FR2618248A1 - Nuclear fuel assembly with supporting structure and antiliftoff device - Google Patents
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Abstract
Description
assemblage combustible nucléaire à structure de maintien et disPositif anti-envol
L'invention concerne les assemblages combustibles pour-réacteur nucléaire et elle trouve une application particulièrement importante r bien que non exclusive, dans les réacteurs refroidis et modérés à l'eau légère.nuclear fuel assembly with holding structure and anti-theft device
The invention relates to fuel assemblies for a nuclear reactor and it finds a particularly important, although not exclusive, application in reactors cooled and moderated with light water.
La demande de brevet 85 12240 (document FR-A-2 589 614) décrit et revendique un assemblage combustible comprenant un faisceau de crayons de combustible et une structure- de maintien du faisceau comportant des pièces d'extrémité supérieure et. inférieure reliées par des tirants portant des grilles de maintien des crayons combustibles aux noeuds d'un réseau régulier, et des moyens élastiques de transmission à la pièce supérieure d'un effort tendant à appliquer l'assemblage sur une plaque support de coeur, dont la structure de maintien est constituée de deux sous-structures distinctes, pouvant coulisser verticalement l'une par rapport à l'autre, dont l'une est prévue pour venir en appui contre une plaque supérieure de coeur sous la poussée hydraulique exercée par une circulation ascendante de réfrigérant dans le coeur et dont l'autre est maintenue en appui contre la plaque support de coeur par les moyens élastiques. Patent application 85 12240 (document FR-A-2 589 614) describes and claims a fuel assembly comprising a bundle of fuel rods and a bundle holding structure comprising upper end pieces and. lower connected by tie rods carrying grids for holding fuel rods at the nodes of a regular network, and elastic means of transmission to the upper part of a force tending to apply the assembly on a core support plate, the holding structure consists of two separate substructures, which can slide vertically relative to each other, one of which is intended to come into abutment against an upper core plate under the hydraulic thrust exerted by an upward circulation of refrigerant in the core and the other of which is held in abutment against the core support plate by the elastic means.
Cette disposition selon le document FR-A-2 589 614 va à contrepied des solutions adoptées dans les réacteurs modérés et refroidis par de l'eau actuellement en service. On sait que dans ces réacteurs la pièce d'extrémité inférieure de la structure de maintien est maintenue en appui contre la plaque support de coeur par les moyens élastiques portés par la pièce supérieure et s'appuyant sur la plaque supérieure de coeur. Il est dans ce cas nécessaire que les moyens élastiques exercent, lorsqu'ils sont comprimés par la plaque supérieure de coeur, une force qui, ajoutée au poids apparent de l'assemblage est supérieure à la poussée hydraulique ascendante s'exerçant sur l'assemblage lors du fonctionnement du réacteur. This arrangement according to document FR-A-2 589 614 goes against the solutions adopted in moderate reactors and cooled by water currently in service. It is known that in these reactors the lower end part of the holding structure is held in abutment against the core support plate by the elastic means carried by the upper part and resting on the upper core plate. In this case, it is necessary for the elastic means to exert, when they are compressed by the upper core plate, a force which, added to the apparent weight of the assembly, is greater than the upward hydraulic thrust exerted on the assembly. during operation of the reactor.
Cette solution, qui évite les déplacements de l'assemblage sous l'action de l'écoulement ascendant de réfrigérant tout en autorisant les dilatations et contractions a des inconvénients. L'un d'eux devient particulièrement grave lorsque la poussée hydraulique devient notablement supérieure au poids apparent de l'assemblage (par exemple supérieure à deux fois ce poids). Les solutions antérieures exigent alors des ressorts capables d'exercer une force importante, donc encombrants. La solution qui fait l'objet de la demande de brevet mentionnée ci-dessus utilise une autre approche consistant à fractionner la structure de maintien du coeur en deux sous-structures dont l'une est en appui contre la plaque support de coeur et dont l'autre est plaquée par les ressorts contre la plaque supérieure de coeur dès l'arrêt. This solution, which avoids displacements of the assembly under the action of the ascending flow of refrigerant while allowing expansion and contraction has drawbacks. One of them becomes particularly serious when the hydraulic thrust becomes significantly greater than the apparent weight of the assembly (for example greater than twice this weight). Prior solutions then require springs capable of exerting a large force, therefore bulky. The solution which is the subject of the patent application mentioned above uses another approach consisting in dividing the retaining structure of the core into two sub-structures, one of which is in abutment against the core support plate and the l the other is pressed by the springs against the upper heart plate as soon as it stops.
La présente invention vise à fournir un assemblage combustible du genre revendiqué dans le document 2 589 614 et représentant un perfectionnement des modes de réalisation qui y sont décrits. Dans ce but elle propose un assemblage combustible de ce type dont ladite autre sous-structure comprend une partie de pièce inférieure, en forme de cage qui contient les moyens élastiques placés en appui contre un cadre terminal de la cage délimitant un passage d'entrée de réfrigérant et dont la première sous-structure comprend la pièce d'extrémité supérieure reliée par certains au moins des tirants à une plaque mobile à l'intérieur de la cage et sur laquelle les moyens. élastiques exercent un effort d'appui de la pièce supérieure contre la plaque supérieure de coeur, la première sous-structure portant les crayons combustibles. The present invention aims to provide a fuel assembly of the kind claimed in document 2 589 614 and representing an improvement of the embodiments described therein. To this end, it offers a fuel assembly of this type, of which said other substructure comprises a part of the lower part, in the form of a cage which contains the elastic means placed in abutment against an end frame of the cage delimiting an entry passage of refrigerant and whose first substructure comprises the upper end part connected by at least some of the tie rods to a movable plate inside the cage and on which the means. elastic exert a force of support of the upper part against the upper core plate, the first substructure carrying the fuel rods.
La cage de la pièce inférieure comporte avantageusement une plaque adaptatrice percée de trous d'alimentation des canaux délimités par les crayons, répartis de façon que la plaque adaptatrice retienne les crayons en cas de chute, reliée au cadre par une paroi latérale. The cage of the lower part advantageously comprises an adapter plate pierced with supply holes for the channels delimited by the rods, distributed so that the adapter plate retains the rods in the event of a fall, connected to the frame by a side wall.
La plaque adaptatrice peut constituer butée limitant le déplacement de la plaque mobile sous l'action des moyens élastiques. Ces derniers sont avantageusement constitués par des ressorts hélicoidaux placés dans les angles de la cage. En conséquence, lorsque l'assemblage comprend un faisceau de crayons de combustible répartis suivant un réseau triangulaire et que les pièces d'extrémité ont une forme hexagonale, six ressorts placés chacun autour d'un axe de guidage seront généralement prévus. C'est dans ce cas d'un assemblage à réseau triangulaire que l'invention présente le plus d'intérêt car un tel assemblage présente des pertes de charge généralement beaucoup plus élevées que celles d'un assemblage à pas carré et donc est soumis à une force ascendante plus intense.The adapter plate may constitute a stop limiting the movement of the movable plate under the action of the elastic means. The latter are advantageously constituted by helical springs placed in the corners of the cage. Consequently, when the assembly comprises a bundle of fuel rods distributed in a triangular network and the end pieces have a hexagonal shape, six springs each placed around a guide axis will generally be provided. It is in this case of a triangular network assembly that the invention is of most interest because such an assembly has pressure losses generally much higher than those of a square pitch assembly and therefore is subject to a more intense upward force.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers dgexécu- tion, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la Figure î est un schéma montrant les éléments principaux du squelette d'un assemblage suivant un premier mode de réalisation de l'invention
- la Figure 2, similaire à la partie basse de la figure 1, montre une variante
- la Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.The invention will be better understood on reading the following description of particular modes of execution, given by way of nonlimiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which
- Figure î is a diagram showing the main elements of the skeleton of an assembly according to a first embodiment of the invention
- Figure 2, similar to the lower part of Figure 1, shows a variant
- Figure 3 is a sectional view along line III-III of Figure 2.
L'assemblage combustible 10 dont la structure support est montrée de façon simplifiée en figure 1 peut avoir une constitution générale similaire à celle décrite dans la demande de brevet 85 12240. Cette structure comprend une pièce d'extrémité supérieure 16, une pièce d'extrémité inférieure 18 et des tubes guides assurant le maintien des autres éléments constitutifs de la structure support, portant des grilles 12 de supportage et d'entretoisement de crayons non représentés. The fuel assembly 10, the support structure of which is shown in a simplified manner in FIG. 1, may have a general constitution similar to that described in patent application 85 12240. This structure comprises an upper end piece 16, an end piece lower 18 and guide tubes ensuring the maintenance of the other constituent elements of the support structure, carrying grids 12 for supporting and bracing rods not shown.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, les tubes guides constituant tirants sont répartis en deux groupes. Les tubes guides 20 du premier groupe sont solidarisés de façon permanente des grilles 12 et de la pièce d'extrémité supérieure 16. Les liaisons permanentes peuvent être de tout type approprié, choisi en fonction de la nature du matériau constituant les pièces à assembler. Les tubes guides 24 du second groupe coulissent verticalement dans la pièce d'extrémité supérieure et dans les grilles 12. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the guide tubes constituting the tie rods are divided into two groups. The guide tubes 20 of the first group are permanently attached to the grids 12 and the upper end piece 16. The permanent connections can be of any suitable type, chosen according to the nature of the material constituting the parts to be assembled. The guide tubes 24 of the second group slide vertically in the upper end piece and in the grids 12.
La pièce d'extrémité inférieure 18 de l'assemblage est constituée de deux parties. Une première partie est constituée par une plaque mobile 26 à laquelle sont fixés les tubes guides 20 et qui constitue une première sous-structure avec les tubes guides 20, la pièce d'extrémité supérieure 16 et les grilles 12. La seconde pièce est constituée par une cage représentée d'une seule pièce sur la figure 1, mais en fait formée par assemblage rigide de plusieurs composants. Cette cage constitue, avec les autres tubes guides 24, une autre sous-structure. Elle comprend une plaque adaptatrice 28 formant fond auquel sont fixés les tubes guides 24, et une paroi latérale 30 reliant la plaque 28 à un cadre 32. Le cadre 32 présente une large ouverture centrale permettant l'entrée de réfrigérant dans la cage. La plaque adaptatrice 28 est percée de trous de passage de réfrigérant vers les canaux délimités par les crayons, dés parties pleines de la plaque étant placées face aux crayons de façon à les retenir en cas de chute. The lower end piece 18 of the assembly consists of two parts. A first part is constituted by a movable plate 26 to which the guide tubes 20 are fixed and which constitutes a first substructure with the guide tubes 20, the upper end part 16 and the grids 12. The second part is constituted by a cage shown in one piece in Figure 1, but in fact formed by rigid assembly of several components. This cage constitutes, with the other guide tubes 24, another substructure. It comprises an adapter plate 28 forming the bottom to which the guide tubes 24 are fixed, and a side wall 30 connecting the plate 28 to a frame 32. The frame 32 has a large central opening allowing the entry of refrigerant into the cage. The adapter plate 28 is pierced with coolant passage holes towards the channels delimited by the rods, the solid parts of the plate being placed facing the rods so as to retain them in the event of a fall.
Des moyens élastiques, emprisonnés dans la cage et donc protégés par elle contre les risques d'accrochage, comportent un jeu de ressorts hélicoldaux interposés entre le cadre 32 et la plaque mobile 26. Dans le cas d'un assemblage à réseau triangulaire, dont les pièces supérieure et inférieure ont une section hexagonale, six ressorts 34 sont avantageusement prévus et placés chacun dans un des angles de la cloison 30. Elastic means, trapped in the cage and therefore protected by it against the risks of snagging, comprise a set of helical springs interposed between the frame 32 and the movable plate 26. In the case of a triangular network assembly, the upper and lower parts have a hexagonal section, six springs 34 are advantageously provided and each placed in one of the corners of the partition 30.
Chacun des ressorts 38 est placé autour d'un axe de guidage 36 qui relie la plaque adaptatrice 28 au cadre 32. Pour améliorer le guidage de ia plaque mobile 26 sur les axes 36, la plaque est avantageusement munie de manchons 40 montés à frottement doux sur les axes 36.Each of the springs 38 is placed around a guide pin 36 which connects the adapter plate 28 to the frame 32. To improve the guiding of the movable plate 26 on the axes 36, the plate is advantageously provided with sleeves 40 mounted with gentle friction on axes 36.
L'action des ressorts 38 peut être complétée par celle de ressorts 42 exerçant une force plus faible, placés concentriquement aux premiers, en appui contre les manchons 40.The action of the springs 38 can be supplemented by that of springs 42 exerting a weaker force, placed concentrically with the first, bearing against the sleeves 40.
Dans le mode de réalisation montré en figure 1, la plaque 32 et la plaque adaptatrice 28 sont également reliées par un tube prolongateur central 44 situé dans le prolongement d'un tube d'instrumentation non représenté. In the embodiment shown in Figure 1, the plate 32 and the adapter plate 28 are also connected by a central extension tube 44 located in the extension of an instrumentation tube not shown.
Lorsque l'assemblage est en place dans un coeur de réacteur, la plaque mobile 26 poussée vers le haut par les ressorts 38, 42 entraîne l'ensemble de la première sous-structure, ainsi que les crayons de combustible, dans une position où la pièce 16 est en appui contre la plaque supérieure de coeur. When the assembly is in place in a reactor core, the movable plate 26 pushed upwards by the springs 38, 42 drives the assembly of the first substructure, as well as the fuel rods, in a position where the part 16 is in abutment against the upper heart plate.
Un tel dispositif minimise l'encombrement des moyens élastiques de maintien de l'assemblage combustible. il évite de soumettre le faisceau de crayons à des transitoires de charge en cas de chute de grappe de contrôle sur l'assemblage : en effet, l'impact peut être transmis aux tubes guides 24 et par eux à la cage. On voit encore qu'il est possible de protéger une sonde introduite dans le tube d'instrumentation grâce à la présence du tube prolongateur 44. Such a device minimizes the size of the elastic means for holding the fuel assembly. it avoids subjecting the rod bundle to load transients in the event of a control cluster drop on the assembly: in fact, the impact can be transmitted to the guide tubes 24 and by them to the cage. We also see that it is possible to protect a probe introduced into the instrumentation tube thanks to the presence of the extension tube 44.
Dans la variante de réalisation montrée en figure 2 (où les organes correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par le même numéro de référence) tous les tubes guides sont fixés à la plaque mobile 26 : dans ce cas la seconde sous-structure est constituée uniquement par la cage. In the alternative embodiment shown in FIG. 2 (where the members corresponding to those of FIG. 1 are designated by the same reference number) all the guide tubes are fixed to the movable plate 26: in this case the second substructure is constituted only by the cage.
Cette solution présente l'avantage de faire participer les moyens élastiques à l'amortissement du choc provoqué par la chute d'une barre de contrôle (grappe absorbante ou grappe de variation de spectre) en cas d'arrêt d'urgence. This solution has the advantage of involving the elastic means in absorbing the shock caused by the fall of a control bar (absorbent cluster or spectrum variation cluster) in the event of an emergency stop.
L'invention est utilisable sur des assemblages combustibles ayant des formes différentes de celles représentées à titre d'exemple, notamment à pas carré, et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. The invention can be used on fuel assemblies having shapes different from those shown by way of example, in particular with square pitch, and it should be understood that the scope of this patent extends to any variant remaining within the framework of equivalences .
Claims (5)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0589311A1 (en) * | 1992-09-24 | 1994-03-30 | Siemens Power Corporation | Upwarding biased fuel assembly |
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- 1987-07-15 FR FR8709936A patent/FR2618248B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |