FR2907960A1

FR2907960A1 - Assemblage combustible nucleaire.

Info

Publication number: FR2907960A1
Application number: FR0758553A
Authority: FR
Inventors: Patrick A Hellandbrand; Richard P Broders
Original assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2008-05-02
Also published as: US7668280B2; US20080137799A1

Abstract

Assemblage combustible nucléaire ayant un tube d'instrumentation (10) ayant un insert qui centre l'instrumentation dans le noyau tout en permettant le gonflage ou la soudure de la paroi de tube d'instrumentation à une sangle de grille pour obtenir une connexion rigide entre elles à toute hauteur le long du tube d'instrumentation.

Description

1 B07-3808FR Au nom de société dite : WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY LLC

Assemblage combustible nucléaire Invention de : HELLANDBRAND Patrick A. BRODERS Richard P. Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 1 novembre 2006 sous le n 11/591.328 2907960 2 Assemblage combustible nucléaire La présente invention concerne en général des assemblages combustibles de réacteur nucléaire et plus particulièrement des doigts de gant pour instruments d'assemblage combustible nucléaire pour réacteur à eau sous pression. Un réacteur à eau sous pression typique comprend une cuve de réacteur qui contient du combustible nucléaire, un réfrigérant, habituellement une solution à base d'eau, qui est chauffé par le combustible nucléaire, et des moyens pour contrôler et commander la réaction nucléaire. La cuve de réacteur est cylindrique, et est pourvue d'un fond hémisphérique et d'un haut hémisphérique qui est amovible. La solution réfrigérante d'eau chaude est convoyée depuis et renvoyée à la cuve par un système de refroidissement de réacteur qui comprend une ou plusieurs boucles de réfrigérant de réacteur (habituellement trois ou quatre boucles, selon la capacité de génération d'énergie du réacteur). Chaque boucle comprend un tuyau pour convoyer l'eau chaude de la cuve de réacteur à un générateur de vapeur, un tuyau pour ramener l'eau du générateur de vapeur à la cuve de réacteur, et une pompe. Le générateur de vapeur est essentiellement un échangeur de chaleur qui transfère la chaleur du système de refroidissement du réacteur à de l'eau venant d'une source qui est isolée du système de refroidissement du réacteur ; la vapeur qui en résulte est convoyée vers une turbine pour générer de l'électricité. Pendant le fonctionnement du réacteur, l'eau dans la cuve et le système de refroidissement est maintenue à une haute pression pour l'empêcher de bouillir quand elle est chauffée par le combustible nucléaire. Le Combustible nucléaire est fourni au réacteur sous la forme d'un certain nombre d'assemblages combustibles, qui sont supportés dans un noyau de réacteur par plaques de support de noyau s'étendant transversalement inférieure et supérieure. Les conceptions conventionnelles des assemblages combustibles comprennent une pluralité de barres de combustible et commandent des doigts de gant de guidage de barre qui sont des tubes creux maintenus dans un réseau organisé par des grilles espacées le long de la longueur de l'assemblage combustible et fixé sur des doigts de gant de guidage des barres de commande. Les doigts de gant de guidage sont des éléments structurels qui fournissent aussi des canaux pour des barres d'absorption de neutrons, des barres de poison consommable ou des assemblages de source de neutron qui sont tous des véhicules pour commander la réactivité du réacteur. Des 2907960 3 buses supérieure et inférieure sur leurs extrémités opposées sont fixées sur les doigts de gant de guidage ; formant ainsi un assemblage combustible d'un seul bloc. Les grilles, comme cela est connu dans l'art connexe, sont utilisées pour maintenir précisément l'espace entre les barres de combustible dans le noyau du 5 réacteur, résister à la vibration des barres, fournir un support latéral pour les barres de combustible et, sur une certaine étendue, restreindre verticalement le mouvement longitudinal des barres. Un type de conception de grille conventionnelle comprend une pluralité de sangles entremêlées qui forment ensemble une configuration en forme de réseau carré régulier ayant une pluralité de cellules grossièrement carrées 10 qui acceptent individuellement les barres de combustible en elles. Selon la configuration des doigts de gant de guidage de barre de commande, les doigts de gant de commande peuvent soit être reçus dans des cellules qui sont dimensionnées comme celles qui reçoivent les barres de combustible, soit peuvent être reçus dans des cellules de doigts de gant relativement plus grandes définies dans les sangles 15 entremêlées. Habituellement au moins un tube d'instrumentation est fourni qui s'étend à travers au moins une cellule, habituellement la cellule centrale, dans chaque sangle et est piégé entre les buses supérieure et inférieure. Le tube d'instrumentation, comme les doigts de gant de guidage des barres de commandes, est fixé sur chacune des cellules de grille à travers lesquelles il passe par une connexion mécanique formée 20 par gonflement ou soudure. Un certain nombre d'instruments de mesure sont employés dans le noyau de réacteur pour favoriser la sécurité et pour permettre une commande correcte de la réaction nucléaire. Parmi d'autres instruments, les détecteurs de flux de neutrons sont positionnés fixement dans les tubes d'instrumentation dans le noyau pour ce besoin. Pour une lecture correcte du flux 25 correct d'activité des neutrons dans la région de l'assemblage combustible correspondant il est important que les détecteurs de flux soient positionnés centralement autour de l'axe longitudinal du tube d'instrumentation. Le centrage de l'instrumentation dans le noyau est nécessaire pour assurer que les réponses du détecteur sont cohérentes d'emplacement à emplacement dans le noyau. Une 30 conception de tube d'instrumentation existante est illustrée sur la figure 1. La figure 1 montre le tube d'instrumentation 10 s'étendant entre la buse supérieure 12 et la buse inférieure 14. Une instrumentation dans le noyau 16 s'étend à travers l'intérieur du tube d'instrumentation 10 entre la buse supérieure 12 et la buse inférieure 14. Des dépressions 18 formées en pinçant le tube d'instrumentation en un certain nombre de 2907960 4 points opposés diamétralement autour de sa circonférence, centrent l'instrumentation dans le noyau 16 dans le tube 10. Habituellement les dépressions sont placées à un certain nombre de hauteurs le long du tube d'instrumentation 10, avec des dépressions successives tournées de 90 degrés comme montré sur la coupe du tube 5 d'instrumentation 10 montrée sur la figure 2. Néanmoins les dépressions empêchent le gonflement du tube d'instrumentation vers une grille d'espacement aux hauteurs des dépressions et sont aussi limitées dans leur capacité à centrer une instrumentation dans le noyau de plus petit diamètre extérieur dans le tube d'instrumentation.

10 Les objets précédents sont obtenus par un assemblage combustible nucléaire amélioré comportant une buse supérieure, une buse inférieure et une pluralité de doigts de gant de guidage des barres de commande allongé fixés respectivement en une première extrémité à la buse supérieure et en une seconde extrémité à la buse inférieure. Une pluralité de barres de combustible allongées supportant le matériau 15 fissile dedans s'étendent parallèles aux doigts de gant de guidage des barres de commande, entre la buse supérieure et la buse inférieure. Une pluralité de grilles transversales sont agencées dans un réseau en tandem espacé entre la buse supérieure et la buse inférieure. Les grilles forment respectivement un treillis pour supporter ainsi les barres de combustible dans un réseau espacé ordonné. Les grilles sont fixées 20 sur et sont supportées axialement par les doigts de gant de guidage des barres de commande. Au moins un tube d'instrumentation allongé s'étend et est piégé entre la buse supérieure et la buse inférieure. Les doigts de gant de guidage des barres de commande, les barres de combustible et le tube d'instrumentation ont des axes parallèles s'étendant le long de leur dimension allongée. Le tube d'instrumentation est 25 adapté pour recevoir une instrumentation dans le noyau qui s'étend le long d'une longueur axiale substantielle du tube d'instrumentation. L'instrumentation dans le noyau reste fixée pendant le fonctionnement du réacteur. Un insert de tube d'instrumentation s'étend dans et sensiblement le long de la dimension allongée du tube d'instrumentation. L'insert a un diamètre intérieur le plus étroit en une pluralité 30 d'emplacements axiaux le long de la longueur de l'insert qui s'approchent du diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau de façon à maintenir l'instrumentation dans le noyau centrée dans le tube d'instrumentation. Le diamètre intérieur le plus étroit est supporté à une distance fixe d'un diamètre intérieur du tube d'instrumentation en des emplacements segmentés espacés le long de l'intérieur du 2907960 5 tube d'instrumentation. L'insert peut être adapté pour centrer l'instrumentation dans le noyau avec le diamètre extérieur pratique le plus petit sans augmenter sensiblement la section transversale de capture de neutron du tube d'instrumentation. Dans un mode de réalisation l'insert est un ressort spiral qui a un diamètre 5 extérieur qui correspond étroitement au diamètre intérieur du tube d'instrumentation et un diamètre intérieur qui correspond sensiblement étroitement au diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau. De préférence, le ressort a un pas fermé à chaque extrémité et un pas approprié pour empêcher l'usure de l'instrument dans le noyau, par exemple, un pas d'approximativement 1" (2,54 cm), dans un région 10 intermédiaire sous et au-dessus des deux parties d'extrémité du ressort. Dans un autre mode de réalisation, le diamètre intérieur du ressort circonscrit le diamètre extérieur d'un tube de doigts de gant pour instruments qui a un diamètre intérieur qui correspond sensiblement au diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau. Le tube de doigts de gant pour instruments s'étend dans le ressort s'étendant sur la 15 longueur du tube d'instrumentation. Dans un autre mode de réalisation le doigt de gant pour instruments est évasé vers l'extérieur à son extrémité inférieure vers la paroi du tube d'instrumentation pour retenir le ressort entre le doigt de gant pour instruments et le tube d'instrumentation.

2907960 6 Dans un autre mode de réalisation l'insert a une section transversale ovale en une pluralité d'emplacements le long de sa dimension axiale. Le diamètre extérieur majeur de la section transversale ovale approxime le diamètre intérieur du tube d'instrumentation et le diamètre intérieur mineur de la section transversale ovale 5 approxime le diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau. De préférence, la section transversale ovale est tournée par rapport à l'axe du tube d'instrumentation à différentes hauteurs le long de la longueur axiale du tube d'instrumentation. De préférence, la rotation est de 90 degrés entre des sections transversales adjacentes ovales.

10 Une meilleure compréhension de l'invention sera obtenue grâce à la description suivante des modes de réalisation préférés en liaison avec les dessins attenants dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un tube d'instrumentation de l'art antérieur supporté entre la buse supérieure et la buse inférieure d'un assemblage combustible 15 de réacteur à eau sous pression ; la figure 2 est une vue en coupe de la figure 1 prise à une hauteur au-dessus de deux paires de dépressions ; la figure 3 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un assemblage combustible dans lequel est incorporé le mode de réalisation préféré du tube 20 d'instrument de la présente invention, l'ensemble étant illustré sous une forme verticalement raccourcie, dont des parties sont ôtées pour plus de clarté ; la figure 4 est une vue en coupe d'un tube d'instrumentation d'un mode de réalisation de cette invention piégé entre une section de la buse supérieure et de la buse inférieure d'un assemblage combustible de réacteur à eau sous pression ; 25 la figure 5 est une vue en coupe de la figure 4 prise approximativement le long de la section médiane du tube d'instrumentation ; la figure 6 est une vue en coupe d'un tube d'instrumentation piégé entre la buse supérieure et la buse inférieure illustrant un second mode de réalisation de cette invention ; 30 la figure 7 est une vue en coupe de la figure 6 prise approximativement à mi- plan le long de la longueur longitudinale du tube d'instrumentation ; et les figures 8a, 8b et 8c sont des vues schématiques d'un troisième mode de réalisation du tube d'instrumentation de cette invention.

2907960 7 En se référant maintenant aux dessins et particulièrement à la figure 3, il est montré une vue en élévation d'un assemblage combustible de réacteur nucléaire, représenté sous une forme verticalement raccourcie et étant globalement désigné par le numéro de référence 20. L'assemblage combustible 20 est du type utilisé dans un 5 réacteur à eau sous pression et a un squelette structurel qui, à son extrémité inférieure, comprend une buse inférieure 14. La buse inférieure 14 supporte l'assemblage combustible 20 sur une plaque de support de noyau inférieure 22 dans la région de noyau du réacteur nucléaire (non montré). En plus de la buse inférieure 14, le squelette structurel de l'assemblage combustible 20 comprend aussi une buse 10 supérieure 12 à son extrémité supérieure et un certain nombre de tubes de guidages ou doigts de gant 24, qui s'étendent longitudinalement entre les buses inférieure et supérieure 14 et 12 et aux extrémités opposée sont fixées rigidement dessus. L'assemblage combustible 20 comprend en outre une pluralité de grilles 26 transversales, qui sont espacées axialement le long des, et montées sur les, tubes de 15 doigts de gant de guidage 24 et un réseau organisé de barres de combustibles 28 allongées espacées transversalement et supportées par les grilles 26. De même, l'assemblage combustible 20 comprend un tube d'instrumentation 10 situé dans le centre de celui-ci, qui s'étend et est piégé entre les buses inférieure et supérieure 14 et 12. Avec un tel agencement de parties l'assemblage combustible 20 forme une unité 20 d'un seul bloc pouvant être maniée de manière pratique sans endommager les parties assemblées. Comme mentionné ci-dessus, les barres de combustible 28 dans le réseau montré dans l'assemblage 20 sont maintenues en relation espacée les unes des autres par les grilles 26 espacées le long de la longueur de l'assemblage combustible.

25 Chaque barre de combustible 28 comprend des pastilles de combustible nucléaire 30 et est fermée à ses extrémités opposées par des bouchons d'extrémité supérieure et inférieure 32 et 34. Les pastilles 30 sont maintenues dans un empilement par un ressort 36 disposé entre le bouchon d'extrémité supérieure 32 et le haut de l'empilement de pastillez. Les pastilles de combustible 30, composés d'un matériau 30 fissile, sont responsables de la puissance de réaction du réacteur. Un modérateur/réfrigérant de liquide comme de l'eau ou de l'eau contenant du bore, est pompé par une pluralité d'ouvertures d'écoulement dans la plaque de support de noyau inférieure 22 vers l'assemblage combustible. La buse inférieure 14 de l'assemblage combustible 20 laisse passer le réfrigérant vers le haut par les tubes de 2907960 8 guidage 24 et le long des barres de combustible 28 de l'assemblage afin d'extraire la chaleur générée dedans pour la production d'un travail utile. Pour commander le processus de fission, un certain nombre de barres de commande 38 sont réciproquement mobiles dans les doigts de gant de guidage 24 5 situés dans des positions prédéterminées dans l'assemblage combustible 20. Précisément, un mécanisme de commande de grappes de barres 40 positionné au-dessus de la buse supérieure 12 supporte les barres de commande 38. Le mécanisme de commande a un élément cylindrique fileté intérieurement 42 qui fonctionne comme une tige d'entraînement, avec une pluralité de pattes ou bras 44 s'étendant 10 radialement. Chaque bras 44 est interconnecté à la barre de commande 38 de telle manière que le mécanisme de barre de commande 40 peut fonctionner pour déplacer les barres de commande verticalement dans les doigts de gant de guidage 24 pour ainsi commander le processus de fission dans l'assemblage combustible 20, tout cela d'une manière bien connue.

15 Les grilles 26 sont mécaniquement fixées sur les doigts de gant de guidage des barres de commande 24 et le tube d'instrumentation 10 par soudage, ou de préférence par gonflage. Le gonflage est particulièrement souhaitable quand souder des matériaux dissimilaires est difficile. Comme mentionné auparavant par rapport à la figure 1 la configuration de l'art pour centrer l'instrumentation dans le noyau 20 employant des dépressions rend difficile de fixer le tube d'instrumentation 10 sur les grilles 26 au niveau de la hauteur des dépressions. Cela était particulièrement vrai pour la grille 26 la plus inférieure. Cette invention surmonte cette difficulté en fournissant un tube d'instrumentation à paroi lisse qui peut être facilement soudé ou gonflé pour faire une connexion rigide avec la sangle de grille tout en gardant la 25 capacité de centrage de l'instrumentation dans le noyau dans le tube d'instrumentation comme cela sera expliqué ci-dessous. Un premier mode de réalisation préféré de cette invention est illustré sur la figure 4. Selon cette invention un tube d'instrumentation 10 à paroi lisse est fourni. Dans cet exemple un tube d'instrumentation ayant un diamètre intérieur de 0,900 30 pouce (2,29 cm) est employé bien qu'il soit apprécié que la taille du tube d'instrumentation peut varier de réacteur à réacteur sans influencer le concept de cette invention Un ressort de doigt de gant hélicoïdal 46 est reçu étroitement dans le diamètre intérieur du tube d'instrumentation 10. Le ressort de doigt de gant 46 s'étend de préférence sur la dimension axiale allongée du tube d'instrumentation 10 et est 2907960 9 piégé entre la buse inférieure 14 et la buse supérieure 12. Dans cet exemple le ressort de doigt de gant 46 a de préférence un diamètre extérieur de 0, 860 pouce (2,18 cm) et le diamètre de fil du ressort est de 0,156 pouce (0,40 cm). Les dimensions du ressort de doigt de gant 46 peuvent varier sans s'éloigner du concept de cette invention du 5 moment que le ressort de doigt de gant est dimensionné pour centrer l'instrument dans le noyau. Etre "centré" signifie que les dispositifs de centrage d'instrument dans le noyau, c'est à dire, les ressorts de doigt de gant, sont dimensionnés pour limiter le mouvement radial de l'instrument dans le noyau dans le tube d'instrumentation 10, de telle manière que, le critère fonctionnel pour l'instrument dans le noyau est satisfait.

10 De préférence, le ressort a un pas fermé à chaque extrémité, c'est à dire que des tours de spirales adjacents se touchent approximativement, et un pas plus grand, par exemple, un pas de 1 pouce (2,54 cm), dans la région axiale centrale 48, c'est à dire que la bobine répète une rotation de 360 degrés à chaque pas de longueur axiale le long du tube d'instrumentation. La taille du pas peut varier et est sélectionnée de 15 façon à empêcher le mouvement de l'instrument dans le noyau. L'instrument dans le noyau 16 est reçu dans l'ouverture centrale, annulaire du ressort de doigt de gant 46 et s'étend entre la buse supérieure 12 et la buse inférieure 14 de l'ensemble de carburant. Le diamètre du ressort peut être changé pour accueillir une instrumentation dans le noyau de taille différente. Ainsi, employant le concept de cette invention, les parois 20 du tube d'instrumentation 10 peuvent être gonflées pour créer une connexion mécanique avec la sangle de grille sans affecter le centrage de l'instrument dans le noyau. De préférence, le gonflage a lieu sur des parties de la circonférence intérieure du tube d'instrumentation 10 où le ressort n'est pas situé ou, le processus de gonflage peut être réalisé avant que le ressort soit inséré. La figure 5 est une vue en coupe 25 prise à mi-chemin du tube d'instrumentation 10 qui montre le positionnement correct des parois de tube d'instrument et du ressort par rapport à l'instrumentation dans le noyau 16. De préférence, le tube d'instrumentation est fabriqué à partir de zircaloy et le ressort est fait en acier inoxydable bien qu'on appréciera que d'autres matériaux de noyau de réacteur peuvent similairement être employés, c'est à dire, des matériaux à 30 relativement haute température ayant une section de capture de neutrons relativement faible qui peuvent supporter l'environnement du noyau de réacteur. Un second mode de réalisation, qui est une variante sur le mode de réalisation qui vient d'être décrit par rapport aux figures 4 et 5 est illustré sur les figures 6 et 7. Des numéros de référence identiques sont utilisés pour les composants 2907960 10 correspondants entre les deux modes de réalisation, bien qu'on appréciera que les dimensions de certains des composants peuvent varier d'un mode de réalisation à un autre. Comme présenté auparavant les dimensions sont fournies simplement comme un exemple et ne sont pas critiques du moment que les critères voulus sont satisfaits.

5 Le mode de réalisation montré sur la figure 6 comprend le même tube d'instrument à paroi lisse avec un diamètre intérieur de 0,900 pouce (2,29 cm) et un diamètre extérieur de 0,980 pouce (2,49 cm) qui est piégé entre la buse supérieure 12 et la buse inférieure 14. Un ressort de doigt de gant 46 est reçu étroitement dans le tube d'instrumentation 10 avec un pas fermé aux deux extrémités et un pas plus grand, par 10 exemple, un pas de 1 pouce dans la région intermédiaire comme mentionné auparavant. Le ressort montré sur la figure 6 comme un diamètre extérieur légèrement plus petit de 0,848 pouce (2,15 cm), mais comme mentionné auparavant cela n'est pas critique. Un tube de doigt de gant 50 est reçu étroitement dans l'ouverture annulaire du ressort et s'étend sur la longueur axiale du tube 15 d'instrumentation 10 depuis la surface supérieure de la buse inférieure jusqu'à l'extrémité supérieure du tube d'instrumentation reçue dans la buse supérieure 12. Le tube de doigt de gant est évasé à son extrémité inférieure 52 et piège le ressort de doigt de gant 46 entre la surface extérieure du tube de doigt de gant 50 et la surface intérieure du tube d'instrumentation 10. Le tube de doigt de gant est dimensionné 20 pour centrer l'instrument dans le noyau, par exemple, un diamètre intérieur de 0,552 pouce (1,40 cm) et un diamètre extérieur de 0,626 pouce (1,59 cm). Le ressort de doigt de gant 46 est à proximité étroite de la paroi intérieure du tube d'instrumentation 10 et agit comme une entretoise entre le tube d'instrumentation 10 et le tube de doigt de gant 50. Le tube de doigt de gant 50 fournit le chemin de 25 guidage pour l'instrumentation dans le noyau 16, qui est insérée dans l'assemblage combustible de tube d'instrumentation 10 depuis le fond du réacteur avant que le fonctionnement du réacteur soit démarré et retiré avant que l'assemblage combustible soit déplacé. Dans un mode de réalisation l'assemblage doigt de gant d'instrumentation dans le noyau 50 est piégé entre les buses supérieure et inférieure 30 12, 14 et peut être retenu dans le tube d'instrumentation 10 par le ressort de doigt de gant 46 préchargé dans le tube d'instrumentation 10. Le tube de doigt de gant 50 et le ressort de doigt de gant 46 peuvent être dimensionnés pour accueillir toute taille d'instrumentation dans le noyau. Les dépressions dans le tube d'instrument de l'art antérieur employé auparavant pour centrer l'instrumentation dans le noyau atteignent 2907960 11 leur limite et peuvent seulement centrer le diamètre extérieur le plus grand désigné dans les instruments dans le noyau. Ainsi, l'amélioration de cette invention peut centrer les instruments dans le noyau sur toute plage de diamètre extérieur qui peut être accueillie par le diamètre intérieur du tube d'instrumentation et peut fonctionner 5 avec le tube d'instrument à la fois gonflé et soudé pour être connecté à la grille d'entretoise de barres de combustible. Un troisième mode de réalisation de cette invention est illustré sur la figure 8 et emploie un tube d'alignement 54 qui est inséré dans un tube d'instrumentation 10 sans dépression lisse. Le tube d'alignement 54 contient des paires de régions 10 ovalisées 56, 58 qui sont orientées orthogonalement l'une par rapport à l'autre, réduisant ainsi localement le diamètre intérieur effectif (le diamètre minimum) du tube 54. Le tube 54 ovalisé peut centrer les instruments dans le noyau de diamètre plus petit ainsi que supporter la connexion de grille d'entretoise à tube d'instrument par gonflage préférée. Les régions ovalisées 56, 58 montrées en coupe dans les 15 figures 8b et 8c, réalisent la fonction auparavant réalisée par les dépressions dans le tube d'instrument de l'art antérieur, c'est à dire, centrent l'instrument dans le noyau dans le tube d'instrumentation. Les diamètres extérieur et intérieur du tube d'alignement 54 d'insertion sont sélectionnés de telle manière que quand il est ovalisé, le diamètre extérieur majeur de la région ovale centre le tube dans le tube 20 d'instrumentation alors que le diamètre inférieur centre l'instrumentation dans le noyau qui est insérée dans le tube d'alignement 54. Comme avec la conception à dépressions de l'art antérieur, l'utilisation de paires orthogonales de sections ovalisées limite le positionnement des instruments dans le noyau dans les deux directions orthogonales.

25 L'utilisation du tube ovalisé offre deux avantages distincts sur la conception à dépressions courante ; en ce que le tube d'instrumentation 10 sans dépression est compatible avec à la fois le gonflement et la soudure pour fixer les grilles 26 pour guider les tubes de doigts de gant 24 et le concept de tube ovalisé est compatible avec des diamètres d'instrumentation dans le noyau qui peuvent être accueillis par un tube 30 d'instrumentation à dépressions, du fait de la limite de déformation du matériau par des dépressions. L'approche d'ovalisation ne souffre pas de la limite du matériau puisque le processus d'ovalisation induit significativement moins de contraintes dans le tube pour un diamètre efficace donné que le concept de tube à dépressions. Des paires orientées orthogonalement de régions ovalisées 56, 58 peuvent être situées au 2907960 12 même espacement que les dépressions courantes. Néanmoins, l'espacement n'est pas restreint par les emplacements de grilles d'espacement comme les dépressions le sont, ainsi l'espacement des régions ovalisées est plus flexible. Fixer le tube d'alignement 54 ovalisé dans le tube d'instrumentation 10 peut 5 être accompli d'une variété de façons comprenant le gonflement des deux tubes conjointement en haut ou en bas, le vissage tube ovalisé sur l'extrémité inférieure par un bouchon d'extrémité, ou la précharge du tube contre les buses supérieure et inférieure avec un ressort hélicoïdal qui est aussi contenu dans le tube d'instrumentation 10.

10 Par conséquent, un certain nombre de modes de réalisation ont été décrits, selon cette invention, qui permet le centrage des instruments dans le noyau du diamètre pratique le plus étroit tout en permettant une connexion rigide entre les sangles de grille et le tube d'instrumentation par gonflement ou soudage. Alors que les modes de réalisation spécifiques ont été décrits en détails l'homme de l'art 15 appréciera que diverses autres modifications et variantes à ces détails peuvent être développés à la lumière des enseignements globaux de la description. Par conséquent, les modes de réalisation décrits sont sensés être illustratifs seulement et ne pas limiter le domaine de l'invention, qui est définie par les revendications attenantes et tout ce qui est équivalent à celles-ci. 20

Claims

REVENDICATIONS

1 . Assemblage combustible pour réacteur nucléaire comprenant ; une buse supérieure ; une buse inférieure ; une pluralité de doigts de gant de guidage de barres de commande allongés respectivement fixés en une première extrémité à la buse supérieure et en une seconde extrémité à la buse inférieure ; une pluralité de barres de combustible allongées portant en elles un matériau fissile, les barres de combustible s'étendant parallèles aux doigts de gant de guidage des barres de commande, entre la buse supérieure et la buse inférieure ; une pluralité de grilles transversales agencées dans un réseau espacé en tandem entre la buse supérieure et la buse inférieure, les grilles formant respectivement un treillis pour supporter latéralement les barres de combustible dans un réseau ordonné espacé, les grilles étant fixées sur et supportées axialement par les doigts de gant de guidage des barres de commande ; au moins un tube d'instrumentation allongé s'étendant et étant piégé entre la buse inférieure et la buse supérieure, les doigts de gant de guidage des barres de commande, les barres de combustible et le tube d'instrumentation ayant des axes parallèles s'étendant le long de leur dimension allongée, le tube d'instrumentation étant adapté pour recevoir une instrumentation dans le noyau qui s'étend le long d'une longueur sensiblement axiale du tube d'instrumentation, l'instrumentation dans le noyau restant fixée pendant le fonctionnement du réacteur ; et un insert de tube d'instrumentation qui s'étend dans et sensiblement le long de la dimension allongée du tube d'instrumentation, l'insert ayant un diamètre intérieur le plus étroit en une pluralité d'emplacements axiaux le long de la longueur de l'insert qui approxime étroitement le diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau de façon à maintenir l'instrumentation dans le noyau centrée dans le tube d'instrumentation, le diamètre intérieur le plus étroit étant supporté à une distance fixe d'un diamètre intérieur du tube d'instrumentation en des emplacements segmentés espacés le long d'un intérieur et sensiblement le long de la dimension allongée du tube d'instrumentation, l'insert étant adapté pour centrer l'instrumentation dans le noyau. 2907960 14

2. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 1 dans lequel l'insert comprend un ressort hélicoïdal spiral.

3. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 2 dans lequel un diamètre extérieur du ressort correspond étroitement au diamètre intérieur 5 du tube d'instrumentation et un diamètre intérieur du ressort correspond étroitement au diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau.

4. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 2 dans lequel le ressort a une première et une seconde extrémité et une région axiale centrale et a un pas serré à la première et la seconde extrémité et un pas plus grand dans la 10 région axiale centrale dimensionné pour empêcher le mouvement de l'instrumentation dans le noyau.

5. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 4 dans lequel le ressort a approximativement un pas d'un pouce (2,54 cm) dans la région axiale centrale. 15

6. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 2 dans lequel l'insert comprend en outre un tube de doigt de gant d'instrumentation ayant un diamètre extérieur qui approxime étroitement un diamètre intérieur du ressort et le tube de doigt de gant d'instrumentation ayant un diamètre intérieur qui approxime étroitement le diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau. 20

7. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 6 dans lequel le tube de doigt de gant d'instrumentation a une extrémité qui s'évase radialement vers l'extérieur pour retenir le ressort.

8. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 1 dans lequel l'insert a une section transversale ovale en une pluralité d'emplacements le 25 long de sa dimension axiale dans lequel un diamètre extérieur majeur de la section transversale ovale approxime le diamètre intérieur du tube d'instrumentation et dans lequel un diamètre intérieur mineur de la section transversale ovale approxime sensiblement le diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau.

9. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 8 dans 30 lequel le diamètre majeur de la section transversale ovale est tourné par rapport à l'axe du tube d'instrumentation à différentes hauteurs le long de l'axe du tube d'instrumentation.

10. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 9 dans lequel la rotation est de 90 degrés entre des sections transversales ovales adjacentes. 2907960 15

11. Assemblage combustible nucléaire selon la revendication 1 dans lequel le diamètre extérieur de l'instrumentation dans le noyau est approximativement égal à ou supérieur à 0,266 pouce (0,676 cm).