de fixation d'une extrémité de la barre de combustible, et l'organe unitaire comprenant le bloc d'extrémité et les bandes est alors prêt à être extrait à partir de l'autre extrémité, pourvu que toutes les

bandes de blindage soient venues effectivement libérées des élé-

ments d'arrêt et soient encore droites, sans distorsions et plates contre la barre de combustible introduite. Dans le document EP- 0 196 609- Ai du Demandeur, on a divulgué un agencement destiné à faciliter le chargement des barres de combustible dans un assemblage combustible, qui comprend des premiers moyens qui peuvent être introduits longitudinalement

dans les cellules des grilles d'espacement de l'assemblage com-

bustible de manière à faire fléchir les ressorts qui s'y trouvent jusqu'à des positions en retrait, et des seconds moyens qui peuvent être introduits latéralement dans les grilles correspondantes de façon à maintenir les ressorts fléchis à leurs positions en retrait

dès après l'extraction des premiers moyens et pendant l'introduc-

tion des barres de combustible, les déplacements des premiers et seconds moyens étant linéaires. Enfin, le document EP- 0 251 317- A2 du Demandeur divulgue un appareil de retenue de ressorts conçu pour être utilisé à repousser des éléments d'arrêt sous la forme de ressorts de grille agencés par paires, les ressorts de chaque

paire étant disposés dos-à-dos l'un par rapport à l'autre et cha-

cun d'eux faisant saillie dans l'une des deux cellules de grille contiguës. Ces techniques anciennes, à l'exception de celle qui s'appuie sur la constitution de dépôts ressemblant à de la gelée blanche comme lubrifiants, requièrent l'emploi et la manipulation

- de plusieurs pièces et éléments indépendants, et chacune est con-

çue pour être-utilisée avec une configuration particulière d'élé-

ments d'arrêt pour barres de combustibles employés dans les grilles de soutien. Ainsi, il existe un besoin d'une approche différente, une approche qui ne soit pas soumise à ces limitations, et la présente invention a pour objectif principal de satisfaire ce besoin. En conséquence cette invention réside en un appareil pour faciliter l'introduction sans rayures d'une barre de

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combustible dans les cellules de grilles de soutien constituant une partie d'un assemblage combustible nucléaire et possédant des éléments d'arrêt destinés à venir élastiquement en contact avec

les barres de combustible introduites dans les cellules et à sou-

tenir latéralement ces barres, ledit appareil comprenant un organe tubulaire approprié pour être positionné de façon à ce que sa paroi soit interposée entre lesdits éléments d'arrêt et les barres de combustible pendant l'introduction de ces dernières dans les cellules, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire comporte

un tube métallique à paroi mince qui a un diamètre intérieur cor-

respondant pratiquement au diamètre extérieur de la barre de com-

bustible, et est pourvu d'une fente longitudinale ménagée dans la paroi mince du tube d'un bout à l'autre de la longueur du tube métallique de manière à rendre ladite paroi capable de fléchir élastiquement dans le sens d'une réduction de diamètre, ladite fente ayant une largeur suffisante pour empêcher les parties de ladite paroi de se recouvrir le long de la fente, et insuffisante pour qu'aucun desdits,éléments d'arrêt n'entre dans la fente, lorsque l'organe tubulaire est positionné de façon à.ce que ladite paroi mince du tube soit interposée entre les éléments d'arrêt et

la barre de combustible.

L'organe tubulaire à paroi mince selon l'invention est un élément unitaire capable d'exercer la protection désirée sans requérir l'usage d'aucune pièce supplémentaire ayant besoin d'être maniée séparément. De plus, l'organe tubulaire protecteur selon

l'invention n'est pas limité pour son applicabilité à une quelcon-

que configuration particulière d'élément d'arrêt, et son introduc-

tion dans les cellules de grilles n'entraîne virtuellement aucun risque de provoquer des déflections vers l'extérieur des ressorts

d'éléments d'arrêt situés à l'intérieur des cellules d'une ampli-

tude telle que cela compromette leur capacité à se rétablir complè-

tement. La méthode préférée d'utilisation de l'appareil selon

l'invention consiste à introduire en premier lieu l'organe tubu-

laire dans les cellules des grilles de soutien, et à introduire

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ensuite la barre de combustible à l'intérieur de l'organe tubulai-

re introduit. En variante, l'organe tubulaire peut être monté d'une manière télescopique sur la barre de combustible et peut

ensuite, en même temps que la barre de combustible qui y est dis-

posée, être introduite dans les cellules des grilles de soutien.

Le fait d'introduire l'organe tubulaire avant la barre de combus-

tible procure un avantage spécial dans les situations o les cellu-

les de grilles destinées à recevoir la barre de combustible possè-

dent des aubes de brassage associées à ces cellules du type ordi-

nairement disposé sur les grilles d'assemblages combustibles dans

le but de faciliter le brassage de l'écoulement de liquide de re-

froidissement le long des barres de combustible. Si on l'emploie avec de telles grilles, l'organe tubulaire introduit dès le début protégera les aubes de brassage de chocs et de dommages provenant

de la barre de combustible et protégera aussi la barre de combus-

tible de rayures provenant des éléments d'arrêt situés à l'inté-

rieur des cellules de grilles. Dans ce contexte, on devrait noter que l'introduction de l'organe tubulaire métallique tout seul, c'est-à-dire sans qu'une barre de combustible n'y soit insérée, est rendue possible par l'unique fente longitudinale, qui s'étend

d'un bout à l'autre de la longueur de l'organe tubulaire et, pen-

dant l'introduction de ce dernier, permet aux éléments d'arrêt situés à l'intérieur des cellules de grilles de dévier facilement

la paroi de l'organe tubulaire, mais fente qui n'affecte pas l'in-

tégrité et la stabilité structurales de la paroi du tube à un de-

gré tel qu'il serait rendu vulnérable à la distorsion ou au flam-

bement sous la force de compression agissant longitudinalement sur l'organe tubulaire lorsqu'il est poussé dans les cellules d'une charge entière de grilles de soutien. En outre, l'organe tubulaire métallique, à parois minces, qui constitue une réalisation concrète de l'invention procure une protection maximale contre les rayures

puisque la fente longitudinale a une largeur suffisante pour em-

pêcher tout recouvrement des parties de paroi du tube métallique le long de la fente et cependant insuffisante pour qu'aucun des éléments d'arrêt n'entre dans la fente, et puisque, de plus,

la paroi de l'organe tubulaire est, en dehors de la fente, es-

sentiellement pleine de telle sorte qu'il n'y a virtuellement aucun risque que se produise un déplacement circonférentiel du matériau de la paroi tel qu'il aboutirait à un élargissement de la fente longitudinale à un degré permettant aux éléments

d'arrêt des cellules de grilles d'envahir la fente et de péné-

trer jusqu'à la surface du gainage de la barre de combustible en

cours d'introduction.

Si une barre de combustible doit être chargée dans des grilles qui n'ont pas d'aubes de brassage ou, si elles en ont,

là o une interférence entre les aubes et la barre de combusti-

ble en cours d'introduction n'est pas susceptible d'avoir lieu

en raison soit de la configuration particulière et/ou de la po-

sition des aubes de brassage soit de la forme du bouchon d'ex-

trémité inférieure de la barre de combustible (c'est-à-dire le bouchon situé à l'extrémité de la barre de combustible qui est son extrémité avant pendant l'introduction de cette barre), il peut 8tre désirable d'utiliser la seconde approche - ou approche proposée en variante - mentionnée ci-dessus qui permet à la fois à la barre de combustible et à l'organe tubulaire protecteur d'être introduits simultanément et, comme décrit en détail plus loin ci-dessous, permet aux opérations d'introduction de la barre de combustible et d'extraction ultérieure de l'organe tubulaire

protecteur d'être exécutées en fonctionnement continu.

On va maintenant décrire les réalisations concrètes préférées de l'invention, seulement à titre d'exemple, en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe,

d'un assemblage combustible classique montré raccourci verticale-

ment et avec des pièces coupées et enlevées pour la clarté; la Figure 2 est une vue partielle en perspective isométrique de l'ossature de l'assemblage combustible,' représentant deux

grilles de soutien et des parties de barres de combustible intro-

duites dans quelques-unes des cellules de grilles;

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la Figure 3 est une vue en coupe fragmentaire, agrandie, d'une des grilles de soutien, effectuée selon la ligne III-III de la Figure 1, toutes les barres de combustible sauf deux en étant omises et l'une de ces deux barres de combustible étant montrée comme passant à travers un organe tubulaire protecteur; la Figure 4 est une vue en coupe effectuée selon la ligne IV-IV de la Figure 3; la Figure 5 représente schématiquement un matériel classique

de chargement de barre de combustible en même temps qu'un assem-

blage combustible montré, sous forme longitudinalement raccourcie,

en position prête au chargement.

la Figure 6 est une vue partielle agrandie d'un dispositif de préhension de l'appareil de chargement de barres de combustible vu sur la Figure 5, et d'une partie d'extrémité d'une barre de combustible en même temps qu'un bouchon d'extrémité montré en coupe longitudinale; la Figure 7A est une vue élargie longitudinale et partiellement

en coupe d'un organe tubulaire protecteur constituant une réali-

sation concrète de l'invention, montré sous forme longitudinale-

ment raccourcie; les Figures 7B, 7D décrivent schématiquement diverses phases d'utilisation de l'organe tubulaire protecteur de la Figure 7A pour introduire une barre de combustible dans les grilles de l'assemblage combustible, dont seules les grilles la plus haute et la plus basse sont indiquées; la Figure 8 est une vue en coupe transversale de l'organe tubulaire protecteur, effectuée selon la ligne VIII-VIII de la Figure 7A; la Figure 9A est une vue longitudinale et partiellement en

coupe d'une modification de l'organe tubulaire protecteur, mon-

trée sous forme longitudinalement raccourcie; les Figure 9B, 9C' décrivent schématiquement diverses phases d'utilisation de l'organe tubulaire protecteur de la Figure 9A

pour introduire une barre de combustible dans les grilles d'assem-

blages combustibles, dont seule la plus basse est indiquée;

la Figure 0lA est une vue semblable à la Figure 7A mais mon-

trant une autre modification de l'organe tubulaire protecteur; les Figures 10B à 10D décrivent schématiquement diverses

phases d'utilisation de l'organe tubulaire protecteur de la Figu-

re 10A pour introduire une barre de combustible dans les grilles d'assemblages combustibles, dont seules la plus haute et la plus basse sont indiquées; la Figure 11 est une vue partielle agrandie, en perspective isométrique d'une partie de l'extrémité supérieure de l'organe

tubulaire protecteur de la Figure 10A, et d'une partie de l'extré-

mité inférieure d'un outil utilisé pour extraire l'organe tubu-

laire protecteur d'une barre de combustible introduite; la Figure 12A est une vue semblable à la Figure 7A mais montrant encore une autre modification de l'organe tubulaire protecteur; et les Figures 12B à 12D décrivent schématiquement diverses

phases d'utilisation de l'organe tubulaire protecteur de la Figu-

re 12A pour introduire une barre de combustible dans les grilles d'assemblages combustibles, dont seules la plus haute et la plus

basse sont indiquées.

En se référant maintenant aux dessins, et en particu-

lier à la Figure 1, l'assemblage combustible qui y est représenté et qui est généralement désigné par le numéro de référence 10

est du type communément employé dans les réacteurs à eau pressu-

risée. Fondamentalement, il comprend une structure formant ex-

trémité inférieure ou embout du bas 12 agencé de façon à soutenir l'assemblage combustible sur la plaque inférieure-du coeur (non montrée) d'un réacteur nucléaire, des tubes ou bagues de guidage 14, reliées à l'embout du bas 12 et s'étendant longitudinalement vers le haut à partir de l'embout, des grilles 16 pour le soutien transversal ou l'espacement espacées les unes des autres le long des bagues 14 de guidage et assujetties à ces bagues, un tube pour les instruments qui s'étend longitudinalement au centre de l'assemblage combustible, et une structure formant extrémité supérieure ou embout du haut 22 fixée aux parties formant ll extrémités supérieures des bagues 14 de guidage. L'ensemble de toutes ces pièces constitue une unité intégrée connue sous le

nom d'ossature de l'assemblage combustible. L'assemblage combus-

tible complet comprend un réseau de barres de combustible 18 chargées dans l'ossature, d'une manière devant être décrite plus loin ci-dessous, et soutenues par les grilles 16 en des positions

relatives parallèles espacées les unes par rapport aux autres.

Chaque barre de combustible 18 comporte un tube de gainage 23 qui est hermétiquement clos à ses extrémités opposées au moyen de bouchons d'extrémité 26, 28, et des pastilles 24 de combustible

nucléaire contenues dans le tube de gainage et qui y sont mainte-

nues fermement empilées au moyen d'un ressort 30 de compression intercalé entre le bouchon 26 formant extrémité supérieure et

l'empilement de pastilles combustibles 24. Pendant le fonctionne-

ment du réacteur, les pastilles combustibles, constituées de matière fissile, sont la source d'une énergie générée sous forme de chaleur qui est extraite du coeur du réacteur au moyen d'un liquide de refroidissement ou modérateur, tel que de l'eau ou de l'eau contenant du bore, que l'on y fait circuler. L'opération de fission est contrôlée au moyen de barres de contrôle (non montrées) qui sont reliées à un mécanisme 34 de contrôle monté

sur l'embout du haut 22 et utilisable pour effectuer un déplace-

ment axial des barres de contrôle entrant et sortant de certaines bagues 14 de guidage choisies à l'avance, tout cela étant bien

connu dans les règles de l'art.

Seulement quelques-unes des grilles 16 de soutien de l'assemblage combustible 10 sont montrées sur la Figure 1. Il y en aurait généralement huit ou dix, chacune comportant, comme représenté sur les Figures 2, 3 et 4, une structure cellulaire composée d'une pluralité de bandes intérieures 40 entrelacées et raccordées ensemble à la manière d'un casier à oeufs de façon à constituer des cellules ouvertes, comme indiqué en 42, et de bandes extérieures ou périphériques 44 interconnectées à leurs

extrémités et reliées aux extrémités extérieures des bandes in-

térieures 40 de façon à augmenter la résistance de l'ensemble de la structure de la grille. Les bandes intérieures et extérieures de la grille sont faites d'un matériau ayant une faible section transversale pour l'absorption des neutrons, tel que par exemple un alliage de zirconium connu sous le nom de Zircaloy, et elles sont munies d'éléments d'arrêt, tels que les éléments d'arrêt 46 et 48 (voir Figures 3 et 4), qui font saillie à partir des diverses parties de bandes délimitant des cellules, ou parois de cellules, dans les cellules correspondantes 42 de manière à venir en contact avec les barres de combustible telles que la barre 18 de combustible, introduites dans la cellule et à les soutenir latéralement. L'espacement entre les éléments d'arrêt situés sur chaque paire de parties de bandes constituant les parois d'une cellule 42 disposées face à face est quelque peu inférieur au diamètre extérieur de la barre de combustible qui doit 8tre reçue

dans la cellule, la différence étant rattrapée, dès après l'intro-

duction de la barre de combustible, en raison de l'élasticité de l'élément ou des éléments d'arrêt sur l'une des parois de cellule disposées face à face de la paire correspondante ou, si l'on emploie seulement des éléments d'arrêt relativement rigides,

par l'élasticité des parties de bandes elles-mêmes.

Comme noté plus t8t ci-dessus, les éléments d'arrêt situés dans les cellules d'une grille de soutien qui reçoivent

des barres de combustible peuvent présenter diverses formes.

Dans la réalisation concrète représentée, ils consistent en des ressorts 46 allongés et des bossages 48 relativement rigides constitués par extrusion des bandes de la grille, chaque partie de bande qui délimite une cellule étant munie d'un ressort 46 allongé qui fait saillie dans la cellule 42 située d'un c8té de

la partie de bande, et d'une paire de bossages 48 qui sont dispo-

sés adjacents aux extrémités opposées du ressort 46 allongé et font saillie dans la cellule 42 située de l'autre c8té de la même partie de bande. Ainsi, chaque cellule 42 de la grille est pourvue de deux ressorts élastiques 46, associés à la cellule et faisant saillie à partir de deux parois de cellules disposées adjacentes l'une à l'autre, et de quatre bossages 48 relativement rigides agencés en deux paires faisant saillie à partir des deux autres parois de cellules qui sont en face des parois équipées de ressorts, de sorte qu'il y a en tout six éléments d'arrêt 46, 48 par cellule 42 de grille à venir en contact avec la barre de combustible 18 qui passe à travers la cellule et à s'appuyer contre elle. Les ressorts 46 et les bossages 48 sont allongés et généralement trapézoidaux, les ressorts 46 étant orientés de manière à s'étendre d'une façon pratiquement parallèle aux axes longitudinaux des cellules 42 (c'est-à-dire à la direction de l'écoulement du liquide de refroidissement à travers elles), comme on le voit le mieux à partir de la Figure 4, et les bossages 48 étant orientés de façon à s'étendre transversalement auxdits axes longitudinaux et à ladite direction d'écoulement du liquide de refroidissement, comme on le voit le mieux à partir de la

Figure 3. Il existe d'autres dessins connus de grilles (non mon-

trés) dont les bossages aussi bien que les ressorts sont orientés

parallèlement aux axes longitudinaux des cellules de grilles.

Comme on le voit à partir des Figures 3 et 4, la grille 16 de soutien qui y est partiellement représentée comprend des aubes 50 de brassage qui s'étendent à partir des lisières supé-

rieures (c'est-à-dire aval, par rapport à la direction d'écoule-

ment du liquide de refroidissement) des bandes 40, 44 de grilles, et ont la fonction de faciliter le brassage de l'écoulement du liquide de refroidissement le long des barres de combustible

afin d'éviter des conditions locales de points chauds et d'égali-

ser l'élévation d'enthalpie pour maximiser la production d'éner-

gie, comme cela est bien connu dans les règles de l'art et comme

décrit, par exemple, dans le brevet U.S. NO 3 395 077.

Habituellement, on charge les barres de combustible dans un assemblage combustible à partir de son extrémité du haut, soit en les tirant à partir de l'extrémité du bas de l'assemblage combustible soit en les poussant à partir de son extrémité du

haut, en fonction principalement de ce que l'assemblage combus-

tible est aisément accessible des deux extrémités, comme pendant la fabrication d'un nouvel assemblage combustible, ou est aisément

accessible seulement à partir du haut, comme pendant la recons-

titution ou le réassemblage d'un assemblage combustible se tenant debout en une position de travail submergée. On devrait noter dans ce contexte que des termes tels que "haut", "bas", "supérieur", "inférieur" et similaires sont généralement utilisés ci-dessous en se référant à la position de fonctionnement ou position debout de l'assemblage combustible plut8t que de suivre nécessairement la disposition dans laquelle l'assemblage combustible pourrait

être tenu durant une opération de chargement de barre de combus-

tible.

En se référant maintenant à la Figure 5, elle représente schématiquement le matériel généralement employé pour tirer les barres de combustible à l'intérieur d'une ossature d'assemblage combustible tandis que cette dernière est soutenue en une position vers le bas et avec ses embouts du haut et du bas non encore en

place. Fondamentalement, le matériel comprend un chargeur 52 des-

tiné à tenir une charge complète de barres de combustible (dont seulement une est indiquée en 18), et un appareil 54 de chargement de barres de combustible qui comprend au moins un dispositif 56

de préhension capable de s'étendre et de se rétracter longitudina-

lement. Comme on le voit à partir de la Figure 6, le dispositif 56 de préhension comporte un manchon 57 et une tige extensible 60. Le manchon 57 est partiellement fendu longitudinalement à partir de l'extrémité terminale de ce manchon et, à cette dernière

extrémité, est muni d'une partie de préhension ou tête 58 du dispo-

sitif de préhension. La tige extensible 60 s'étend à l'intérieur du manchon 57 et peut s'y déplacer axialement dans un sens pour dilater la tête 58 du dispositif de préhension, et dans le sens

opposé pour permettre la rentrée élastique de la tête 58 du disposi-

tif de préhension à sa situation normale, c'est-à-dire non dilatée.

Lorsque la tête 58 du dispositif depréhensidn est en situation non dilatée, elle peut être introduite dans une douille 62 de forme adaptée ménagée dans le bouchon 28 d'extrémité inférieure de chaque barre de combustible 18, et elle peut en être extraite, comme décrit, par exemple, dans le brevet U.S. N 4 716 018 du

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Demandeur. Le fonctionnement de la tige extensible 60 effectuant une dilatation ou une contraction de la tête 58 du dispositif de préhension tandis que cette dernière est introduite dans la

douille 62 amène la tête du dispositif de préhension à être ver-

rouillée au bouchon 28 d'extrémité de la barre de combustible

18 ou, respectivement à être libérée pour s'en séparer.

La première étape d'une opération de chargement de barres

de combustible consiste à mettre en place l'assemblage combusti-

ble 10, ou plutôt l'ossature de l'assemblage combustible sans

ses structures d'extrémités (embouts du haut et du bas), en posi-

tion entre le chargeur 52 et l'appareil de chargement 54 de telle

manière que sa partie haute soit en face du chargeur et convena-

blement alignée sur lui et que sa partie basse soit en face de

l'appareil de chargement et convenablement alignée sur lui, com-

me on le voit à partir de la Figure 5. L'ossature étant ainsi

positionnée, le dispositif de préhension 56 de l'appareil de char-

gement est mis en extension à travers les cellules de grilles et à l'intérieur de la douille 62 du bouchon d'extrémité de la barre

de combustible 18 maintenue alignée sur lui dans le chargeur 52.

Ensuite, on fait fonctionner la tige extensible 60 de façon à verrouiller la tête 58 du dispositif de préhension sur le bouchon d'extrémité 28, à la suite de quoi le dispositif de préhension 56 est rentré de manière à tirer la barre de combustible hors du chargeur 52 et vers l'intérieur des cellules alignées de toutes les grilles 16 de soutien de l'assemblage combustible 10. Une fois que la barre de combustible se trouve dans sa position pleinement introduite, on fait fonctionner la tige extensible 60 de façon à libérer le dispositif de préhension pour qu'il se dégage de la barre de combustible 18 introduite. Cette opération est répétée jusqu'à ce que la totalité des barres de combustible à charger à

l'intérieur de l'assemblage combustible soient en place.

C'est pendant cette opération de chargement qu'une bar-

re de combustible, si elle n'est pas protégée, court le risque que la surface de son gainage soit rayée par les éléments d'arrêt 46, 48 situés dans les diverses cellules des grilles, comme 26 1n 5 0 2 8

*expliqué ci-dessus.

Introduction sans rayures de barres de combustible:

Selon la présente invention, chaque barre de combus-

tible, pendant son introduction, est protégée au moyen d'un organe tubulaire à paroi mince positionné de façon à ce que sa paroi soit interposée entre les éléments d'arrêt situés à l'intérieur

des cellules de grilles et la barre de combustible en cours d'in-

troduction dans ces cellules.

En se référant aux Figures 7A et 8, fondamentalement, l'organe tubulaire protecteur comprend un tube 70 à paroi mince

qui a un diamètre intérieur correspondant pratiquement au diamè-

tre extérieur de la barre de combustible qu'il doit recevoir, et une fente longitudinale 72 ménagée dans sa paroi 71 de façon à le rendre capable de fléchir élastiquement dans le sens d'une réduction de diamètre. La fente 72, comme montré sur la Figure 7A, s'étend sur toute la longueur du tube 70; de plus, elle a une largeur qui est suffisante pour permettre à la paroi du tube de fléchir vers l'intérieur dans une mesure rendant possible au tube seul d'être introduit dans les cellules de grilles pratiquement sans provoquer de fléchissement vers l'extérieur des éléments d'arrêt qui s'y trouvent, et est suffisante pour empêcher des parties quelconques de la paroi du tube de se recouvrir le long de la fente lorsqu'une barre de combustible est introduite dans le tube, mais est insuffisante pour permettre à un quelconque élément d'arrêt à l'intérieur des cellules 42 de grilles d'entrer

dans la fente 72. Le tube 70 a de préférence une longueur suffi-

sante pour s'étendre au moins d'un bout à l'autre de toutes les grilles de soutien sauf une de l'assemblage combustible devant

être chargé.

Le tube à paroi mince peut être constitué à partir de n'importe quel approvisionnement convenable se prêtant à être façonné en un tube fendu longitudinalement ayant les propriétés ci-dessus mentionnées, le matériau couramment préféré étant de l'acier inoxydable ayant une épaisseur essentiellement dans une gamme allant de 0,15 à 0,20 mm. On note dans ce contexte que

26 15028

l'épaisseur de paroi de l'organe tubulaire telle que montrée sur certains des divers dessins est exagérée dans le but d'une plus grande clarté de la représentation. Si désiré, la face intérieure de la paroi du tube peut être revêtue d'une matière antifriction convenable compatible chimiquement avec l'environnement dans le-

quel le tube doit être utilisé, telle que le polytétrafluoroéthy-

lène, par exemple. Afin de faciliter l'introduction du tube 70 à paroi mince dans les cellules 42 des diverses grilles 16, le

tube 70 tel que montré sur la Figure 7A est muni d'une partie d'ex-

trémité 74 à section décroissante, en forme de tronc de cône fai-

sant corps avec lui à l'extrémité du tube qui constitue son extré-

mité avant pendant l'introduction. L'organe tubulaire comprend aussi des moyens d'extraction de tube comportant deux ouvertures 76 ménagées dans des parties de paroi diamétralement opposées du tube 70 proches de son extrémité avant et appropriées pour recevoir un outil ou instrument convenable d'extraction, tel que, par exemple, une goupille 78 (voir Figure 7D) appropriée pour être introduite dans les ouvertures 76 et utilisée pour tirer

l'organe tubulaire à partir de la barre de combustible introduite.

Comme mentionné ci-dessus, la fente longitudinale 72, qui coupe la paroi 71 du tube 70 d'une extrémité à l'autre et

qui de ce fait la rend capable de fléchir radialement sous l'ap-

plication d'une force modérée, permet au tube 70 d'être facilement introduit dans les cellules 42 de grille tout seul, c'est-à-dire, préalablement à l'introduction de la barre de combustible. Par la suite, pendant l'introduction de la barre de combustible, le

tube 70 servira le double objectif de protéger les aubes de bras-

sage, telles qu'indiqué en 50 sur les Figures 3 et 4, de chocs

et de dommages provenant de la barre de combustible, et de proté-

ger la barre de combustible de rayures provenant des éléments

d'arrêt 46, 48 à l'intérieur des cellules 42 de grilles.

En se référant maintenant aux Figures 7B à 7D sur les-

quelles les caractères de référence 16a à 16z désignent respecti-

vement la plus haute grille et la plus basse de l'assemblage com-

bustible 10 (Figure 1), l'organe tubulaire ou tube protecteur est montré sur la Figure 7B comme étant introduit dans les

grilles 16 et prêt à recevoir une barre de combustible 18 prove-

nant du chargeur 52 (Figure 5). Pour charger la barre de combus-

tible 18 dans les grilles 16, le dispositif de préhension 56 est déployé longitudinalement à travers le tube protecteur 70, comme indiqué sur la Figure 7B par une flèche, est amené au contact du bouchon 28 d'extrémité inférieure de la barre de combustible 18 et verrouillé sur lui, et est ensuite rétracté de manière à tirer cette dernière dans le tube 70, opération de déplacement

pendant laquelle la paroi 71 du tube 70 protègera la barre de com-

bustible de rayures provenant des éléments d'arrêt 46, 48 à l'in-

térieur des cellules 42 de grilles.

Quand la barre de combustible 18 a atteint sa position d'introduction complète, comme montré sur la Figure 7C, elle est

convenablement empêchée d'effectuer tout nouveau déplacement tan-

dis que le tube protecteur 70 est avancé, par exemple en étant poussé à partir du haut, assez loin pour rendre accessibles les ouvertures 76 près de son extrémité avant, comme on le voit à partir de la Figure 7D, pour emboîtement dans ces ouvertures de l'instrument d'extraction de tube cidessus mentionné ou goupille 78 qui est ensuite utilisée pour tirer le tube protecteur 70 en l'enlevant de la barre de combustible 18. Le dégagement et la rétraction complète du dispositif de préhension 56 peuvent être effectués soit après l'utilisation du dispositif de préhension

pour maintenir la barre de combustible 18 à sa position d'intro-

duction pendant l'extraction du tube protecteur 70, soit immédia-

tement après l'arrivée de la barre de combustible 18 à sa position d'introduction auquel cas la barre de combustible 18 est entravée d'une autre manière convenable, telle que, par exemple, au moyen d'un instrument de retenue (non montré) en prise avec le bouchon 26 d'extrémité supérieure ou d'un instrument maintenu axialement

contre-le bouchon d'extrémité inférieure de la barre de combus-

tible 18 introduite.

En se référant maintenant à la Figure 9A qui montre une modification de l'organe tubulaire protecteur, ce dernier tel

26 15028

qu'il y est représenté comporte un tube fendu 70' semblable sous tous rapports à celui qui vient d'être décrit, excepté que le tube 70' n'a pas d'ouvertures pour loger un outil d'extraction de tube et au lieu de cela possède une partie 74 d'extrémité à section décroissante se terminant par une lèvre 80 tournée vers l'intérieur qui, en agissant conjointement avec un épaulement 59 (voir Figure 6) constitué sur le dispositif de préhension 56 à la jonction entre la tête 58 du dispositif de préhension et le manchon 57, sert de moyen d'extraction du tube protecteur

70' à partir d'une barre de combustible introduite. Plus précisé-

ment, la lèvre 80 tournée vers l'intérieur est dimensionnée de telle sorte que, durant le déploiement initial du dispositif de préhension 56 à l'intérieur du tube protecteur 70', elle vient en contact avec la tête 58 du dispositif de préhension et elle est élastiquement repoussée de côté par elle, quand elle entre, et elle se referme élastiquement à sa position naturelle à laquelle elle est ultérieurement en prise avec l'épaulement 59 (Figure 6) de la tête 58 du dispositif de préhension quand le dispositif 56 de préhension est rétracté et a tiré la barre de combustible 18 à sa position complètement introduite, comme montré sur la Figure 9B. Une fois que la barre de combustible 18 a atteint cette position d'introduction complète, on fait fonctionner le dispositif de préhension 56 de façon à libérer sa tête 58 pour l'extraire de la douille 62 du bouchon 28 d'extrémité inférieure

de la barre de combustible introduite 18, après quoi le dispo-

sitif de préhension 56 continue à se rétracter, comme montré sur

la Figure 9D, en obligeant de ce fait l'épaulement 59 de la tê-

te du dispositif de préhension, agissant conjointement avec la lèvre 80 tournée vers l'intérieur du tube protecteur 70', à tirer ce dernier à partir de la barre de combustible introduite 18 tandis que la barre de combustible est convenablement retenue à sa position d'introduction, par exemple au moyen de l'instrument précédemment mentionné (non montré) en prise avec le bouchon

d'extrémité supérieure de la barre de combustible 18.

Une autre modification de l'organe tubulaire protecteur

constituant une réalisation concrète de cette invention est re-

présentée sur la Figure 10 dans laquelle l'organe tubulaire com-

prend à nouveau un tube 70" à paroi mince qui est semblable sous

tous rapports au tube 70 à paroi mince des Figures 7A et 8, excep-

té que le tube 70" n'a pas de partie extrême de section décrois- sante et a un diamètre pratiquement uniforme d'un bout à l'autre de sa longueur. En conséquence, le tube protecteur.70" convient

particulièrement pour être employé avec des assemblages combusti-

bles qui ne sont pas facilement accessibles à partir du bas et exigent donc que le tube protecteur soit extrait à partir du haut. Afin de minimiser le risque que le tube soit accroché sur l'un quelconque des éléments d'arrêt situés à l'intérieur des cellules de grilles pendant son introduction dans ces cellules, le tube 70" est de préférence pourvu d'un chanfrein 82 constitué

au bord de ce dernier qui est son bord avant pendant l'introduc-

tion. On montre sur la Figure 10A que les moyens d'extraction

du tube protecteur 70" à partir d'une barre de combustible intro-

duite comportent une fente 84 généralement en forme de L qui est

ménagée dans une partie de la paroi du tube 70" adjacente à l'ex-

trémité de ce dernier qui est l'extrémité avant du tube pendant

son extraction, une branche de la fente 84 en forme de L s'éten-

dant à l'intérieur de la paroi du tube dans une direction géné-

ralement parallèle à la fente longitudinale 72, et l'autre bran-

che de la fente 84 en forme de L s'étendant partiellement dans

le sens de la circonférence du tube 70" et se terminant de préfé-

rence en une partie formant doigt tourné vers le haut, comme on le voit le mieux à partir de la Figure 11. La fente 84 en forme de L est appropriée pour recevoir une goupille radiale 88 située sur une partie d'extrémité inférieure 86 d'un outil 85 à long manche qui peut être introduit partiellement dans le tube fendu ". Afin de faciliter l'entrée de la goupille radiale 88 dans la fente 84 en forme de L, cette dernière est de préférence évasée vers l'extérieur à l'entrée de celle-ci, comme on le voit

à partir de la Figure 11.

En se référant aux Figures 10B à 10D, l'organe tubulaire

26 15 028

protecteur 70" est montré sur la Figure lOB comme étant introduit dans les grilles de l'assemblage combustible et prêt à recevoir une barre de combustible 18. Si l'assemblage combustible était

aisément accessible par le bas, la barre de combustible 18 pour-

rait être tirée à l'intérieur du tube fendu 70" de la même manière que déjà décrit ci-dessus. Cependant, on suppose que l'assemblage combustible n'est pas facilement accessible à partir du bas et

que la barre de combustible 18 doit donc être poussée à l'inté-

rieur du tube protecteur 70"-à partir du haut. Ceci peut être

fait de n'importe quelle manière convenable connue dans les rè-

gles de l'art, et peut éventuellement être fait en utilisant

l'outil 85 à long manche comme une barre de poussée.

Une fois que la barre de combustible 18 a été introduite dans le tube protecteur 70", la partie 86 d'extrémité inférieure

de l'outil 85 à long manche est engagée dans la partie d'extré-

mité supérieure du tube protecteur 70" tandis que, au même moment, la goupille radiale 88 située sur elle est introduite dans la branche verticale de la fente 84 en forme de L jusqu'à ce qu'elle

en touche le fond, après quoi l'outil 85 est partiellement tour-

né de façon à déplacer la goupille 88 dans la branche horizonta-

le de la fente 84 en forme de L et jusqu'à l'extrémité de cette branche o elle est alignée avec la partie de la fente formant doigt tourné vers le haut, comme on le voit à partir de la Figure C. L'outil 85 étant ainsi relié au tube protecteur 70", il est rétracté de façon à tirer le tube 70" à partir de la barre de combustible 18 introduite, comme représenté sur la Figure 10D, tandis que la barre de combustible est entravée d'une manière

convenable, par exemple au moyen d'un élément allongé de rete-

nue (non montré) qui est incorporé à l'outil 85 à long manche et soutenu avec possibilité de coulisser à l'intérieur de cet outil d'une manière telle qu'il peut être tenu pendant qu'il maintient sa prise sur le bouchon d'extrémité supérieure 26 de la barre de combustible introduite 18 tandis que l'outil 85 est

utilisé simultanément pour tirer le tube protecteur 70" en l'en-

levant de la barre de combustible introduite.

2 6 15 028

Il faudrait noter que chacun des organes tubulaires protecteurs 70, 70' et 70" décrits ci-dessus se prête à être

introduit dans les grilles 16 de soutien soit tout seul, c'est-

à-dire séparé de la barre de combustible et avant elle, comme montré ici, soit simultanément avec une barre de combustible lorsqu'elle est disposée sur le tube. Si une barre de combustible doit être chargée dans des cellules de grilles auxquelles sont

associées des aubes de brassage, il est probable que l'on préfè-

rera introduire le tube protecteur avant la barre de combusti-

ble afin de protéger les aubes de brassage de dommages causés par leur contact avec la barre de combustible, comme expliqué ci-dessus. L'introduction de chaque organe tubulaire protecteur , 70' ou 70" seul peut être effectuée en guidant convenablement et en poussant, ou en tirant, l'organe tubulaire à l'intérieur des cellules 42 choisies dans les grilles 16; si l'on doit tirer, on peut employer une technique similaire à celle utilisée pour tirer l'organe tubulaire en l'enlevant d'une barre, de combustible

introduite, comme exposé ci-dessus avec une référence particu-

lière aux Figures 7P et 9C ou à la Figure 10D respectivement.

En venant maintenant aux Figures 12A et 12B à 12D, elles représentent une réalisation concrète dans laquelle l'organe tubulaire protecteur est approprié pour une introduction de ce

dernier ensemble et simultanément avec une barre de combustible.

Comme on le voit le mieux à partir de la Figure 12A, l'organe tubulaire protecteur comprend un tube 90 à paroi mince destiné à recevoir une barre de combustible, et des moyens 94 destinés

à la fois à tirer l'organe tubulaire, lié à la barre de combus-

tible disposée à l'intérieur du tube 90, dans les grilles 16

(Figure 1) de l'assemblage combustible 10, et à extraire l'or-

gane tubulaire protecteur de la barre combustible après l'intro-

duction de l'ensemble. Le tube 90 à paroi mince correspond essen-

tiellement au tube 70" montré sur la Figure 10A en ce qu'il a une fente longitudinale 92 ménagée dans sa paroi et qu'il a un diamètre uniforme d'un bout à l'autre de sa longueur. Les moyens 94 destinés à introduire l'organe tubulaire protecteur en même temps que la barre de combustible, et à extraire ultérieurement l'organe tubulaire de la barre de combustible introduite, comprend un bouchon 94 d'extrémité fixé au tube 90 à l'extrémité de ce dernier qui est son extrémité avant pendant l'introduction dans les grilles. Le bouchon 94 d'extrémité est semblable au bouchon 28 d'extrémité de barre de combustible montré sur la Figure 6 en ce qu'il a une section décroissante et est pourvu d'une douille 96 ménagée dans ce bouchon et appropriée pour s'emboîter sur la tête 58 du dispositif de préhension, et il peut être assujetti au tube 92 à paroi mince de la même manière classique que celle employée pour assujettir le bouchon d'extrémité 28 au tube formant

gainage de la barre de combustible.

La première opération lorsque l'on utilise l'organe

tubulaire protecteur de la Figure 12A consiste à monter ce der-

nier télescopiquement sur la barre de combustible 18 à introduire, suivie par une opération de chargement de barre de combustible identique à celle qui a été initialement décrite ici pour ce qui

concerne la Figure 5, excepté que maintenant la tête 58 de pré-

hension du dispositif de préhension 56 déployé est embo!tée dans le bouchon d'extrémité 94 de l'organe tubulaire protecteur 90 (voir Figure 12B) au lieu de l'être dans le bouchon d'extrémité inférieure 28 de la barre de combustible 18. Dès la rentrée du dispositif de préhension 56, l'organe tubulaire protecteur, en même temps que la barre de combustible 18 disposée à l'intérieur du tube 90 à paroi mince, est tiré à l'intérieur des cellules

42 des grilles 16 successives jusqu'à ce qu'il atteigne la posi-

tion de barre de combustible complètement introduite montrée sur la Figure 12C, après quoi la barre de combustible 18 est entravée vis-à-vis de tout nouveau déplacement tandis que le dispositif de préhension 56 et l'organe tubulaire protecteur qui est toujours verrouillé à ce dispositif continuent à se rétracter, en tirant de ce fait l'organe tubulaire protecteur

à partir de la barre de combustible introduite 18, comme repré-

senté sur la Figure 12D.

Dans ce cas comme dans les cas précédents, pour empêcher tout nouveau déplacement de la barre de combustible introduite

pendant que l'organe tubulaire protecteur est en cours d'extrac-

tion, on peut utiliser n'importe quels moyens convenables, tels que l'outil ou l'instrument (non montrés) précédemment mentionné et approprié pour maintenir sa prise sur le bouchon d'extrémité supérieure de la barre de combustible introduite. Un tel outil ou instrument peut être d'un type à actionner manuellement ou il peut être un dispositif qui, par exemple, est soutenu à partir

du chargeur 52 de barres de combustible (Figure 5) et est appro-

prié pour venir automatiquement en prise sur le bouchon d'extré-

mité supérieure de la barre de combustible et maintenir cette

prise lorsque cette barre quitte le chargeur et atteint sa posi-

tion d'introduction complète à l'intérieur de l'assemblage com-

bustible 10.

En supplément ou en variante, on peut aussi assurer un tel maintien en agençant l'organe tubulaire protecteur 70, ', 70" ou 90 de façon qu'il s'étende, quand il est en position d'introduction de la barre de combustible, d'un bout à l'autre de toutes les grilles 16 de soutien de l'assemblage combustible

sauf la grille extrême 16a ou 16z qui est la plus proche de l'ex-

trémité de l'organe tubulaire protecteur constituant son extré-

mité arrière pendant l'extraction de l'organe tubulaire à partir

de la barre de combustible introduite. Avec chacun des agence-

ments tels que représentés sur les Figures 7B à 7D, 9B et 9C et 12B à 12D, dans lesquels les organes tubulaires respectifs 70, ' et 90 sont extraits vers le bas, la grille extrême la plus proche de ladite extrémité arrière de l'organe tubulaire est la grille supérieure 16a, tandis qu'avec l'agencement tel que représenté sur les Figures lOB à 10D, dans lequel l'extraction de l'organe tubulaire 70" a lieu dans le sens ascendant, la grille extrême la plus proche de ladite extrémité arrière de l'organe

tubulaire 70" est lla grille inférieure 16z.

Cette démarche consistant à laisser exposée une partie extrême de la barre de combustible complètement introduite peut être employée avec n'importe laquelle des combinaisons.divulguées

261 5 028

ici mais est représentée, à titre d'exemple, seulement en rela-

tion avec la réalisation concrète montrée sur les Figures 12B à 12D. Comme on le voit le mieux à partir de la Figure 12C, le tube

protecteur 90 a une longueur telle qu'elle laisse exposée la par-

tie extrême supérieure de la barre de combustible 18. Ainsi, lors-

que le tube protecteur 90 en même temps que la barre de combus-

tible qui y est logée s'approche de la position d'introduction

complète durant l'introduction, son extrémité supérieure va ché-

vaucher les éléments d'arrêt 46, 48 à l'intérieur de la cellule 42 de la grille supérieure 16a. Ceci permet aux éléments d'arrêt 46, 48 de venir en contact par frottement avec la partie extrême dénudée de la barre de combustible 18 et d'appliquer sur cette partie une force de retenue qui provoquera l'arrêt du déplacement

de la barre de combustible même alors que le dispositif de pré-

hension 56 et l'organe tubulaire protecteur 90 qui est encore relié à ce dispositif continuent à se rétracter. De cette manière,

l'introduction de la barre de combustible et l'extraction de l'or-

gane tubulaire protecteur à partir de la barre de combustible

introduite peuvent être effectuées en une seule opération continue.

On pense que le fait de laisser une partie extrême de la barre de combustible 18 ainsi exposée durant son introduction a peu de probabilitésd'aboutir à une quelconque rayure inacceptable de

la surface de son gainage puisque la partie extrême dénudée vien-

dra en contact mobile direct avec les éléments d'arrêt d'une seu-

le cellule de grille, et que le déplacement de la barre de com-

bustible par rapport aux éléments d'arrêt cessera presque immédia-

tement après qu'un tel contact direct a été établi.

Bien que chacune des réalisations concrètes précédentes

ait été décrite par rapport à seulement un organe tubulaire protec-

teur 70, 70', 70" ou 90, et bien qu'il soit même possible évidem-

ment d'utiliser un seul organe tubulaire protecteur d'une manière répétitive pour charger plusieurs barres de combustible à la suite

les unes des autres, on se rendra compte qu'en pratique on pour-

ra bien trouver plus opportun d'employer un organe tubulaire pro-

tecteur séparé individuellement pour chacune des barres d'une pluralité de barres de combustible. Ainsi, des tubes protecteurs tels que celui montré sur les Figures 7A et 8, Figure 9B, Figure 10A ou Figure 12A peuvent être placés àraisond'un sur chaque élément d'une charge entière de barres de combustible stockées dans le chargeur 52 (Figure 5) et devant être chargées à l'intérieur de l'assemblage combustible 10. En variante, une charge entière d'organes tubulaires protecteurs tels que celui montré sur les Figures 7A et 8, Figure 9A-o Figure 10A peut être introduite dans les grilles 16 de l'assemblage combustible 10 pour que des barres de combustible y soient ultérieurement chargées. Cette dernière approche offre un avantage particulier si elle est pratiquée avec le type de tube protecteur illustré par la Figure 10A, et en liaison avec une ossature neuve d'assemblage combustible en cours de préparation pour être expédiée à une centrale nucléaire, et

y être ultérieurement chargée de barres de combustible.

Là o des tubes protecteurs peuvent ou doivent être

introduits et extraits à partir de la même extrémité d'un assem-

blage combustible, telle que celle du haut, il peut être souhai-

table de grouper plusieurs des tubes, par exemple en les soutenant

à partir d'une plaque commune (non montrée) à laquelle les extré-

mités des tubes protecteurs sont reliées et qui possède des ouver-

tures destinées à permettre aux barres de combustible d'être intro-

duites à travers elles et à l'intérieur des tubes correspondants.

De préférence, une telle plaque comporterait des moyens capables de

venir en contact avec un appareil convenable de rentrée (non mon-

tré) pour enlever la plaque, en même temps que les tubes protec-

teurs qui y sont liés, dès que l'introduction des barres de com-

bustible est terminée.

Finalement, on se rendra compte que, bien que cette in-

vention ait été décrite ici en liaison avec un assemblage combus-

tible conçu pour être utilisé dans un réacteur à eau pressurisée, elle est applicable tout aussi bien vis-à-vis de faisceaux de

combustible pour des réacteurs à eau bouillante.

27 26 15 028

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil pour faciliter l'introduction sans rayures d'une barre de combustible dans les cellules de grilles de soutien constituant une partie d'un assemblage combustible nucléaire et

possédant des éléments d'arrêt destinés à venir élastiquement en con-

tact avec les barres de combustible introduites dans les cellules et à soutenir latéralement ces barres, ledit appareil comprenant un organe tubulaire approprié pour être positionné de façon à ce que sa paroi soit interposée entre lesdits éléments d'arrêt et les barres de combustible pendant l'introduction de ces dernières dans les cellules, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70, 70', " ou 90) comporte un tube métallique à paroi mince qui a un

diamètre intérieur correspondant pratiquement au diamètre ex-

térieur de la barre de combustible (18), et est pourvu d'une fen-

te longitudinale (72 ou 92) ménagée dans la paroi mince du tube d'un bout à l'autre de la longueur du tube métallique de manière à rendre ladite paroi capable de fléchir élastiquement dans le sens d'une réduction de diamètre, ladite fente (72 ou 92) ayant une largeur

suffisante pour empêcher les parties de ladite paroi de se re-

couvrir le long de la fente, et insuffisante pour qu'aucun desdits élé-

ments d'arrêt (46, 48) n'entre dans la fente (72 ou 92), lorsque l'or-

gane tubulaire est positionné de façon à ce que ladite paroi mince du tube soit interposée entre les éléments d'arrêt (46, 48) et la

barre de combustible (18).

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70, 70', 70" ou 90) a une longueur suffisante pour s'étendre au moins d'un bout à l'autre de toutes les grilles de soutien (16) sauf une lorsqu'il est positionné

dans lesdites cellules (42).

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en

3 30 ce que ledit organe tubulaire (70, 70', 70" ou 90) est d'une lon-

gueur suffisante pour s'étendre d'un bout à l'autre de toutes les grilles (16) lorsqu'il est positionné dans lesdites cellules (42).

4. Appareil selon l'une quelconque des revendications

1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70, 70', " ou 90) a une épaisseur de paroi allant pratiquement de 0,15

mm à 0,20 mm.

5. Appareil selon l'une quelconque des revendications

1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70,

', 70" ou 90) est constitué d'acier inoxydable.

6. Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70,

', 70" ou 90) comprend des moyens (76, 80, 84 ou 96) d'extrac-

tion de tube appropriés pour être enclenchés sur un instrument destiné à extraire longitudinalement l'organe tubulaire de la

barre (18) de combustible introduite.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce

que ledit organe tubulaire (70, 70') est pourvu d'une partie d'ex-

trémité (74) de forme tronconique, disposée à l'extrémité de cet organe qui constitue son extrémité avant pendant l'introduction

de l'organe tubulaire dans lesdites cellules des grilles.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite partie d'extrémité (74) de forme tronconique se

termine oar une lèvre (80) tournée vers l'intérieur, qui peut s'en-

clencher sur ledit instrument destiné à extraire l'org;nb tubulaire.

9. Appareil selon la revendication 6 ou la revendica-

tion 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction de tube comportent des ouvertures (76) ménagées à travers la paroi de l'organe tubulaire (70) proches de l'extrémité de cet organe qui constitue son extrémité avant pendant son extraction de la barre

de combustible introduite.

10. Appareil selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70") a un

diamètre uniforme d'un bout à l'autre de sa longueur.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (70") est pourvu d'un chanfrein (82) formé sur sa face extérieure adjacente à l'extrémité de cet organe qui constitue son extrémité avant pendant l'introduction

de l'organe tubulaire dans lesdites cellules des grilles.

12. Appareil selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (90) comporte

un bouchon d'extrémité (94) de forme tronconique fixé à une extré-

mité de cet organe et muni de moyens (96) appropriés pour être enclenchés sur un outil d'introduction dans un tube et d'extrac-

tion de tube.

13. Procédé d'utilisation de l'appareil conforme à l'une

quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par les opéra-

tions en premier lieu d'introduction dudit organe tubulaire (70,

70' ou 70") dans des cellules (42) desdites grilles (16) de sou-

tien; ensuite d'introduction d'une barre de combustible (18) dans

l'organe tubulaire introduit; et finalement d'extraction longi-

tudinale de l'organe tubulaire hors de la barre de combustible

introduite tout en empêchant cette dernière de se déplacer à par-

tir de sa position d'introduction.

14. Procédé d'utilisation de l'appareil conforme à

l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par les

opérations en premier lieu de montage télescopique de l'organe tubulaire (70, 70', 70" ou 90) sur une barre de combustible (18); d'introduction de l'organe tubulaire en même temps que la barre de combustible à l'intérieur de l'organe dans des cellules (42) desdites grilles de soutien; et d'extraction longitudinale de l'organe tubulaire hors de la barre de combustible introduite

tout en empêchant la barre de combustible de se déplacer à par-

tir de sa position d'introduction.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'opération d'introduction de l'organe tubulaire (70, ', 70" ou 90), en même temps que la barre de combustible (18)

à l'intérieur de l'organe, et l'opération d'extraction de l'or-

gane tubulaire hors de la barre de combustible introduite sont

exécutées en fonctionnement pratiquement continu.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on entrave la barre de combustible introduite (18) en permettant à un contact direct par frottement d'avoir lieu, immédiatement avant l'extraction de l'organe tubulaire (70, 70',

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" ou 90) hors de la barre de combustible introduite, entre une partie d'extrémité de la barre de combustible et les cliquets

(46, 48) de la grille (16) la plus proche de l'extrémité de l'or-

gane tubulaire qui est son extrémité arrière pendant l'extraction de cet organe.