FR2785712A1 - Procede de montage d'un assemblage de combustible pour reacteur nucleaire et assemblage de combustible ainsi realise - Google Patents

Abstract

Ce procédé comporte les étapes suivantes consistant à- disposer des ceintures polygonales (16) dont chacune possède une configuration d'accès à son volume intérieur et une configuration de fermeture dudit volume intérieur;- placer lesdites ceintures, dans leur configuration d'accès au volume intérieur, dans la position qu'elles doivent adopter une fois l'assemblage monté;- introduire des crayons de combustible (4) dans le volume intérieur desdites ceintures, selon une direction globalement perpendiculaire à l'axe longitudinal desdits crayons;- immobiliser lesdits crayons par rapport à chaque ceinture, au moyen de modules de maintien (201 , 202 ) disposés dans le volume intérieur desdites ceintures; et- disposer lesdites ceintures dans la configuration de fermeture de leur volume intérieur.Ce procédé permet de s'affranchir des étapes habituelles de mise en tension et de tirage des crayons.

Description

La présente invention concerne un assemblage de combustible pour un réacteur nucléaire.

De manière habituelle, un tel assemblage de combustible comprend des crayons de combustible constitués par des tubes en matériau absorbant peu les neutrons, dans lesquels sont introduites des pastilles de matière fissile. Ces crayons sont disposés parallèlement les uns aux autres selon un faisceau et sont supportés au moyen d'éléments de maintien répartis de manière régulière sur la longueur de ce faisceau.

Ces éléments de maintien sont formés, de manière connue, par des grilles-entretoises comprenant chacune des cellules de réception soit d'un crayon combustible, soit d'un tube-guide destiné au passage de crayons absorbants.

Les parois des cellules de réception de chaque crayon combustible sont pourvues de moyens de maintien axial et transversal de ce crayon, qui sont constitués par des moyens élastiques, tels que des ressorts, ainsi que par des points fixes, tels que des bossettes. Cet agencement confère par exemple six points d'appui au crayon combustible sur les parois de chaque cellule.

Le montage d'un assemblage de combustible tel que décrit ci-dessus consiste tout d'abord à former l'ossature de cet assemblage. On place à cet effet les différentes grillesentretoises les unes derrières les autres dans la configuration précise qu'elles doivent adopter une fois l'assemblage réalisé.

Ces entretoises sont généralement solidarisées avec les tubesguides pour former un squelette. Puis, on tire 1'ensemble des crayons de manière à les positionner dans des cellules correspondantes ménagées dans les grilles-entretoises, avant de solidariser axialement l'assemblage ainsi formé, au moyen d'embouts d'extrémité, fixés aux tubes guides, par exemple de façon amovible.

Un tel assemblage de combustible présente cependant certains inconvénients inhérents à son mode de montage. En effet, l'opération consistant à tirer les crayons induit une mise en tension de ceux-ci, qui est susceptible de générer des contraintes entraînant une fragilisation de ces crayons. De plus, étant donné qu'il est nécessaire de tirer le crayon sur 1'ensemble de sa longueur, cette opération contraint ce dernier à traverser les cellules des différentes grilles-entretoises disposées les unes à la suite des autres. Ceci a pour effet de soumettre la surface extérieure des crayons à des frottements répétés lors de ces différents passages. Etant donné que les crayons sont amenés à frotter au contact des ressorts et bossettes dont sont munies les parois des cellules, ces crayons sont donc exposés à des rayures qui sont susceptibles, sans précaution particulière, d'tre autant d'amorces de corrosion et d'oxydation.

Ces fragilisations, de type mécanique et physico-chimique, auxquelles sont soumis les crayons de combustible, sont de nature à réduire sensiblement la durée de vie de ces derniers.

Afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus, l'invention se propose de mettre en oeuvre un procédé de montage d'un assemblage de combustible qui permette de s'affranchir des opérations de mise en tension et de tirage des crayons de combustible. L'invention vise plus particulièrement la mise en oeuvre d'un tel procédé, dans lequel les contraintes axiales s'exerçant sur les crayons et les risques de rayures de ces derniers soient supprimés dans une large mesure.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de montage d'un assemblage de combustible pour réacteur nucléaire, l'assemblage comportant des crayons de combustible disposés en faisceau et une ossature comprenant plusieurs ensembles de maintien des crayons, répartis sur la longueur de ces crayons, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à :
-disposer des ceintures polygonales, dont chacune appartient à un desdits ensembles de maintien et possède une configuration d'accès à son volume intérieur et une configuration de fermeture dudit volume intérieur ;
-placer lesdites ceintures, dans leur configuration d'accès au volume intérieur, dans la position qu'elles doivent adopter une fois l'assemblage monté ;
-introduire lesdits crayons dans le volume intérieur desdites ceintures, selon une direction globalement perpendiculaire à l'axe longitudinal desdits crayons ;
-immobiliser lesdits crayons par rapport à chaque ceinture, au moyen de modules de maintien disposés dans le volume intérieur desdites ceintures ; et
-disposer lesdites ceintures dans la configuration de fermeture de leur volume intérieur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module de maintien est introduit dans le volume intérieur de chaque ceinture après une rangée correspondante de crayons de combustible.

L'invention a également pour objet un assemblage de combustible pour réacteur nucléaire apte à tre monté conformément au procédé tel que décrit ci-dessus, comportant des crayons de combustible disposés en faisceau et une ossature comprenant plusieurs ensembles de maintien des crayons, répartis sur la longueur de ces crayons, caractérisé en ce que chaque ensemble de maintien comprend une ceinture polygonale possédant une configuration d'accès à son volume intérieur et une configuration de fermeture du volume intérieur, chaque ensemble de maintien comprenant en outre des modules de maintien des crayons, propres à immobiliser les crayons par rapport à la ceinture et entre eux.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
-en coupe transversale, au moins chaque crayon central prend appui, en au moins quatre points, contre le ou les modules de maintien placés à sa périphérie ;
-la ceinture polygonale comprend des premier et second éléments complémentaires possédant chacun une extrémité ouverte ;
-les modules de maintien assurent le maintien des crayons de combustible par encliquetage élastique ;
-chaque rangée de crayons est maintenue au moyen d'un module de maintien correspondant ;
-chaque module de maintien comprend une plaque pourvue de plusieurs agrafes de maintien des crayons par encliquetage élastique ;
-chaque crayon est maintenu par encliquetage élastique au moyen d'une agrafe correspondante ;
-chaque crayon est maintenu par encliquetage élastique entre deux agrafes voisines ;
-les modules de maintien constituent des entretoises en appui mutuel et/ou en appui contre lesdits crayons, et délimitent des logements de réception des crayons ;
-chaque rangée de crayons est maintenue entre deux modules de maintien voisins ;
-chaque crayon prend appui en quatre points contre lesdits modules de maintien, lesdits quatre points étant disposés sur deux diamètres dudit crayon, perpendiculaires entre eux et inclinés d'environ 45 par rapport au plan des rangées de crayons ;
-chaque module de maintien comprend des éléments de maintien parallèles les uns aux autres, notamment de section carrée ;
-chaque module de maintien comprend une succession d'éléments de maintien de forme allongée, deux éléments de maintien successifs s'étendant perpendiculairement l'unà l'autre ;
chaque élément de maintien omporte deux cols d'extrémité, chacune des parois de chacun de ces cols d'extrémité étant en contact avec un crayon de combustible en deux points de celui-ci.

L'invention va tre décrite ci-dessous, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels :
-la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un assemblage de combustible pour réacteur nucléaire conforme à l'invention ;
-la figure 2A est une vue schématique suivant la ligne II-II à la figure 1, illustrant le montage de crayons de combustible dans un ensemble de maintien conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ;
-la figure 2B est une vue en perspective d'une agrafe dont est muni l'ensemble de maintien représenté à la figure 2A ;
-la figure 2C est une vue en perspective illustrant la fixation d'un crayon de combustible selon sa direction axiale ;
-la figure 2D est une vue en coupe à plus grande échelle, analogue à la figure 2A, illustrant les crayons de combustible immobilisés au sein de 1'ensemble de maintien ;
-la figure 3A et 3B sont des vues analogues respectivement aux figures 2B et 2D, illustrant un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
-la figure 4A est une vue en coupe, analogue à la figure 2A, illustrant le montage de crayons de combustible dans un ensemble de maintien conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ;
-la figure 4B est une vue en perspective illustrant une agrafe dont est pourvu l'ensemble de maintien représenté à la figure 4A ;
-la figure 4C est une vue en coupe à plus grande échelle, analogue à la figure 4A, représentant les crayons de combustible une fois immobilisés au sein de l'ensemble de maintien ;
-les figures 5A et 5B sont des vues analogues aux figures 4B et 4C, illustrant un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
-les figures 6A et 6B sont des vues analogues aux figures 4B et 4C, illustrant un cinquième mode de réalisation de l'invention ;
-les figures 7A et 7B sont des vues analogues aux figures 4B et 4C, illustrant un sixième mode de réalisation de l'invention et
-les figures 8A et 8B sont des vues analogues aux figures 4B et 4C, illustrant un septième mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 représente un assemblage de combustible d'un réacteur nucléaire, désigné dans son ensemble par la référence 2. Cet assemblage comprend des crayons de combustible 4 disposés parallèlement les uns aux autres de manière à former un faisceau. Des grilles d'extrémité 6 sont en outre rapportées aux deux extrémités axiales des crayons 4. Ces derniers sont étayés par des éléments de maintien, répartis de manière régulière sur la longueur de ces crayons. Ces éléments de maintien, qui sont désignés par la référence 8 sur cette figure 1, seront décrits plus en détail dans ce qui suit. Un certain nombre de tubes-guides 10, destinés de manière connue au passage de crayons absorbants, sont interposés au sein du faisceau de crayons 4.

Les tubes-guides sont fixés, à leurs deux extrémités, sur des embouts respectifs 12,14 assurant le maintien axial de l'assemblage combustible.

Les figures 2A à 2D illustrent une première variante de réalisation d'un ensemble de maintien 8 des crayons combustibles 4, ainsi que les différentes étapes permettant d'assujettir mutuellement ces crayons et cet ensemble de maintien.

L'ensemble de maintien conforme à cette première variante de réalisation de l'invention comprend une ceinture 16 formée par deux éléments complémentaires, à savoir une partie principale 16A et un couvercle 16B, tous deux en forme de U. Le fond de la partie principale 16A est désigné par la référence 16C, alors que ses parois latérales sont désignées par la référence 16D.

La figure 2A représente la ceinture 16 dans sa configuration d'accès à son volume intérieur, ce qui est permis du fait que la partie principale 16A et le couvercle 16B qui lui est complémentaire ne sont pas mutuellement assujettis.

La partie principale 16A de la ceinture 16 est destinée à recevoir des rangées R successives de crayons 4, dans lesquelles sont intercalés des tubes-guides 10 représentés à la figure 1. Le fond 16C de cette partie 16A est pourvu de bossettes 18 réalisées de manière connue et dont chacune est destinée à entrer en contact avec un crayon combustible 4. La partie centrale du couvercle 16B est en outre pourvue de moyens d'encliquetage élastique des crayons 4, qui seront décrits en détail dans ce qui suit.

L'ensemble de maintien comprend également des modules de maintien 20, dont chacun est destiné à immobiliser une rangée de crayons 4 par rapport à la ceinture 16, par encliquetage élastique. Ces modules permettent également d'immobiliser les crayons entre eux et contribuent à maintenir un espacement transversal constant entre ces crayons. Chaque module 20 de maintien comprend une plaque 22 destinée à tre interposée entre deux rangées successives de crayons 4. Cette plaque 22 est pourvue, à ses extrémités transversales en faisant référence à la direction principale des crayons 4, de deux rebords 23, dirigés à l'opposé du fond 16C de la partie principale 16A et dont la fonction sera explicitée dans ce qui suit.

La plaque 22 est en outre pourvue d'agrafes 24 destinées au maintien par encliquetage élastique des crayons 4. Chaque agrafe présente deux extrémités transversales 24A et 24B, ainsi qu'une saillie médiane 24C, dirigée à l'opposé de la plaque 22.

Un crayon peut tre fixé au moyen d'une unique agrafe dont la dimension axiale, en faisant référence à la direction principale des crayons, est sensiblement voisine de celle de la plaque 22. On peut également prévoir de réaliser, comme le montre en particulier la figure 2C, pour la fixation d'un unique crayon, plusieurs agrafes de mme profil transversal, dont la dimension axiale est plus faible et qui sont réparties le long de la plaque 22. Des bossettes 26, analogues à celles 18 ménagées sur le fond 16C, sont en outre formées sur la plaque 22, à l'opposé des agrafes de maintien 24.

La plaque 22 et les agrafes 24 sont liées les unes aux autres par un procédé mécanique ou par tout autre procédé, tel que par soudage.

Des entretoises 28 font en outre saillie à partir de la plaque 22 perpendiculairement à la direction principale de celle-ci, à l'opposé des bossettes 26.

On va maintenant décrire le montage des crayons 4 dans la ceinture 16, au moyen des modules de maintien 20.

On fixe tout d'abord, par encliquetage élastique, les crayons d'une première rangée R, dans les agrafes correspondantes 24 de la première plaque 221. Une fois cet encliquetage réalisé, chaque crayon 4 repose contre une agrafe correspondante en trois points de cette dernière, à savoir ses deux extrémités transversales 24A et 24B ainsi qu'un point médian correspondant à la saillie 24C. Puis, on amène le module de maintien 201 auquel est fixée cette première rangée Ri, contre le fond 16C de la partie principale 16A. Cette rangée de crayons est donc introduite dans le volume intérieur de la ceinture 16 selon une direction globalement perpendiculaire à l'axe longitudinal de ces crayons. Chaque crayon 4 prend alors appui contre une bossette 18 correspondante. De plus, les entretoises 28 prennent appui contre le fond 16C. Les rebords 23 dont est pourvue la plaque 22l sont fixés aux parois latérales 16D de la partie principale 16A par exemple par soudage. On peut aussi les fixer de manière amovible.

Puis, on insère une deuxième rangée R2 de crayons 4 dans les agrafes 24 de la plaque 222 d'un deuxième module de maintien 202. On déplace ensuite le tout de manière à faire entrer en contact les crayons de cette deuxième rangée avec les bossettes 26 dont est munie la première plaque 22, 1
On réitère ensuite cette opération avec 1'ensemble des rangées R de crayons combustibles 4. La rangée supérieure R" est maintenue par encliquetage élastique au moyen d'agrafes dont est munie la partie centrale du couvercle 16B, qui sont analogues à celles 24 équipant chaque plaque 22.

Enfin, il s'agit d'assujettir mutuellement le fond 16A au couvercle 16B, de manière à former la ceinture 16. Ceci est réalisé par exemple par rivetage ou soudage des extrémités en regard des parois latérales de ce fond 16A et du couvercle 16B.

Les modules de maintien 20 sont indépendants de la ceinture 16 et sont fixés à celle-ci, par exemple de manière amovible.

La fixation des tubes-guides 10 est assurée au moyen d'agrafes 30 de forme particulière, comportant deux branches 32 faisant saillie à partir de chaque plaque 22, et présentant une courbure analogue à celle de ces tubes-guides 10. Une fois effectué le maintien des crayons 4 dans la ceinture 16, chacun de ces crayons prend appui transversalement en quatre points, à savoir au niveau des trois points de contact 24A, 24B, 24C avec l'agrafe 24, ainsi qu'au niveau de chaque bossette 18 ou 26.

On a seulement fait référence dans ce qui précède à la fixation des crayons 4 sur un unique ensemble de maintien. En vue de la réalisation de l'assemblage combustible conforme à l'invention, il s'agit tout d'abord de placer les parties principales 16A dans la position qu'elles doivent adopter une fois l'assemblage formé, puis d'insérer simultanément chaque rangée de crayons dans ces parties principales. Les couvercles 16B, complémentaires de chacune des parties 16A, sont alors assujettis à ces derniers.

Les figures 3A et 3B illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de maintien 108 des crayons 4 comprend une ceinture 116, globalement analogue à celle 16 des figures précédentes, et des modules de maintien successifs 120. Chacun d'eux est formé d'une plaque 122 analogue à celle 22 de la figure précédente, chaque plaque 122 étant pourvue d'agrafes 124 de maintien des crayons 4 par encliquetage élastique. En coupe transversale, chaque agrafe 124 est analogue, dans sa partie médiane, à l'agrafe 24 décrite en référence à la figure précédente. Elle comporte en outre un retour 131 dirigé vers l'agrafe qui lui est immédiatement voisine, selon un premier sens. De plus, chaque agrafe 124 est pourvue, à son extrémité opposée au retour 131, d'une saillie 132 s'étendant en direction de l'agrafe qui lui est immédiatement voisine, dans l'autre sens.

Ainsi, une fois 1'encliquetage élastique des crayons effectué, chacun de ceux-ci possède quatre points à savoir ceux 124A, 124B et 124C analogues à ceux de l'agrafe 24 précédemment décrite, ainsi qu'un point de contact supplémentaire 124D conféré par le retour 131 de l'agrafe immédiatement voisine. De plus, la saillie 132 de chaque agrafe prend appui contre l'agrafe immédiatement voisine, ce qui garantit à cette dernière une résistance mécanique accrue.

La fixation des crayons 4 au sein de chaque module de maintien 120, ainsi que leur disposition au sein de la ceinture 116, sont identiques à celles décrites en référence aux figures précédentes. Il est à noter que le fond 116A et les plaques 122 sont dépourvus de bossettes, le quatrième point d'appui des crayons étant procuré par le retour 131 de chaque agrafe 124.

Les figures 4A à 4C illustrent un troisième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de maintien 208 des crayons 4 comprend une ceinture 216 et des modules de maintien successifs 220, dont chacun est formé d'une plaque 222 analogue à celles 22,122 des figures précédentes, chaque plaque 222 étant pourvue d'agrafes 224 de maintien des crayons 4 par encliquetage élastique. Ces agrafes 224 possèdent une forme allongée et s'étendent de façon perpendiculaire à la plaque 222, à l'opposé des rebords 223 dont est pourvue cette dernière.

Comme le montre notamment la figure 4A, chaque agrafe 224 comprend deux portions d'extrémité renflées, dont l'une 232A est adjacente à la plaque 222 et l'autre 232B est opposée à cette plaque. Ces deux extrémités 232A et 232B sont séparées par un col 233 dont les parois possèdent un rayon de courbure inférieur au rayon d'un crayon combustible 4. De la sorte, lorsqu'un crayon est disposé au voisinage de ce col 233, il est en appui contre l'agrafe au niveau de deux points 224A, 224B.

Cet appui ponctuel double est plus avantageux qu'un contact linéaire s'opérant sur 1'ensemble du col 233, puisque cet agencement permet de réduire la surface de contact entre le crayon et l'agrafe, ce qui contribue à limiter les échauffements subis par les crayons.

Comme dans le cas des agrafes 24,124 décrites dans ce qui précède, chaque agrafe 224 peut tre formée d'un unique élément présentant des dimensions axiales voisines de celle de la plaque 222, ou bien encore de plusieurs éléments espacés les uns des autres, disposés le long de cette plaque 222.

On va maintenant décrire le montage des crayons 4 dans la ceinture 216, au moyen des modules de maintien 220.

Il est à noter que les parois latérales de la partie principale 216A et du couvercle 216B, destinés à former la ceinture 216, sont pourvues de bossettes 218 analogues à celles 18 décrites précédemment. En revanche, le fond 216C de cette partie principale 216A et la partie médiane de ce couvercle 216B sont dépourvus de telles bossettes.

En vue du montage des crayons, il s'agit tout d'abord de disposer, sur le fond de la partie principale 216A, des agrafes 224 analogues à celles équipant le module de maintien 220. Ces agrafes sont fixées au fond par exemple par soudage. Puis, on fixe par encliquetage élastique une première rangée R1 de crayons 4, chacun de ces derniers étant disposé entre deux agrafes 224 voisines.

On rapporte ensuite contre la face des agrafes 224, opposée à l'âme du fond 216A, une plaque nue 222', à savoir dépourvue d'agrafe 224. Cette plaque 222'est fixée aux parois latérales 216D de la partie principale 216A, par exemple par soudage.

On dispose alors une deuxième rangée de crayons 4 contre la plaque nue 222', puis on rapporte un premier module de maintien 220 au-dessus de cette rangée. Les crayons se trouvent alors fixés à ce module par encliquetage élastique.

On réitère ensuite l'opération avec l'ensemble des rangées des crayons combustibles 4. La rangée supérieure est maintenue au moyen d'agrafes supplémentaires 224 dont est munie la partie médiane du couvercle 216B. Puis, on rapporte le couvercle 216B que l'on assujettit au fond 216A, de manière à former la ceinture 216.

Le maintien des tubes-guides 10 est assuré au moyen d'agrafes 230 dont la largeur est inférieure à celle des agrafes 224, étant entendu que le rayon de ce tube-guide 10 est supérieur à celui des crayons 4. Une fois positionné dans la ceinture, chacun des crayons centraux prend appui, en coupe transversale, en quatre points contre les agrafes 224, à savoir au niveau des deux points d'appui 224A, 224B que leur confère chacune de celle-ci. On entend, par crayon central, tout crayon qui n'est pas adjacent à un tube-guide et qui n'est pas disposé contre les parois latérales de la partie principale 216A ou du couvercle 216B. Les crayons adjacents à un tube-guide s'appuient en trois points, à savoir en un point sur l'agrafe 230 les séparant du tube-guide considéré, et en deux points sur l'agrafe 224 les séparant d'un crayon voisin. Les crayons disposés contre les parois latérales de la partie principale 216A et du couvercle 216B s'appuient également en trois points, à savoir un point au niveau de la bossette 218 et deux points au niveau de l'agrafe 224.

En variante de ce montage, on peut faire appel à un module de maintien supplémentaire remplaçant les agrafes 224 reposant contre l'âme du fond 216A et la plaque nue 222'.

Les figures 5A et 5B illustrent un quatrième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de maintien 308 des crayons 4 comprend des modules de maintien 320 qui, contrairement aux modes de réalisation des figures précédentes, sont formés d'écarteurs principaux 321 successifs qui s'étendent selon des dimensions transversales nettement inférieures à celles d'une rangée de crayons.

Chaque écarteur principal 321 possède une forme allongée et comprend trois cols successifs 334A, 334B, 334C définissant quatre portions renflées, disposées de part et d'autre de chacun de ces cols et désignées respectivement par les références 336A, 336B, 336C et 336D.

Chaque col présente deux parois disposées de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'élément.

Chacune des parois des cols d'extrémité 334A, 334C est destinée à entrer en contact avec un crayon combustible 4, alors que chaque paroi du col médian 334B est destinée à étayer l'une des portions renflées d'extrémité 336A, 336D d'un autre écarteur principal 321 disposé perpendiculairement, comme cela sera décrit dans ce qui suit.

Il est à noter que les cols d'extrémité 334A, 334C des écarteurs 321, destinés à entrer en contact avec les crayons de combustible, possèdent un rayon de courbure inférieur au rayon de ces crayons. Ainsi, une fois 1'ensemble en place, les parois de chaque col sont en contact, en deux points avec chacun des crayons qui leur sont adjacents.

On va maintenant décrire le montage des crayons 4 dans la ceinture 316, au moyen des modules de maintien 320 formés par les écarteurs principaux 321.

Il s'agit tout d'abord de fixer, par exemple par rivetage, des écarteurs auxiliaires 322 sur le fond 316C de la partie principale 316A de la ceinture 316. Ces écarteurs auxiliaires sont de forme allongée et possèdent une longueur voisine de la moitié de celle des écarteurs principaux 321. Ces écarteurs auxiliaires 322 comprennent un unique col 338 définissant des portions renflées d'extrémité 340.

Il convient de placer deux écarteurs auxiliaires 322 successifs à une distance telle que deux crayons d'une première rangée R1 puissent tre intercalés entre ces deux écarteurs, en ménageant un espace permettant l'insertion, en largeur, d'un écarteur principal 321. La première rangée R1 de crayons est alors maintenue entre un écarteur principal 321 et un écarteur auxiliaire 322.

Puis, on place au-dessus de la première rangée R, de crayons 4 une rangée d'écarteurs principaux 321, parallèlement à la direction principale de cette rangée R1, c'est-à-dire horizontalement sur la figure 5B. On dispose ensuite une deuxième rangée R2 de crayons 4 au-dessus de ces écarteurs 321 horizontaux. Puis, on insère entre les espaces laissés libres entre deux crayons successifs de la seconde rangée R2, des écarteurs principaux supplémentaires, perpendiculairement à la direction principale des rangées de crayons, c'est-à-dire verticalement sur la figure 5B. On assujettit un écarteur auxiliaire 322', analogue à ceux reposant sur le fond 316C, contre l'une des parois latérales 316D. On réitère ensuite l'opération avec l'ensemble des rangées R de crayons combustibles 4. La partie médiane du couvercle est munie d'écarteurs auxiliaires non représentés, analogues à ceux 322, permettant la fixation de la dernière rangée de crayons combustibles.

L'assujettissement mutuel de deux écarteurs principaux 321 adjacents est amélioré grâce à des tétons d'extrémité 342 dont sont pourvus ces écarteurs, coopérant avec une rainure correspondante ménagée dans les parois du col médian 334B.

Il est à noter que les écarteurs destinés à tre placés au contact d'un tube-guide possèdent des dimensions transversales restreintes.

Une fois l'assemblage de combustible réalisé, les crayons qui ne sont pas disposés à la périphérie de la ceinture 316 reposent, en huit points de contact, contre les écarteurs principaux 321 qui en assurent le maintien par encliquetage élastique. En effet, quatre de ces écarteurs 321 sont disposés à la périphérie d'un crayon donné, et entrent en contact avec ce dernier en deux points, par une paroi de l'un de leurs cols d'extrémité. Chacun de ces crayons est donc reçu dans un logement 350 formé par ces écarteurs principaux périphériques.

En ce qui concerne les crayons agencés sur la périphérie intérieure de la ceinture, ils sont maintenus en six ou sept points, à savoir par l'intermédiaire d'un ou deux écarteurs principaux 321, d'un écarteur auxiliaire 322 et d'une ou deux bossettes 318 ménagées à la périphérie de cette ceinture 316.

Chaque module de maintien 320, relatif aune rangée donnée de crayons, comprend une succession d'écarteurs principaux 321, deux écarteurs successifs s'étendant perpendiculairement l'un à l'autre.

Les figures 6A et 6B illustrent un cinquième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de maintien 408 comprend, outre une ceinture 416, des modules de maintien 420 qui sont formés d'éléments de maintien 421. Le profil transversal de chacun de ces éléments de maintien 421 est sensiblement carré, chaque côté étant pourvu d'une arte 421A, dirigée suivant une diagonale et faisant saillie vers l'extérieur de l'élément.

La périphérie intérieure de la partie principale 416A et du couvercle 416B est munie de bossettes 418, sur chacune desquelles est destiné à venir en appui un crayon correspondant. Deux bossettes successives sont séparées par une saillie 425 de profil sensiblement triangulaire.

En vue du montage, on dispose tout d'abord la première rangée R1 de crayons sur chacune des bossettes 418. Chaque crayon est alors maintenu latéralement entre deux saillies 425.

On place ensuite une première rangée d'éléments de maintien 421, de sorte que leurs diagonales s'étendent respectivement de manière à peu près parallèle et à peu près perpendiculaire à la rangée de crayons R1. On met ensuite en place une deuxième rangée R2 de crayons, puis une deuxième rangée d'éléments de maintien 421. Les éléments de maintien destinés à venir en contact ave quatre éléments de maintien 420 disposés à sa périphérie. Ces points d'appui sont placés sur des diamètres D, D'du crayon, qui sont perpendiculaires entre eux et inclinés d'environ 45 par rapport au plan P de la rangée de crayons. Chaque crayon est reçu dans un logement 450 formé par ces éléments de maintien périphériques.

En ce qui concerne les crayons en contact avec cette ceinture, ils se trouvent en appui en cinq points, sur un ou deux éléments de maintien 421, deux saillies 425 et une ou deux bossettes 418. Les éléments 421 assurent un maintien des crayons 4 par écartement.

Chaque module de maintien 420 comprend une succession d'éléments de maintien 421 s'étendant parallèlement les uns aux autres.

Les figures 7A et 7B illustrent un sixième mode de réalisation. L'ensemble de maintien 508 comprend une ceinture 516 ainsi que des modules de maintien 520. Les parois de la partie principale 516A et du couvercle non représenté, qui forment la ceinture 516, présentent un profil ondulé, de manière à définir un alvéole 517 pour la réception d'un crayon combustible 4 correspondant. Chaque alvéole 517 est recourbé et possède un rayon de courbure inférieur à celui des crayons 4, de sorte que chaque crayon repose, au sein de son alvéole, en deux points 517A, 517B.

Chaque module de maintien 520 présente une forme allongée et s'étend, de façon monobloc, sur toute la largeur des rangées
R de crayons 4. Chaque module 520 présente deux parois ondulées définissant une succession de portions renflées 521 et de cols 522, un crayon combustible 4 correspondant étant destinéà reposer au niveau d'un col 522 correspondant. De manière analogue aux alvéoles 517, les parois des cols 522 possèdent un rayon de courbure inférieur au rayon des crayons 4, de sorte que ces derniers reposent en deux points 522A, 522B d'un col correspondant. Certaines des portions renflées 521 sont étayées au moyen d'un raidisseur 524.

En vue du montage des crayons 4 au sein de la ceinture 516, on dispose tout d'abord une première rangée Ri de crayons sur le fond 516C de la partie principale 516A, puis on place un premier module de maintien 520 que l'on assujettit aux parois latérales 516D par soudage ou déformation mécanique. Puis, on met en place une deuxième rangée de crayons au-dessus de laquelle on rapporte un deuxième module de maintien 520. Cette opération est réitérée avec l'ensemble des rangées de crayons, puis le couvercle est fixé à la partie principale 516A, de manière à former la ceinture 516.

Chaque module de maintien 520 peut posséder des dimensions axiales, en faisant référence aux crayons, analogues à celles de la ceinture 516. On peut également envisager d'utiliser plusieurs modules de maintien de dimensions axiales plus faibles, disposés les uns derrières les autres.

Une fois l'assemblage combustible réalisé, chaque crayon 4 repose en quatre points d'appui, qui sont soit tous conférés par les modules de maintien 520, soit permis à la fois par un module de maintien 520 et les parois de la ceinture 516. Les quatre crayons disposés dans les coins de la ceinture disposent seulement de trois points d'appui, dont deux sont conférés par la ceinture elle-meme et le troisième par l'un des modules de maintien 520. Chaque crayon central est reçu dans un logement 550 formé par deux modules de maintien voisins.

Les figures 8A et 8B illustrent un septième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de maintien 608 comprend une ceinture 616 ainsi que des modules de maintien 620.

Chaque module de maintien 620 possède une forme allongée, symétrique par rapport à son axe principal. Il définit une succession de portions 621 de grande section et 622 de faible section. Chaque portion 621 de grande section présente un talon 623 d'extrémité destiné à entrer en contact avec un talon correspondant d'un module de maintien voisin. Deux saillies 625 s'étendent en outre de part et d'autre de ce talon 623, et sont destinées chacune à entrer en contact avec un crayon correspondant. Les portions 621 de grande section peuvent tre étayées au moyen de nervures non représentées, alors que les portions 622 de faible section sont pourvues d'ailettes 626 de brassage du fluide, faisant saillie axialement à partir du module de maintien.

En vue du montage du crayon, la partie principale 616A de la ceinture est munie, au niveau de son fond 616C, d'un doublefond 627 préformé, définissant des alvéoles 628 de réception d'un crayon correspondant. Les parois de chaque alvéole présentent deux saillies 629 destinées à entrer en contact avec un crayon.

Le montage consiste tout d'abord à disposer une première rangée de crayons sur le double-fond 627, puis à rapporter, audessus de cette première rangée, un premier module de maintien 620, qui est assujetti aux parois latérales de la partie principale 616A, par exemple par soudage ou déformation mécanique. On dispose alors une seconde rangée de crayons, puis un module de maintien supplémentaire. Cette opération est répétée pour l'ensemble des rangées de crayons. Puis, on rapporte le couvercle non représenté, dont l'âme est pourvue d'un double-fond analogue à celui 627 équipant le fond 616C.

Une fois l'assemblage de combustible réalisé, chaque crayon 4 repose en quatre points d'appui, qui sont soit tous conférés par les deux modules de maintien disposés de part et d'autre de ce crayon, soit par un des double-fonds 627 et un module de maintien d'extrémité. Chaque crayon est reçu dans un logement 650 formé par deux modules de maintien voisins. Comme dans le cas du module de maintien 520 décrit en référence aux figures précédentes, le module 620 peut présenter des dimensions axiales qui soient voisines de celles de la ceinture 616, ou qui soient nettement inférieures.

Dans l'ensemble des exemples décrits et représentés, on a fait allusion à des montages faisant intervenir une partie principale de la ceinture dont le fond est disposé horizontalement et qui reçoit des rangées successives de crayons s'étendant également de façon horizontale. On peut aussi, par exemple, placer ce fond de manière inclinée et disposer des rangées de crayons horizontales.

L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés. En effet, les ensembles de maintien équipant l'assemblage de combustible conforme à l'invention assurent un montage des crayons de combustible qui n'implique ni mise en tension axiale, ni tirage de ces derniers. Ce montage se révèle en outre nettement moins long que celui inhérent aux assemblages de combustibles de l'art antérieur

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de montage d'un assemblage de combustible pour réacteur nucléaire, ledit assemblage comportant des crayons de combustible (4) disposés en faisceau et une ossature comprenant plusieurs ensembles de maintien (8 ; 108 ; 208 ; 308 ; 408 ; 508 ; 608) desdits crayons, répartis sur la longueur de ces crayons, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant S :

-disposer des ceintures polygonales (16 ; ; 216 ; 316 ; 416 ; 516 ; 616), dont chacune appartient à un desdits ensembles de maintien et possède une configuration d'accès à son volume intérieur et une configuration de fermeture dudit volume intérieur ;

-placer lesdites ceintures, dans leur configuration d'accès au volume intérieur, dans la position qu'elles doivent adopter une fois l'assemblage monté ;

-introduire lesdits crayons dans le volume intérieur desdites ceintures, selon une direction globalement perpendiculaire à l'axe longitudinal desdits crayons ;

-immobiliser lesdits crayons par rapport à chaque ceinture, au moyen de modules de maintien (20 ; 120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520 ; 620) disposés dans le volume intérieur desdites ceintures ; et

-disposer lesdites ceintures dans la configuration de fermeture de leur volume intérieur.

2. Procédé de montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque module de maintien (20 ; 120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520 ; 620) est introduit dans le volume intérieur de chaque ceinture (16 ; 116 ; 216 ; 316 ; 416 ; 516 ; 616) après une rangée (R) correspondante de crayons de combustible (4).

3. Assemblage de combustible pour réacteur nucléaire, apte à tre monté conformément au procédé selon lune des revendications 1 ou 2, comportant des crayons de combustible (4) disposés en faisceau et une ossature comprenant plusieurs ensembles de maintien (8 ; 108 ; 208 ; 308 ; 408 ; 508 ; 608) desdits crayons, répartis sur la longueur de ces crayons, caractérisé en ce que chaque ensemble de maintien comprend une ceinture polygonale (16 ; 116 ; 216 ; 316 ; 416 ; 516 ; 616) possédant une configuration d'accès à son volume intérieur et une configuration de fermeture dudit volume intérieur, chaque ensemble de maintien comprenant en outre des modules de maintien (20 ; 120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520 ; 620) des crayons, propres à immobiliser lesdits crayons par rapport à la ceinture et entre eux.

4. Assemblage de combustible suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, en coupe transversale, au moins chaque crayon central (4) prend appui, en au moins quatre points, contre le ou les modules de maintien (20 ; 120 ; 220 ; ; 420 ; 520 ; 620) placés à sa périphérie.

5. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite ceinture polygonale (16 ; 116 ; 216 ; 316 ; 416 ; 516 ; 616) comprend des premier (16A) et second (16B) éléments complémentaires possédant chacun une extrémité ouverte.

6. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits modules de maintien (20 ; 120 ; 220) assurent le maintien des crayons de combustible (4) par encliquetage élastique.

7. Assemblage de combustible suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chaque rangée (R) de crayons (4) est maintenue au moyen d'un module de maintien (20 ; 120 ; 220) correspondant.

8. Assemblage de combustible suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque module de maintien (20 ; 120 ; 220) comprend une plaque (22 ; 122 ; 222) pourvue de plusieurs agrafes (24 ; 124 ; 224) de maintien des crayons par encliquetage élastique.

9. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque crayon est maintenu par encliquetage élastique au moyen d'une agrafe ; 124) correspondante.

10. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque crayon est maintenu par encliquetage élastique entre deux agrafes (224) voisines.

11. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits modules de maintien (320 ; 420 ; 520 ; 620) constituent des entretoises en appui mutuel et/ou en appui contre lesdits crayons, et délimitent des logements (350 ; 450 ; 550 ; 650) de réception des crayons.

12. Assemblage de combustible suivant la revendication 11, caractérisé en ce que chaque rangée de crayons est maintenue entre deux modules de maintien (320 ; 420 ; 520 ; 620) voisins.

13. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que chaque crayon prend appui en quatre points contre lesdits modules de maintien (420 ; 520 ; 620), lesdits quatre points étant disposés sur deux diamètres dudit crayon, perpendiculaires entre eux et inclinés d'environ 45 par rapport au plan des rangées de crayons.

14. Assemblage de combustible suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que chaque module de maintien (420) comprend des éléments de maintien (421) parallèles les uns aux autres, notamment de section carrée.

15. Assemblage de combustible suivant la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que chaque module de maintien (320) comprend une succession d'éléments de maintien (321) de forme allongée, deux éléments de maintien successifs s'étendant perpendiculairement l'un à l'autre.

16. Assemblage de combustible suivant la revendication 15, caractérisé en ce que chaque élément de maintien (321) comporte deux cols d'extrémité (334A, 334C), chacune des parois de chacun de ces cols d'extrémité étant en contact avec un crayon de combustible en deux points de celui-ci.