FR2679062A1 - Cóoeur de reacteur surgenerateur rapide et assemblage combustible utilise dans un tel cóoeur. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un cœur de réacteur de surgénérateur rapide et un assemblage combustible utilisé dans un tel cœur. Dans ce cœur, qui comporte des premiers et des seconds assemblages combustibles comprenant chacun un tube enveloppe, un faisceau d'éléments combustibles et une région de réflexion des neutrons, les éléments combustibles (10) d'un premier assemblage comprennent une région fertile (17) chargée d'un matériau fertile, et des régions combustibles amont et aval (16a, 16b) du cœur enrichies chacune par une matière fissile et situées en amont et en aval de la région (17) de manière à enserrer cette dernière, la région fertile (17) étant située plus en amont qu'une partie axialement centrale de la région combustible des éléments combustibles de l'autre assemblage combustible. Application notamment aux réacteurs surgénérateurs rapides refroidis par un métal liquide.
Description
La présente invention concerne un réacteur surgénérateur rapide du type à refroidissement par un métal liquide et plus particulièrement un coeur de réacteur, dont la capacité de commande de la réaction est améliorée lorsque la température du réfrigérant est élevée, et un assemblage combustible utilisé dans ce coeur.
Un assemblage combustible classique pour des réacteurs surgénérateurs rapides est décrit à titre d'exemple dans (1) Ryouhei Miki, "Fast Breeder Reactor", Daily Industrial Newspapers, page 66. L'assemblage combustible comprend un tube enveloppe, un faisceau d'éléments combustibles disposés dans le tube enveloppe et comprenant chacun une gaine renfermant une matière fissile, une région de réflexion des neutrons comportant un matériau de dispersion des neutrons, une partie de sortie d'un réfrigérant au-dessus du faisceau des éléments combustibles et une partie d'entrée du réfrigérant au-dessous du faisceau des éléments combustibles. La gaine de chaque élément combustible comprend des bouchons situés à ses extrémités supérieure et inférieure, des pastilles de combustible du coeur enrichies chacune par une matière fissile, des pastilles de combustible fertile, dont le constituant principal est une matière fertile, et une chambre de collecte de gaz destinée à contenir des gaz produits par la réaction de fission. On utilise comme réfrigérant un métal liquide, par exemple du sodium.
Un coeur comportant une région constituée par un faisceau d'assemblages combustibles chargés par des pastilles de combustible du coeur et un faisceau de régions fertiles radiales entourant la région du coeur et chargées par des pastilles de combustible fertile.
Des exemples de coeurs classiques sont décrit dans (2) D. Okrent, Reacdtivity Coefficients in Large Fast
Power Reactor, page 126, Academic Press (1970) et (3) V.
Power Reactor, page 126, Academic Press (1970) et (3) V.
Matveev et consorts, Proceedings of International Fast
Reactor Safety Meeting, Vol. 2, page 25-page 34 (1990). Les coeurs classiques décrits dans les documents antérieurs (2) et (3) indiqués précédemment sont équipés chacun d'une région à sodium liquide au-dessus d'une région combustible du coeur. En outre, le coeur décrit dans le dernier document antérieur (3) est équipé d'un combustible fertile dans une partie axialement centrale de la région combustible du coeur, en plus de la région à sodium liquide mentionnée précédemment au-dessus de la région combustible du coeur.
Reactor Safety Meeting, Vol. 2, page 25-page 34 (1990). Les coeurs classiques décrits dans les documents antérieurs (2) et (3) indiqués précédemment sont équipés chacun d'une région à sodium liquide au-dessus d'une région combustible du coeur. En outre, le coeur décrit dans le dernier document antérieur (3) est équipé d'un combustible fertile dans une partie axialement centrale de la région combustible du coeur, en plus de la région à sodium liquide mentionnée précédemment au-dessus de la région combustible du coeur.
Dans l'art antérieur (1) indiqué précédemment, on indique qu'en général, dans des réacteurs surgénérateurs rapides du type à refroidissement par sodium liquide, la réactivité du coeur varie lorsque la température du sodium liquide utilisé comme réfrigérant augmente. En effet, lorsque la température du sodium liquide augmente pendant une durée transitoire, la densité du sodium liquide diminue sous l'effet de la dilatation thermique de ce sodium liquide. De ce fait, des neutrons entrent en collision moins souvent avec des atomes de sodium, de sorte que l'énergie moyenne des neutrons dans la région du coeur augmente et que la réactivité du coeur tend à augmenter.
Pour réduire la tendance d'accroissement de la résistivité du coeur, dans les arts antérieurs (2) et (3), il est proposé de prévoir une région à sodium liquide en tant que région de réflexion des neutrons au-dessus de la région combustible du coeur. Cependant, une telle proposition ne suffit pas à réduire la réactivité du coeur et il est nécessaire de donner une épaisseur importante à la région à sodium liquide de manière à obtenir un effet suffisant de réduction. La région beaucoup plus épaisse à sodium liquide augmente la longueur totale des assemblages combustibles utilisés dans le coeur, ce qui n'est pas souhaitable. Même le fait d'utiliser le combustible fertile dans la partie axialement centrale de la région combustible du coeur, ne suffit pas pour réduire à un degré favorable la réactivité du coeur. JP-A-1-129191 décrit un coeur entouré par des assemblages combustibles fertiles, dans lesquels des pastilles de combustible fertile et des pastilles d'un modérateur de neutrons sont mélangées. Les assemblages combustibles fertiles sont disposés dans la région dans laquelle la réactivité du coeur n' est pas aussi élevée, de sorte qu'il ne suffit pas de réduire la tendance à l'augmentation à la réactivité du coeur produite par la dilatation thermique du réfrigérant formé de sodium liquide pendant une période transitoire.
Un but de la présente invention est de fournir un ceur de réacteur qui soit à même de réduire l'accroissement de la réactivité du coeur qui se manifeste lorsque la tem- pérature du réfrigérant formé de sodium liquide augmente pendant une période transitoire, et des assemblages combustibles utilisés pour un tel coeur de réacteur.
Un coeur de réacteur surgénérateur rapide comprend une pluralité de premiers assemblages combustibles et une pluralité de seconds assemblages combustibles entourant les premiers assemblages combustibles, chacun des premiers et seconds assemblages combustibles comprenant un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant au niveau de l'une de ses extrémités, une partie de sortie du réfrigérant au niveau de l'autre de ses extrémités, un faisceau d'éléments combustibles disposés dans le tube enveloppe de sorte que le réfrigérant pénétrant dans la partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de la partie de sortie du réfrigérant en traversant le faisceau d'éléments combustibles, une région de réflexion des neutrons dans le tube enveloppe, sur le côté aval du faisceau d'éléments combustibles par rapport à la circulation du réfrigérant, la région de réflexion des neutrons étant remplie par le réfrigérant formé d'un matériau de dispersion des neutrons, et comportant un passage de circulation du réfrigérant possédant une surface en coupe transversale supérieure à la surface en coupe transversale de passage de circulation du réfrigérant dans le tube enveloppe au niveau du faisceau d'éléments combustibles.
Selon un aspect de l'invention, la pluralité d'éléments combustibles des premiers assemblages combustibles comprennent une région fertile chargée d'une matière fertile, et des régions amont et aval du coeur, enrichies chacune par une matière fissile et disposées respectivement sur les côtés amont et aval de la région fertile, de manière à enserrer la région fertile, cette dernière étant disposée plus en amont que la partie axialement centrale de la région combustible des éléments combustibles des seconds assemblages combustibles. Un exemple du coeur est caractérisé en ce que les régions combustibles amont du coeur possèdent une longueur axiale supérieure à une longueur axiale des régions combustibles aval du coeur. Un autre exemple du coeur est caractérisé en ce que les régions combustibles amont du coeur des premiers assemblages combustibles possèdent la même longueur axiale que la longueur axiale des régions combustibles aval du coeur, et que les régions de réflexion des neutrons des premiers assemblages combustibles possèdent chacune une longueur axiale supérieure à celle des régions de réflexion des neutrons des seconds assemblages combustibles.
Selon un autre aspect de l'invention, le coeur est caractérisé en ce que la pluralité d'éléments combustibles des premiers et seconds assemblages combustibles comprennent chacun une région combustible du coeur enrichie par une matière fissile, et une extrémité aval de la région combustible du coeur dans les premiers assemblages combustibles disposée sur un côté plus en amont qu'une extrémité aval de la région combustible du coeur dans les seconds assemblages combustibles, et une extrémité amont de la région de réflexion des neutrons dans les premiers assemblages combustibles est disposée plus en amont qu'une extrémité avant de la région de réflexion des neutrons des seconds assemblages combustibles.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un assemblage combustible pour réaliser le coeur de réacteur mentionné précédemment, qui comprend un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant au niveau de l'une de ses extrémités, une partie de sortie du réfrigérant au niveau de l'autre de ses extrémités, un faisceau d'éléments combustibles disposés dans le tube enveloppe de sorte que le réfrigérant pénétrant dans la partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de la partie de sortie du réfrigérant en traversant le faisceau d'éléments combustibles, une région de réflexion des neutrons dans le tube enveloppe, sur le côté aval du faisceau d'éléments combustibles par rapport à la circulation du réfrigérant, la région de réflexion des neutrons étant remplie par le réfrigérant formé d'un matériau de dispersion des neutrons, et comportant un passage de circulation du réfrigérant pos sédant une surface en coupe transversale supérieure à la surface en coupe transversale de passage de circulation du réfrigérant dans le tube enveloppe au niveau du faisceau d'éléments combustibles, et qui est caractérisé en ce que la pluralité d'éléments combustibles comprennent chacun une région fertile chargée d'une matière fertile, et des régions amont et aval du coeur enrichies chacune par une matière fissile et disposées respectivement sur les côtés amont et aval de la région fertile de manière à enserrer cette dernière, la région combustible aval du coeur possédant une longueur axiale supérieure à celle de la région combustible amont du coeur.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un assemblage combustible pour réacteur surgénérateurs rapides comprenant un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant et une partie de sortie du réfrigérant, et un faisceau d'éléments combustibles dis posés dans le tube enveloppe de manière que le réfrigérant pénétrant dans la partie entrée du réfrigérant sort au niveau de la partie de sortie du réfrigérant en traversant le faisceau d'éléments combustibles, le faisceau d'éléments combustibles étant chargés par le combustible du coeur enrichi par une matière fissile alors que la région fertile est chargée par une matière fertile et un matériau de modération des neutrons, caractérisé en ce que le faisceau d'éléments combustibles comprend une région combustible su périeure du coeur, une région combustible inférieure du coeur et une région de mélange du combustible fertile et du modérateur de neutrons, enserrée entre la région combustible supérieure et la région combustible inférieure du coeur. Par exemple, chacun des éléments combustibles comprend une pluralité de pastilles, la région de mélange est disposée dans une partie axialement centrale des pastilles et les régions combustibles supérieure et inférieure du coeur sont situées respectivement sur les côtés aval et amont par rapport à la circulation du réfrigérant.
Selon un autre exemple de cet aspect, dans un groupe des éléments combustibles, chaque élément combustible comprend des pastilles supérieures et inférieures de combustible du coeur et des pastilles de combustible fertile disposées entre les pastilles supérieures et inférieures de combustible du coeur de manière à être positionné dans une partie axialement centrale de l'ensemble des pastilles, et dans l'autre groupe des éléments combustibles, chaque élément combustible comprend des pastilles supérieures et inférieures de combustible du coeur et des pastilles du modérateur de neutrons disposées entre les pastilles supérieures et inférieures du combustible du coeur de manière à être disposées dans une partie axialement centrale de l'ensemble des pastilles, la région de mélange étant formée par les pastilles de combustible fertile et par les pastilles du modérateur de neutrons.
Un autre aspect de la présente invention porte sur un assemblage combustible pour réacteurs surgénérateurs rapides comprenant un tube enveloppe possédant une partie d'entrée pour un réfrigérant et une partie de sortie du réfrigérant, et un faisceau d'éléments combustibles disposés dans le tube enveloppe de sorte qu'un réfrigérant pénétrant dans la partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de la partie de sortie du réfrigérant en traversant le faisceau d'éléments combustibles, le faisceau d'éléments combustibles étant chargé par un combustible du coeur enrichi par une matière fissile, un combustible fertile chargé d'une matière fertile et un matériau formant modérateur de neutrons, caractérisé en ce que le faisceau d'éléments combustibles possède une structure telle qu'une surface en coupe transversale macroscopique de dispersion des neutrons augmente en direction d'une partie axialement centrale du faisceau d'éléments combustibles.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure la représente une vue en coupe d'un assemblage combustible correspondant à une première forme de réalisation de l'invention;
- la figure lb représente une coupe transversale d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure la;
- la figure 2a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible utilisé pour des coeurs extérieurs dans des formes de réalisation de l'invention;
- la figure 2b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 2a;
- la figure 3 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une première forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 4 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une seconde forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 5 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une troisième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 6 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une quatrième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 7a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible utilisé pour le coeur de la quatrième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 7b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 7a;
- la figure 8 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une cinquième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 9 représente une vue en coupe du coeur de réacteur d'une sixième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 10 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une septième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 11 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une huitième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 12 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une neuvième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 13 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une dixième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 14 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une onzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 15 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une douzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 16 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une seizième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 17 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une quatorzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 18a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une seconde forme de réalisation de l'invention;
- la figure 18b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 18a;
- la figure 18c représente une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de l'élément combustible de la figure 18b;
- la figure 19 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une quinzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 20 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une seizième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 21 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une dix-septième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 22 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une dix-huitième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 23a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une troisième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 23b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 23a;
- la figure 24a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une quatrième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 24b représente une coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 24a;
- la figure 25a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une cinquième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 25b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 25a; et
- la figure 25c représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 25a.
- la figure la représente une vue en coupe d'un assemblage combustible correspondant à une première forme de réalisation de l'invention;
- la figure lb représente une coupe transversale d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure la;
- la figure 2a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible utilisé pour des coeurs extérieurs dans des formes de réalisation de l'invention;
- la figure 2b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 2a;
- la figure 3 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une première forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 4 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une seconde forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 5 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une troisième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 6 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une quatrième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 7a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible utilisé pour le coeur de la quatrième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 7b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 7a;
- la figure 8 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une cinquième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 9 représente une vue en coupe du coeur de réacteur d'une sixième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 10 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une septième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 11 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une huitième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 12 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une neuvième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 13 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une dixième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 14 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une onzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 15 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une douzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 16 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une seizième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 17 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une quatorzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 18a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une seconde forme de réalisation de l'invention;
- la figure 18b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 18a;
- la figure 18c représente une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de l'élément combustible de la figure 18b;
- la figure 19 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une quinzième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 20 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une seizième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 21 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une dix-septième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 22 représente une vue en coupe d'un coeur de réacteur d'une dix-huitième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 23a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une troisième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 23b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 23a;
- la figure 24a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une quatrième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 24b représente une coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 24a;
- la figure 25a représente une vue en coupe d'un assemblage combustible d'une cinquième forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 25b représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 25a; et
- la figure 25c représente une vue en coupe d'un élément combustible contenu dans l'assemblage combustible de la figure 25a.
On va maintenant décrire des formes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins.
Une première forme de réalisation de l'assemblage combustible destiné à être chargé dans un réacteur surgénérateur rapide du type à refroidissement par un métal liquide, qui utilise du sodium comme réfrigérant, est illustrée sur les figures la et lb. Sur les figures la et lb, l'assemblage combustible 1 comprend un faisceau 11 d'éléments combustibles, dans lequel une pluralité d'éléments combustibles 10 sont réunis en un faisceau, une région à sodium 12 située en aval du faisceau 11 d'éléments combustibles par rapport à un écoulement du réfrigérant, un tube enveloppe 30 entourant le faisceau d'éléments combustibles 11 et la région à sodium 12, une partie d'évacuation du réfrigérant (ou partie de sortie) 31 au niveau d'une ex trémité supérieure du tube enveloppe 30, une partie de pénétration (ou partie d'entrée) 32 à une extrémité infé rieure du tube enveloppe 30. Le sodium en tant que réfrigérant circule dans les interstices dans les éléments combustibles 10 depuis la partie d'entrée située sur le côté aval en direction de la partie de sortie située sur le côté amont.
L'élément combustible 10 comprend une gaine 13, un bouchon supérieur 14, un bouchon inférieur 15, des pastilles de combustible 16a du coeur sur le côté amont par rapport à l'écoulement du réfrigérant, des pastilles de combustible 16b du coeur sur le côté aval, des pastilles 17 de combustible fertile entre les pastilles de combustible 16a du coeur situées côté amont et les pastilles de combustible 16b du coeur, situées côté aval, et une chambre 18 de collecte de gaz.
Le diamètre intérieur de la gaine est égal à 6,7 mm, le diamètre des pastilles est égal à 6,5 mm et la longueur des pastilles est égale à 10 mm. La longueur totale des pastilles de combustible 16a du coeur située sur le côté amont est égale à 35 mm, la longueur totale des pastilles de combustible 16b du coeur situées côté aval est égale à 45 cm et la longueur totale des pastilles 17 de combustible fertile est égale à 20 cm. Une surface en coupe transversale du passage de circulation du réfrigérant dans la région à sodium 12 est 2,5 fois plus étendue que la surface en coupe transversale du passage d'écoulement dans le faisceau 11 d'éléments combustibles.
Comme mentionné précédemment, dans l'assemblage combustible 1, la longueur axiale de la région combustible du coeur sur le côté aval par rapport à l'écoulement du réfrigérant est supérieure à la longueur axiale de la région combustible du coeur sur le côté amont, le combustible fertile disposé entre ces deux régions combustibles du coeur étant décalé par rapport au centre axial du coeur, en direction du côté amont. En outre, la surface en coupe transversale de la région à sodium 12 utilisée comme région de réflexion des neutrons est choisie supérieure à la surface en coupe transversale du faisceau 11 d'éléments combustibles. L'assemblage combustible 1 permet de supprimer l'accroissement de réactivité du coeur.
Un autre assemblage combustible 2 est représenté sur les figures 2a et 2b.
Sur les figures 2a et 2b, l'assemblage combustible 2 comprend un faisceau 21 d'éléments combustibles, dans lequel une pluralité d'éléments combustibles 20 sont réunis, une région à sodium 22 située sur le côté aval du faisceau 21 d'éléments combustibles par rapport à une circulation du réfrigérant, un tube enveloppe 30 entourant le faisceau 21 d'éléments combustibles et la région à sodium 22, une partie de sortie du réfrigérant 31 à une extrémité supérieure du tube enveloppe 30 et une partie d'entrée 32 à une extrémité inférieure du tube enveloppe 30. L'élément combustible 20 comprend une gaine 13, un bouchon supérieur 14, un bouchon inférieur 15, des pastilles de combustible 16c du noyau et une chambre 18 de collecte du gaz. Le diamètre intérieur de la gaine 13 est égal à 6,7 mm, le diamètre des pastilles 16c est égal à 6,5 mm et la longueur de chacune des pastilles est égale à 10 mm. La longueur totale des pastilles 16c est égale à 10 cm. La surface en coupe transversale du passage de circulation du réfrigérant dans la région à sodium 22 est égale à 2,5 fois la surface en coupe transversale du passage de circulation du réfrigérant dans le faisceau 21 d'éléments combustibles. Dans tous les éléments combustibles, le combustible du coeur est un mélange de plutonium et d'oxyde d'uranium, le combustible fertile est de l'oxyde d'uranium appauvri et la gaine 13 est formée d'acier inoxydable.
On va décrit ci-après une première forme de réalisation du coeur selon l'invention, en référence à la figure 3.
Sur la figure 3, le coeur comporte un coeur inté rieur qui est constitué par une pluralité d'assemblages combustibles 1 réunis en faisceau selon une disposition en colonne, un coeur extérieur formé d'une pluralité des assemblages combustibles 2 entourant le coeur intérieur, et une pluralité de régions fertiles radiales entourant le coeur extérieur et constituées par une pluralité d'assemblages combustibles fertiles 3. Le combustible dans l'assemblage combustible 1 et le combustible dans l'assemblage combustible 2 possèdent le même enrichissement en plutonium. Les éléments combustibles 20 des assemblages combustibles 2 sont remplis uniquement par des pastilles de combustible du coeur, et les assemblages combustibles fertiles radiaux 3 comportent des éléments combustibles remplis chacun uniquement par des pastilles de combustible fertile. S'il se produit un phénomène transitoire dans le réacteur, tel qu'une réduction du débit du réfrigérant, la température du sodium utilisé en tant que réfrigérant augmente et l'énergie moyenne des neutrons augmente dans l'ensemble du coeur du réacteur, de sorte que la réactivité du coeur augmente. Cependant, dans le coeur correspondant à cette forme de réalisation, on utilise des assemblages combustibles 1 dont chacun contient l'élément combustible 10, dans lequel les pastilles de combustible fertile 17 sont décalées de 5 mm par rapport à la partie axialement centrale de la région du coeur en direction du côté amont par rapport à la circulation du réfrigérant, ce qui permet de maintenir le niveau plus élevé du flux neutronique dans la partie supérieure d'une région radialement centrale, c'està-dire une partie d'extrémité aval du coeur, dans laquelle la température du réfrigérant est maximale et qui apporte la contribution la plus importante à la réactivité du coeur. Lorsque la température du sodium augmente pendant le phénomène transitoire et que la densité du sodium diminue sous l'effet de sa dilatation thermique, la fuite de neutrons, qui partent de la partie dans laquelle le niveau du flux neutronique est supérieur et qui traversent les régions à sodium 12, 22, est favorisée, de sorte que l'accroissement de la réactivité du coeur est réduite.
Dans l'art antérieur (3) mentionné précédemment, dans lequel le combustible fertile est prévu à l'intérieur de la région du coeur, le niveau du flux neutronique dans une partie supérieure de la région radialement centrale du coeur, qui apporte la plus grande contribution à la réactivité du coeur, est faible de sorte que l'on ne peut pas obtenir un effet tel que celui obtenu dans la présente invention en liaison avec la suppression de l'accroissement de la réactivité. Dans cette technique antérieure, il est nécessaire de donner une valeur supérieure à l'épaisseur de la région à sodium de manière à supprimer l'accroissement de la réactivité, qui entraîne un accroissement de la longueur totale de l'assemblage combustible et est un inconvénient du point de vue économique.
C'est pourquoi, conformément à cette forme de réalisation, il est possible de supprimer un accroissement de la réactivité du coeur lors d'un phénomène transitoire comme par exemple une réduction du débit du réfrigérant, sans accroître la longueur de l'assemblage combustible.
On va décrire une seconde forme de réalisation du coeur selon l'invention, en se référant à la figure 4.
Sur la figure 4, un coeur est constitué par un coeur intérieur formé par une pluralité d'assemblages combustibles 1 réunis en faisceau selon une disposition en colonne, un coeur extérieur qui entoure le coeur intérieur et formé par une pluralité d'assemblages combustibles 2, et une région fertile radiale formée d'une pluralité d'assemblages combustibles fertiles 3 entourant le coeur extérieur. Dans le coeur, la longueur de la région à sodium 12 des assemblages combustible 1 est choisie supérieure de 10 cm à celle de la région à sodium 22 dans les assemblages combustibles 2 du coeur. Par conséquent, l'extrémité supé rieure du faisceau 11 d'éléments combustibles des assemblages combustibles 1 est disposée avec un décalage de 10 cm en amont par rapport à l'extrémité supérieure des assemblages combustibles 2.
Le combustible fertile 17 des assemblages combustibles 1 est disposé dans une partie axialement centrale de la région combustible du coeur. Dans cette forme de réalisation, la forme de l'ensemble du combustible du coeur dans la section transversale de ce dernier est concave (C2) et la forme de l'ensemble de la région à sodium possède une forme convexe inversée ( < ), ce qui a pour effet que les neutrons fuient aisément au niveau du coeur intérieur, qui contribue à la réactivité. Cet agencement permet d'obtenir le même effet que dans la forme de réalisation du coeur représenté sur la figure 3. En effet, dans cette construction, bien que la région combustible fertile n'est pas décalée par rapport à la partie axialement centrale du combustible du coeur intérieur, la surface de la région 12 de réflexion des neutrons au voisinage de la région combustible du coeur est choisie plus importante, et on crée les conditions dans lesquelles les neutrons fuient plus facilement à partir du coeur en direction de la partie centrale, du point de vue radial, du coeur au-dessous du réfrigérant chauffé, de sorte que la réactivité dans la partie intérieure du coeur, dans laquelle la réactivité est susceptible d'augmenter fortement, est parfaitement supprimée et que la réactivité de l'ensemble du coeur peut être réduite.
Un coeur correspondant à une troisième forme de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 5.
Sur la figure 5, le coeur comporte un coeur intérieur qui est formé par réunion en faisceau d'une pluralité des assemblages combustibles 1 selon une colonne, un corps extérieur formé d'une pluralité des assemblages combustibles 2 entourant le corps intérieur, et une région fertile radiale formée par une pluralité d'assemblages combus tibles fertiles 3 entourant le coeur extérieur.
Dans ce coeur, la longueur de la région à sodium dans les assemblages combustibles 1 est choisie supérieure de 10 cm à ce qu'elle est dans les assemblages combustibles 2 du coeur. C'est pourquoi, l'extrémité supérieure du faisceau d'éléments combustibles des assemblages combustibles 1 du coeur est disposée dans une position décalée de 10 cm en amont par rapport à l'extrémité supérieure du faisceau d'éléments combustibles des assemblages combustibles 2 du coeur. En outre, le combustible fertile 17 est disposé dans une position décalée de 5 cm vers le côté amont par rapport à la partie axialement centrale de la région du coeur.
Comme dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, la forme en coupe verticale de l'ensemble du coeur est concave et la coupe verticale de la région à sodium possède une forme convexe inversée.
Dans cette forme de réalisation, le niveau du flux neutronique dans la partie d'extrémité supérieure du coeur augmente en direction de la partie centrale du point de vue radial, et dans cette partie, les neutrons fuient aisément de sorte que l'effet de réduction de la fuite est plus important que dans le cas des première et seconde formes de réalisation du coeur. Dans cette forme de réalisation, la région de réflexion des neutrons est plus épaisse dans la première forme de réalisation du coeur et la région combustible fertile du coeur intérieur est plus décalée côté amont que dans la seconde forme de réalisation du coeur, de sorte que l'effet de suppression de l'accroissement de la réactivité est plus important que dans la seconde forme de réalisation.
un coeur extérieur formé d'une pluralité des assemblages combustibles 2 entourant le coeur intérieur et une région fertile radiale formée par une pluralité d'assemblages combustibles fertiles 3 entourant le coeur extérieur. Les assemblages combustibles 2 et les assemblages combustibles 4 possèdent chacun des éléments combustibles chargés uniquement par des pastilles de combustible du coeur, et l'enrichissement en plutonium du combustible du coeur dans les assemblages combustibles 4 est plus faible que dans les assemblages combustibles 2. Les éléments combustibles des assemblages combustibles fertiles 3 sont remplis uniquement par des pastilles de combustible fertile.
Ce coeur utilise des assemblages combustibles 4.
Comme représenté sur les figures 7a et 7b, les assemblages combustibles 4 comprennent chacun un faisceau 41 d'éléments combustibles formé par réunion des éléments combustibles 40, et une région à sodium 42 située sur le côté aval du faisceau d'éléments combustibles 41, un tube enveloppe 30 entourant le faisceau d'éléments combustibles 41 et la région à sodium 42, une partie 31 de sortie du réfrigérant au niveau d'une partie supérieure de ce tube et une partie 32 d'entrée du réfrigérant au niveau d'une partie inférieure du tube. Les éléments combustibles 40 comprennent chacun une gaine 13, un bouchon d'extrémité supérieur 14, un bouchon d'extrémité inférieur 15, des pastilles de combustible 16d du coeur et une chambre 18 de collecte du gaz. Le diamètre intérieur est égal à 6,7 mm, le diamètre des pastilles de combustible est égal à 6,5 mm et la longueur des pastilles de combustible est égale à 10 mm. La longueur totale des pastilles de combustible du coeur est égale à 80 cm. La surface en coupe transversale d'un passage du réfrigérant de la région à sodium 42 est 2,5 fois supérieure à celle du passage du réfrigérant dans le faisceau 41 d'éléments combustibles.
Dans ce coeur, la longueur de la région à sodium 42 de l'assemblage combustible 4 du coeur est choisie supérieure de 20 cm à celle de l'assemblage combustible 2 du coeur. C'est pourquoi, l'extrémité supérieure du faisceau d'éléments combustibles de l'assemblage combustible 4 du coeur est décalée de 20 cm en amont par rapport à l'extrémité supérieure du faisceau d'éléments combustibles de l'assemblage combustible 2 du coeur. La forme de l'ensemble du combustible du coeur dans la section verti cale du coeur est concave (tg ) et la forme de l'ensemble de la région à sodium possède une configuration convexe inverée ( v ). Le corps possède une structure dans laquelle des neutrons peuvent aisément fuir à l'intérieur du coeur intérieur, qui apporte la plus grande contribution à la réactivité du coeur, de sorte que l'on peut obtenir le même effet que dans la première forme de réalisation du coeur.
Sur la figure 8 on a représenté une cinquième forme de réalisation du coeur selon l'invention. Cette forme de réalisation du coeur est identique à la première forme de réalisation du coeur, hormis qu'on choisit une épaisseur plus importante de la région combustible fertible en direction de la partie centrale du point de vue radial.
Par exemple, l'épaisseur est égale à 20 cm au niveau du coeur intérieur et à 10 cm au niveau du coeur extérieur.
Dans cette forme de réalisation, on peut obtenir le même effet que dans chacune des première, seconde et troisième formes de réalisation du coeur. En outre, le coeur présente un avantage consistant en ce que la distribution d'énergie dans la direction radiale peut être aplatie de façon supplémentaire moyennant l'utilisation du même enrichissement en plutonium dans le combustible du corps intérieur et du corps extérieur, c'est-à-dire sans modification de l'enrichissement du plutonium dans le combustible du corps intérieur et du corps extérieur, ce qui permet d'accroître la marge thermique.
Sur les figures 9 et 10 on a représenté respecti vement des sixième et septième formes de réalisation du coeur conforme à la présente invention. Les sixième et septième formes de réalisation sont identiques respectivement aux seconde et troisième formes de réalisation du coeur, hormis que l'épaisseur de la région de combustible fertile est plus importante en direction de la partie centrale du point de vue radiale. L'épaisseur de la région combustible fertile est égale respectivement à 20 cm au niveau du coeur intérieur et à 10 cm au niveau du coeur intérieur.
Les formes de réalisation mentionnée précédemment ne comportent aucune région combustible fertile sur le côté extérieur du coeur par rapport à la direction axiale. En disposant la région combustible fertile sur le côté extérieur, du point de vue axial, du coeur, on peut améliorer de façon supplémentaire le taux de génération du combustible. Des huitième jusqu'à quatorzième formes de réalisation du coeur, représentées sur les figures 11 à 17, servent à obtenir ce qui a été mentionné précédemment, et on obtient chacune de ces formes de réalisation en équipant chacune des sept premières formes de réalisation du coeur avec un combustible fertile 19a, inférieur du point de vue axial, au niveau d'une partie inférieure de la région combustible du coeur et un combustible fertile 19b, supérieur dans le sens axial, sur le côté supérieur des régions à so- dium 12 et 22. La longueur de chacun des combustibles fertiles 19b et 19a, supérieure et inférieure du point de vue axial, est égale à 35 cm, et on utilise les mêmes pastilles de combustible que les pastilles du combustible fertile 17 à l'intérieur de la région du coeur. On peut, dans ces formes de réalisation, réduire l'accroissement de la réactivité du coeur et simultanément on peut surgénérer le combustible à une vitesse élevée de surgénération.
On va décrire ci-après une seconde forme de réalisation d'un assemblage combustible conforme à la présente invention, en référence aux figures 18a, 18b et 18c.
Sur les figures 18a, 18b et 18c, l'assemblage combustible 5 comporte un faisceau 51 d'éléments combustibles qui réunit une pluralité d'éléments combustibles 50, dont chacun est rempli d'une substance combustible nucléaire, une région à sodium 52 située au-dessus du faisceau d'éléments combustibles 51, et un tube enveloppe 30 enserrant le faisceau 51 d'éléments combustibles et la région à sodium 52 et possédant une partie 31 de sortie du réfrigérant, située au niveau de l'extrémité supérieure du tube et une partie 32 d'entrée du réfrigérant, au niveau d'une extrémité inférieure du tube. Les éléments combustibles 50 chargés dans l'assemblage combustible 5 comportent chacun une gaine 13, un bouchon supérieur 14, un bouchon inférieur 15, des pastilles de combustible 55 du coeur, des pastilles de combustible fertile 57, des pastilles 58 formées d'un matériau modérateur des neutrons et une chambre 18 de collecte du gaz. Les éléments combustibles forment chacun une région de mélange 56 de la région combustible fertile 57 et de la région 58 formée du matériau modérateur des neutrons. Un réfrigérant formé de sodium remonte en sortant hors des éléments combustibles. Le combustible du coeur est un mélange d'oxyde de plutonium et d'uranium, le combustible fertile est de l'oxyde d'uranium appauvri et le matériau modérateur des neutrons est formé par de l'oxyde de béryllium. La gaine 13 est réalisée en acier inoxydable. La région de mélange 56 est formée au moyen de la disposition alternée des pastilles de combustible fertile et du pastilles du modérateur des neutrons et est disposée dans une partie axialement centrale de chacun des éléments combustibles 50. Les pastilles de combustible 55 du coeur sont disposées sur les côtés amont et aval de la région de mélange 56 de manière à enserrer cette région.
Le diamètre intérieur de la gaine 13, le diamètre de chaque pastille et la longueur de chaque pastille sont respectivement égaux à 6,7 mm, 6,5 mm et 10 mm. La longueur totale des pastilles de combustible 55 du coeur est égale à 80 cm et la somme de la longueur des pastilles de combustible fertile 57 et de la longueur des pastilles 58 formées du matériau modérateur des neutrons (c'est-à-dire la longueur de la région de mélange 56) est égale à 20 cm.
Une quinzième forme de réalisation du coeur est représentée sur la figure 19.
Sur la figure 19, le coeur, qui comporte une pluralité d'assemblages combustibles 5 est disposé selon une colonne, comprend un coeur intérieur, un coeur extérieur entourant le coeur intérieur, et une région fertile radiale entourant le coeur extérieur. Les coeurs intérieur et extérieur sont constitués chacun par une pluralité d'assemblages combustibles 5a disposés suivant une colonne et par une pluralité d'assemblages combustibles 5b du coeur disposés de manière à entourer le coeur intérieur. Le coeur comporte le coeur intérieur et le coeur extérieur, qui sont pourvus de régions de mélange 56a et 56b entre les régions combustibles du coeur respectivement sur les côtés amont et aval des régions de mélange. Les assemblages combustibles 5a du coeur sont chargés du combustible du coeur, qui possède un enrichissement plus faible en plutonium, et les assemblages combustibles 5b du coeur sont chargés par un combustible du coeur, qui possède un enrichissement supérieur en plutonium. Les régions de mélange 56a et 56b sont remplies par une matière combustible fertile et une matière formant modérateur des neutrons. La région fertile radiale comprend une pluralité d'assemblages combustibles fertiles 3 qui sont chargés chacun uniquement par un combustible fertile.
Dans des coeurs utilisant des assemblages combustibles classiques, dans le cas d'un phénomène transitoire dans le réacteur comme par exemple une réduction du débit du réfrigérant et dans le cas d'un accroissement de la tem pératre du sodium liquide utilisé comme réfrigérant, l'énergie moyenne des neutrons dans l'ensemble du coeur augmente et de ce fait la réactivité augmente. Au contraire, dans le coeur selon cette forme de réalisation, le combustible fertile et le modérateur des neutrons sont disposés dans une partie axialement centrale, qui apporte la plus forte contribution à la réactivité du coeur, de sorte que l'énergie moyenne des neutrons dans la région de mélange du combustible fertile et dans le modérateur des neutrons peut etre maintenue à une faible valeur même dans le cas où un tel phénomène transitoire apparaît, et l'accroissement de la réactivité du réacteur est faible.
Pendant le fonctionnement normal, l'énergie moyenne des neutrons est plus faible dans la partie centrale du coeur que dans le coeur classique de sorte que, dans la section efficace de capture des neutrons en U-238 augmente et la production de Pu-239 est favorisée. Le Pu239 produit dans la partie centrale du coeur compense la perte de réactivité due à la combustion du combustible du coeur disposé autour de la région de mélange. La baisse réelle de réactivité liée à la combustion est faible. Bien que le document de l'art antérieur JP-A-1-129191 décrive un mélange du combustible fertile et du modérateur des neutrons comme cela a déjà été mentionné, le mélange est disposé en tant que matière fertile radiale dans une région dans laquelle la contribution à la réactivité est faible, de sorte que l'on ne peut pas obtenir l'effet fourni par cette forme de réalisation. C'est pourquoi le coeur conforme à cette forme de réalisation possède une sécurité intrinsèque dans le réacteur même dans le cas d'un phénomène transitoire tel qu'une réduction du débit du réfrigérant et que la perte de réactivité due à la combustion pendant le fonctionnement normal du réacteur est faible.
Des seizième, dix-septième et dix-huitième formes de réalisation sont représentées sur les figures 20 à 22, sur lesquelles les assemblages combustibles 5 chargés avec les éléments combustibles 50 sont réunis en faisceau sous la forme d'une colonne, chargés dans une région du coeur et entourés par une pluralité d'assemblages combustibles fertiles radiaux 3. Les figures 20 à 22 représentent chacune une disposition du combustible du coeur, du combustible fertile et du modérateur des neutrons dans la section transversale du coeur.
Sur la figure 20, le coeur comporte une pluralité d'assemblages combustibles 5c, une pluralité d'assemblages combustibles 5d du coeur et une pluralité d'assemblages combustibles fertiles 3. Les assemblages combustibles 5c et 5d du coeur possèdent chacun une région de mélange 56c, 56d comprenant le combustible fertile et le modérateur des neutrons, dans une partie axialement centrale. La région de mélange 56c des assemblages combustibles 5c du coeur disposés à l'intérieur des assemblages combustibles 5d du coeur est plus épaisse que la région de mélange 56d des assemblages combustibles 5d du coeur, Les assemblages combustibles 5c et 5d du coeur présentent le même enrichissement en plutonium. Conformément à cette forme de réalisation, on peut obtenir le même effet que dans la quinzième forme de réalisation. Étant donné qu'on utilise le même enrichissement en plutonium dans l'ensemble du combustible du coeur, on obtient comme effet le fait que la distribution en énergie dans la direction radiale peut être aplatie.
Le coeur conforme à la dix-septième forme de réalisation représentée sur la figure 21 comprend des assemblages combustibles 5 du coeur intérieur de la seconde forme de réalisation, des assemblages combustibles 2 du coeur intérieur et une région fertile radiale 3. Le combustible des assemblages combustibles 5 et 2 du coeur possède le même enrichissement en plutonium. Cette forme de réalisation est caractérisée en ce que la région de mélange 56 est prévue uniquement dans les assemblages combustibles 5 du coeur intérieur. Étant donné que la contribution appor tée par le combustible situé sur la périphérie à la réactivité est faible par rapport au combustible du coeur situé dans la partie centrale, on peut obtenir un effet semblable à l'effet obtenu dans la quinzième forme de réalisation, sans disposer la région centrale du combustible fertile et du modérateur des neutrons dans la région périphérique.
La dix-huitième forme de réalisation du coeur est représentée sur la figure 22. Le coeur possède des assemblages combustibles 2 insérés à l'intérieur de la région fertile radiale 3, en complément de la forme de réalisation représentée sur la figure 20. Une région intérieure du coeur est formée par les assemblages combustibles 5f du coeur et par les assemblages combustibles 5g du coeur entourant les assemblages combustibles 5f. Les assemblages combustibles 5f et 5g du coeur sont chargés par le combustible du coeur qui possède le même enrichissement en plutonium, et chacun de ces ensembles possède une région de mélange 56f, 56g contenant le combustible fertile et le modérateur des neutrons. La longueur de la région de mélange 56f est supérieure à celle de la région de mélange 56g.
Cette forme de réalisation permet d'obtenir un effet semblable à celui fourni par les autres formes de réalisation, et en outre le coeur peut posséder une distribution en énergie aplatie dans la direction radiale.
Une troisième forme de réalisation de l'assemblage combustible conforme à l'invention est représentée sur les figures 23a et 23b. Cette forme de réalisation est caractérisée par des éléments combustibles 60 chargés dans les assemblages combustibles 6 réunis sous la forme d'un faisceau 61, et le reste de la construction est identique à celle des formes de réalisation précédentes des assemblages combustibles. L'élément combustible 60 comporte une région de mélange 56 disposée entre des pastilles de combustible 55 du coeur situées sur le côté amont et des pastilles de combustible 55 du coeur situées sur le côté aval, et la région de mélange 56 est constituée par des pastilles 58 formées par le modérateur des neutrons et chargées par le matériau formant modérateur des neutrons, et par des pastilles de combustible fertile 57 situées sur le côté amont et sur le côté aval des pastilles 58 constituée par le modérateur des neutrons.
Une quatrième forme de réalisation de l'assemblage combustible est représentée sur les figures 24a et 24b.
L'assemblage combustible 16 est le même que dans la forme de réalisation précédente représentée sur les figures 23a et 23b, hormis en ce qui concerne les éléments combustibles 70 (réunis en un faisceau 71 d'éléments combustibles) chargés dans l'assemblage combustible 7. Chaque élément combustible 70 possède des pastilles de combustible 55 du coeur, située sur le côté amont, des pastilles de combustible 55 du coeur situées sur le côté aval et une région de mélange située entre ces pastilles. La région de mélange 56 comprend des pastilles de combustible fertile 57 dans une partie axialement centrale de la région de mélange 56, et des pastilles 58 formées du modérateur des neutrons sur les côtés amont et aval des pastilles de combustible fertile 57.
Une cinquième forme de réalisation de l'assemblage combustible est représentée sur les figures 25a, 25b et 25c. L'assemblage combustible 8 contient deux types d'éléments combustibles 80a et 80b, qui sont réunis en un faisceau 80 d'éléments combustibles. L'élément combustible 80a est représenté sur la figure 25b. L'élément combustible 80a comporte des pastilles de combustible 55 du coeur sur le côté amont et sur le côté aval et des pastilles formées du modérateur des neutrons entre ces pastilles, et ne comporte aucune pastille de combustible fertile 57. L'élément combustible 80b comporte des pastilles de combustible du coeur 55 sur les côtés amont et aval et des pastilles de combustible fertile 57 situées entre lesdites pastilles et ne comporte aucune pastille 57 formée du modérateur des neutrons. L'assemblage combustible 8 est chargé avec les différents types d'éléments combustibles mentionnés précédemment, ce qui permet d'obtenir une région de mélange comprenant le combustible fertile et le modérateur des neutrons.
Claims (16)
1. Coeur de réacteur surgénérateur rapide comportant une pluralité de premiers assemblages combustibles et une pluralité de seconds assemblages combustibles entourant lesdits premiers assemblages combustibles, chacun desdits premiers et seconds assemblages combustibles comprenant
un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant au niveau de l'une de ses extrémités, une partie de sortie du réfrigérant au niveau de l'autre de ses extrémités,
un faisceau d'éléments combustibles disposés dans ledit tube enveloppe de sorte que le réfrigérant pénétrant dans ladite partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de ladite partie de sortie du réfrigérant en traversant ledit faisceau d'éléments combustibles,
une région de réflexion des neutrons dans ledit tube enveloppe, sur le côté aval dudit faisceau d'éléments combustibles par rapport à la circulation du réfrigérant, ladite région de réflexion des neutrons étant remplie par le réfrigérant formé d'un matériau de dispersion des neutrons, et comportant un passage de circulation du réfrigérant possédant une surface en coupe transversale supérieure à la surface en coupe transversale de passage de circulation du réfrigérant dans ledit tube enveloppe au niveau dudit faisceau d'éléments combustibles,
caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments combustibles (10,40,50) desdits premiers assemblages combustibles (1,4,5) comprennent une région fertile chargée d'une matière fertile, et des régions amont et aval (16a,16b; 55) du coeur, enrichies chacune par une matière fissile et disposées respectivement sur les côtés amont et aval de ladite région fertile, de manière à enserrer ladite région fertile (17,57), cette dernière étant disposée plus en amont que la partie axialement centrale de la région combustible desdits éléments combustibles (20) desdits se conds assemblages combustibles (2).
2. Corps de réacteur surgénérateur rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites régions combustible amont du coeur possèdent une longueur axiale supérieure à une longueur axiale desdites régions combustibles aval du coeur.
3. Coeur de réacteur surgénérateur rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites régions combustibles amont du coeur desdits premiers assemblages combustibles possèdent la même longueur axiale que la longueur axiale desdites régions combustibles aval du coeur, et que lesdites régions (12,42) de réflexion des neutrons desdits premiers assemblages combustibles possèdent chacune une longueur axiale supérieure à celle desdites régions (22) de réflexion des neutrons desdits seconds assemblages combustibles.
4. Coeur de réacteur surgénérateur rapide selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites régions (12,42) de réflexion des neutrons desdits premiers assemblages combustibles possèdent chacune une longueur axiale supérieure à celle desdites régions (22) de réflexion des neutrons desdits seconds assemblages combustibles.
5. Coeur de réacteur surgénérateur rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites régions fertiles (17) dans lesdits premiers assemblages combustibles sont plus épaisses en direction de la partie centrale, du point de vue radial, du coeur.
6. Coeur de réacteur surgénérateur rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le coeur est entouré par des régions fertiles (3).
7. Coeur de réacteur surgénérateur rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites régions fertiles dans lesdits premiers assemblages combustibles comprennent un matériau modérateur de neutrons (58) sous la forme de pastilles, en plus de la matière fertile.
8. Coeur de réacteur surgénérateur rapide comportant une pluralité de premiers assemblages combustibles et une pluralité de seconds assemblages combustibles entourant lesdits premiers assemblages combustibles, chacun desdits premiers et seconds assemblages combustibles comprenant
un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant au niveau de l'une de ses extrémités, une partie de sortie du réfrigérant au niveau de l'autre de ses extrémités,
un faisceau d'éléments combustibles disposés dans ledit tube enveloppe de sorte que le réfrigérant pénétrant dans ladite partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de ladite partie de sortie du réfrigérant en traversant ledit faisceau d'éléments combustibles,
une région de réflexion des neutrons dans ledit tube enveloppe, sur le côté aval dudit faisceau d'éléments combustibles par rapport à la circulation du réfrigérant, ladite région de réflexion des neutrons étant remplie par le réfrigérant formé d'un matériau de dispersion des neutrons, et comportant un passage de circulation du réfrigérant possédant une surface en coupe transversale supérieure à la surface en coupe transversale de passage de circulation du réfrigérant dans ledit tube enveloppe au niveau dudit faisceau d'éléments combustibles,
caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments combustibles (10,40,50;20) desdits premiers et seconds assemblages combustibles (1,4,5;2) comprennent chacun une région combustible du coeur enrichie par une matière fissile, et une extrémité aval de ladite région combustible du coeur dans lesdits premiers assemblages combustibles (1,4,5) disposée sur un côté plus en amont qu'une extrémité aval de ladite région combustible du coeur dans lesdits seconds assemblages combustibles (2), et une extrémité amont de ladite région (12,42) de réflexion des neutrons dans lesdits premiers assemblages combustibles est disposée plus en amont qu'une extrémité avant de ladite région (22) de réflexion des neutrons dans lesdits seconds assemblages combustibles.
9. Coeur de réacteur surgénérateur rapide selon la revendication 8, caractérisé en ce que le coeur est complètement entouré par des régions fertiles (3).
10. Assemblage pour des réacteurs surgénérateurs rapides comportant
un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant au niveau de l'une de ses extrémités et une partie de sortie du réfrigérant au niveau de l'autre de ses extrémités,
un faisceau d'éléments combustibles disposés dans ledit tube enveloppe de sorte que le réfrigérant pénétrant dans ladite partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de ladite partie de sortie du réfrigérant en traversant ledit faisceau d'éléments combustibles,
une région de réflexion des neutrons dans ledit tube enveloppe, sur le côté aval dudit faisceau d'éléments combustibles par rapport à la circulation du réfrigérant, ladite région de réflexion des neutrons étant remplie par le réfrigérant formé d'un matériau de dispersion des neutrons, et comportant un passage de circulation du réfrigérant possédant une surface en coupe transversale supérieure à la surface en coupe transversale de passage de circulation du réfrigérant dans ledit tube enveloppe au niveau dudit faisceau d'éléments combustibles,
caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments combustibles comprennent chacun une région fertile (17) chargée d'une matière fertile, et des régions amont et aval (16a,16b) du coeur enrichies chacune par une matière fissile et disposées respectivement sur les côtés amont et aval de ladite région fertile de manière à enserrer cette dernière, ladite région combustible aval (16b) du coeur possédant une longueur axiale supérieure à celle de ladite région combustible amont (16a) du coeur.
11. Assemblage combustible pour réacteur surgénérateurs rapides comprenant un tube enveloppe possédant une partie d'entrée d'un réfrigérant et une partie de sortie du réfrigérant, et un faisceau d'éléments combustibles disposés dans ledit tube enveloppe de manière que le réfrigérant pénétrant dans ladite partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de ladite partie de sortie du réfrigérant en traversant ledit faisceau d'éléments combustibles, ledit faisceau d'éléments combustibles étant chargé par le combustible du coeur enrichi par une matière fissile alors que la région fertile est chargée par une matière fertile et un matériau de modération des neutrons, caractérisé en ce que ledit faisceau d'éléments combustibles (50) comprend une région combustible supérieure (55) du coeur, une région combustible inférieure (55) du coeur et une région (56) de mélange du combustible fertile (57) et du modérateur de neutrons (58), enserrée entre ladite région combustible supérieure et ladite région combustible inférieure du coeur.
12. Assemblage combustible pour assemblage surgénérateurs rapides selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacun desdits éléments combustibles (50) comprend une pluralité de pastilles, que ladite région de mélange (56) est disposée dans une partie axialement centrale desdites pastilles et que lesdites régions combustibles supérieure et inférieure (55) du coeur sont situées respectivement sur les côtés aval et amont par rapport à la circulation du réfrigérant.
13. Assemblage combustible pour réacteurs surgénérateurs rapides selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacun desdits éléments combustibles (50) comprend une pluralité de pastilles combustibles (55) du coeur et une région de mélange de pastilles (56) disposée dans une partie axialement centrale desdites pastilles et une gaine (13) contenant lesdites pastilles, ladite région de mélange des pastilles comprenant des pastilles de combustible fertile (57) chargées d'un combustible fertile et des pastilles (58) du modérateur de neutrons, chargé par un matériau de modération des neutrons.
14. Assemblage combustible pour réacteurs surgénérateurs rapides selon la revendication 12, caractérisé en ce que dans un groupe desdits éléments combustibles, chaque élément combustible comprend des pastilles supérieures et inférieures de combustible du coeur et des pastilles de combustible fertile disposées entre lesdites pastilles supérieures et inférieures de combustible du coeur de manière à être disposées dans une partie axialement centrale de l'ensemble desdites pastilles, et que dans l'autre groupe desdits éléments combustibles, chaque élément combustible comprend des pastilles supérieures et inférieures de combustible du coeur et des pastilles du modérateur de neutrons disposées entre lesdites pastilles supérieures et inférieures du combustible du coeur de manière à être disposées dans une partie axialement centrale de l'ensemble desdites pastilles, ladite région de mélange étant formée par lesdites pastilles de combustible fertile et par lesdites pastilles du modérateur de neutrons.
15. Assemblage combustible pour réacteurs surgénérateurs rapides comprenant un tube enveloppe possédant une partie d'entrée pour un réfrigérant et une partie de sortie du réfrigérant, et un faisceau d'éléments combustibles disposés dans ledit tube enveloppe de sorte qu'un réfrigérant pénétrant dans ladite partie d'entrée du réfrigérant sort au niveau de ladite partie de sortie du réfrigérant en traversant ledit faisceau d'éléments combustibles, ledit faisceau d'éléments combustibles étant chargé par un combustible du coeur enrichi par une matière fissile, un combustible fertile chargé d'une matière fertile et un matériau formant modérateur de neutrons, caractérisé en ce que ledit faisceau d'éléments combustibles possède une structure telle qu'une surface en coupe transversale macroscopique de dispersion des neutrons augmente en direction d'une partie axialement centrale dudit faisceau d'éléments combustibles.
16. Assemblage combustible pour réacteur surgénérateur rapide comportant une pluralité d'assemblages combustibles chargés chacun par un combustible du coeur, un combustible fertile et un modérateur de neutrons, et une région fertile radiale entourant lesdits assemblages combustibles du coeur, caractérisé en ce qu'au moins certains assemblages combustibles de ladite pluralité d'assemblages combustibles du coeur sont des assemblages combustibles selon l'une quelconque des revendications 10 à 15.
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| FR2679062B1 (fr) | 1994-04-15 |
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