FR2983624A1 - Assemblage pour reacteur nucleaire, comportant du combustible nucleaire et un systeme de declenchement et d'insertion d'au moins un element absorbant neutronique et/ou mitigateur - Google Patents
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Abstract
Assemblage porteur pour réacteur nucléaire comportant un boîtier (40), une zone fissile située en partie basse du boîtier (40), un volume libre situé en partie haute du boîtier (40), un espace libre (52) dans la zone fissile s'étendant sur la hauteur de la zone fissile à partir de son extrémité située du côté de la partie haute le long de l'axe longitudinal, un fourreau (54) bordant l'espace libre (52), et un système de déclenchement et d'insertion (SI), ledit système de déclenchement et d'insertion comportant une capsule (10) d'axe longitudinal, un ensemble absorbant (2) et/ou mitigateur suspendu dans la capsule et un dispositif de déclenchement et d'insertion (DI) apte à libérer ledit ensemble absorbant en cas d'état accidentel de l'assemblage, ladite capsule (10) étant insérée dans le fourreau (54) ledit système de déclenchement et d'insertion étant monté de manière amovible dans l'assemblage porteur.
Description
ASSEMBLAGE POUR REACTEUR NUCLEAIRE, COMPORTANT DU COMBUSTIBLE NUCLEAIRE ET UN SYSTEME DE DECLENCHEMENT ET D'INSERTION D'AU MOINS UN ELEMENT ABSORBANT NEUTRONIQUE ET/OU MITIGATEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR La présente invention se rapporte à un assemblage mixte pour réacteur nucléaire, comportant du combustible nucléaire et au moins un élément à insérer qui peut être seulement un matériau absorbant neutronique et/ou un mitigateur en cas de fusion généralisée du coeur. Par mitigateur, on entend un matériau apte à former un eutectique à bas point de fusion avec le matériau constituant les gaines des aiguilles de combustible nucléaire de l'assemblage et qui évite la formation de bouchons qui gênerait l'évacuation du coeur fondu ou corium. L'assemblage est particulier destiné aux réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidi au sodium, désignés par la suite RNR-Na. Afin de réguler l'activité du coeur d'un réacteur nucléaire ou de limiter un dysfonctionnement du réacteur, il est prévu d'insérer dans celui-ci des éléments composés de matériaux absorbants neutroniques. En fonctionnement normal, ces éléments peuvent être sous forme de barres d'assemblage suspendues au-dessus du coeur. Lorsqu'une nécessité de diminution de la réactivité du réacteur est détectée, les éléments absorbants sont insérés dans la zone fissile.
Par exemple, un dysfonctionnement du réacteur peut consister en un problème dans le circuit de refroidissement du réacteur, par exemple dans le circuit primaire, un bouchon pouvant s'être formé et empêchant la circulation du sodium liquide dans le cas d'un réacteur refroidi au sodium. Il peut s'agir d'une perte de source froide, i.e. les calories extraites par le circuit primaire ne sont plus évacuées correctement. En l'absence d'insertion d'a ntiréactivité, ces dysfonctionnements conduiraient alors entre autres à une augmentation de la température du coeur du réacteur, qui pourrait amener une fusion d'un ou plusieurs assemblages, voire une fusion généralisée du coeur qui pourrait conduire à une perte d'intégrité du réacteur. Par l'insertion d'éléments absorbants dans le coeur, on vise à étouffer la réaction neutronique et à stabiliser le coeur du réacteur à une température adaptée aux critères acceptés pour les dysfonctionnements considérés. Par ailleurs, afin d'assurer une sécurité maximale dans le contrôle du réacteur, plusieurs systèmes d'arrêts redondants, diversifiés et indépendants sont prévus, afin de pallier des défauts de mode commun.
Les systèmes d'arrêt mis en oeuvre jusqu'à aujourd'hui dans les RNR-Na (on peut les qualifier de conventionnels) sont basés sur des dispositifs actifs, au sens où l'insertion des éléments absorbants est déclenchée par une commande extérieure électrique ou par la perte du signal électrique. Les systèmes d'arrêt mis en oeuvre jusqu'à aujourd'hui ont une interface mécanique avec le bouchon couvercle coeur. Pour la prochaine génération de RNR-Na, il est envisagé d'ajouter un nouveau système d'arrêt, en cas de défaillance des systèmes d'arrêt conventionnels ; les dispositifs de ce système d'arrêt « de secours » ne doivent donc pas se déclencher avant les systèmes d'arrêt conventionnels. Dans une logique de diversification des matériels, et pour s'affranchir d'une défaillance des chaînes électriques d'instrumentation, de commande et de logique, il est envisagé de mettre en oeuvre des dispositifs passifs, au sens où l'insertion des éléments absorbants est déclenchée directement sur un phénomène physique, et non via une commande électrique. On peut par exemple imaginer un moyen de déclenchement sensible à une variation de débit ou à une augmentation de la température. Ces dispositifs passifs ont fait l'objet de nombreuses études mais, comme précisé précédemment, n'ont jamais été mis en oeuvre en réacteur. Le document FR 2230984 décrit un assemblage combustible comportant un boîtier contenant des aiguilles de combustible nucléaire et un dispositif d'arrêt d'urgence. Le dispositif d'arrêt occupe la place d'aiguilles de combustible. Ce dispositif comporte une enveloppe étanche, qui est solidaire du boîtier de l'assemblage. Le dispositif d'arrêt contient de l'argon et du carbure de bore, sous la forme d'éléments allongés suspendus le long d'un fil. Le fil est suspendu à l'enveloppe étanche par un fusible sensible à la température. Lorsque la température dépasse un seuil, le fusible fond, libérant le carbure de bore qui tombe dans le fond de la capsule à la hauteur du coeur. L'enveloppe étant fixée à l'assemblage, elle n'en est donc pas mécaniquement découplée et peut donc être potentiellement déformée par des sollicitations mécaniques intervenant au niveau du pas du réseau, de type arcure et/ou écrasement de l'entreplat de l'assemblage. L'insertion du carbure de bore dans le coeur de l'assemblage pourrait alors être gênée. La fiabilité d'insertion de cet ensemble tel que proposé peut donc être améliorée.
En outre, il n'est pas possible de vérifier le bon fonctionnement du dispositif d'arrêt d'urgence, et ceci pour deux raisons : premièrement parce qu'il n'est pas possible de réarmer un système fusible, ce type de système ne pouvant fonctionner qu'une seule fois, et deuxièmement parce que le dispositif d'arrêt d'urgence est fixé à l'assemblage et qu'il n'est pas envisageable d'imposer un test de déclenchement thermique à l'assemblage combustible porteur. De plus, l'enveloppe étant solidaire de l'assemblage combustible porteur, il n'est pas possible de découpler la durée de vie du dispositif absorbant et celle de l'assemblage combustible porteur. En outre, la manipulation du matériau absorbant dans les chaînes de fabrication des assemblages combustibles et lors des opérations de démantèlement est problématique. Le document FR 2251079 décrit un dispositif de sûreté pour réacteur nucléaire présentant des éléments absorbants sous forme de maillons cylindriques. Cependant la forme cylindrique des maillons n'est pas optimale ni pour la fiabilité d'insertion, ni d'un point de vue de la thermique, ni pour l'efficacité neutronique. Le document FR 2683667 décrit un dispositif de combustible nucléaire à dispositif de sécurité passif intégré. Le dispositif de sécurité passif comporte des éléments absorbants sous forme de billes noyées dans une matrice fusible. D'une part, l'empilement de billes présente un risque de blocage mécanique par effet de voûte, ce qui est défavorable à la fiabilité de déclenchement et d'insertion. D'autre part, la distribution des billes au sein du faisceau fissile n'est pas maîtrisée, en particulier en fin d'irradiation lorsque le faisceau est susceptible de présenter des déformations significative à cause du fluage d'irradiation et du gonflement sous irradiation. Il existe également un risque de bouchage partiel ou total par les billes du faisceau d'aiguilles ainsi que des grilles placées en amont et en aval du faisceau, ce qui va à l'encontre de la règle de conception première d'un dispositif de sûreté additionnel destiné à couvrir des accidents très improbables : ne pas dégrader le niveau de prévention offert par la conception standard. Or le risque de Bouchage Total Instantané (BTI) d'un assemblage combustible, s'il constitue un des scénarios considéré dans les RNR-Na comme initiateur de la fusion du combustible, est relégué dans le domaine du risque résiduel avec une conception standard de coeur.
Le document US 5,051,229 décrit un dispositif thermosensible de déclenchement permettant d'insérer un absorbant neutronique dans un réacteur, le dispositif est disposé dans un assemblage de combustible. La réactivité et la précision de ce système par rapport aux excursions de températures sont très limitées. En outre, ce dispositif a un impact important sur les performances neutroniques du coeur en fonctionnement nominal. En effet, pour qu'un système d'arrêt ait un minimum d'impact sur les performances neutroniques du coeur en fonctionnement nominal, il faut maximiser la fraction volumique d'éléments à fonction neutronique (absorbant et combustible) par assemblage pour minimiser la perte de fraction volumique de combustible dans le coeur. Pour les assemblages dédiés aux systèmes de commande, ceci se traduit typiquement par la maximisation du volume d'absorbant embarqué par assemblage pour minimiser le nombre d'emplacements dans le coeur. Pour un concept d'assemblage mixte pour lequel on chercherait à optimiser la réactivité de déclenchement, ceci devrait se traduire par une minimisation de la réduction de la fraction volumique de combustible par rapport à un assemblage de puissance. Or le système du document US 5,051,229 ne permet ni l'un, ni l'autre puisqu'il offre une fraction volumique maximale de combustible (combinaison cinq capsules de combustible contre une capsule d'absorbant) nettement plus faible que celle d'un assemblage combustible standard et une fraction volumique maximale d'absorbant (combinaison cinq capsules d'absorbant contre une capsule de combustible) nettement plus faible que celle des barres de commande. EXPOSÉ DE L'INVENTION C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un assemblage nucléaire comportant un système d'arrêt d'urgence à déclenchement passif, embarqué, i.e. sans lien mécanique avec le bouchon couvercle coeur, présentant une grande précision et une grande fiabilité de déclenchement, ainsi qu'une grande fiabilité d'insertion, et dont le bon fonctionnement peut être testé autant de fois que nécessaire. Le but précédemment énoncé est atteint par un assemblage nucléaire comportant un boîtier dans lequel sont disposées des aiguilles de combustible nucléaire et un système d'arrêt d'urgence disposé dans le boîtier à la place d'une partie des aiguilles de combustible nucléaire, le système d'arrêt d'urgence comportant une capsule s'étendant le long de l'axe du boîtier, ladite capsule étant insérée de manière amovible dans un fourreau délimitant un logement au sein des aiguilles de combustible et dans laquelle est suspendu un ensemble à insérer qui peut être absorbant neutronique et/ou mitigateur L'assemblage comporte un système d'arrêt d'urgence découplé mécaniquement de l'assemblage, le système peut alors être mis en place et retiré du boîtier de l'assemblage pour vérifier son état de fonctionnement et éventuellement peut être réparé, réarmé ou pour remplacer l'ensemble à insérer en cas de diminution trop importante d'antiréactivité. Le dispositif voyant la quasi-totalité du débit de caloporteur circulant dans le boîtier, qui est quasiment égal au débit d'un assemblage combustible standard, la précision et la fiabilité de déclenchement de l'insertion sont optimisées. Le déclenchement de l'insertion est plus rapide et plus précis par rapport à un assemblage dédié exclusivement à l'absorbant, puisque la puissance et le débit d'alimentation en caloporteur des assemblages exclusivement combustibles ou mixtes sont nettement plus élevés que ceux des assemblages exclusivement absorbants. La libération de l'ensemble à insérer peut être provoquée par 20 toute caractéristique physique représentative d'un état accidentel de l'assemblage. Le débit ou le flux neutronique peuvent être utilisés comme phénomènes physiques déclencheurs, en fonction du type de situation accidentelle rencontrée, respectivement une perte de débit du circuit primaire et 25 un transitoire de réactivité. De manière préférée, la température est utilisée comme phénomène physique déclencheur. Le dispositif de déclenchement du système d'arrêt peut être de type magnétique, lorsque la température de Curie est atteinte, l'ensemble à insérer est libéré. De préférence, il peut être actionné par un phénomène de dilatation différentielle, l'élévation de la température du caloporteur provoquant la libération de l'ensemble à insérer, le dispositif de libération étant directement dans le débit de caloporteur. De manière également avantageuse, le dispositif d'arrêt d'urgence comporte des moyens qui empêchent la chute intempestive de l'ensemble à insérer en évitant sa libération si la température du caloporteur ne dépasse pas le seuil donné. De manière très avantageuse, l'ensemble à insérer est formé de plusieurs éléments de forme sensiblement sphérique montés sur un câble et formant un chapelet, réduisant les risques de non insertion des éléments. La présente invention a alors pour objet un assemblage porteur pour réacteur nucléaire comportant un boîtier d'axe longitudinal destiné à être orienté sensiblement selon un axe vertical, une zone fissile située en partie basse du boîtier, un volume libre située en partie haute du boîtier, un espace libre dans la zone fissile s'étendant sur une partie au moins de la zone fissile le long de l'axe longitudinal, à partir de l'extrémité de la zone fissile située du côté de la partie haute le long de l'axe longitudinal, un fourreau bordant l'espace libre, et un système de déclenchement et d'insertion, ledit système de déclenchement et d'insertion comportant une capsule d'axe longitudinal, un ensemble à insérer suspendu dans la capsule et un dispositif de déclenchement et d'insertion apte à libérer ledit ensemble à insérer en cas d'état accidentel de l'assemblage, ladite capsule étant insérée partiellement dans le fourreau, ledit système de déclenchement et d'insertion étant monté de manière amovible dans l'assemblage porteur, et ladite capsule comportant une tête de préhension par laquelle le système de déclenchement et d'insertion est suspendu au-dessus du fourreau. Le dispositif de déclenchement et d'insertion est avantageusement disposé dans une partie supérieure de la zone haute du boîtier.
De préférence, l'espace libre est situé dans une partie centrale de la zone fissile de sorte que l'axe longitudinal du système de déclenchement et d'insertion soit coaxial avec l'axe de l'assemblage. L'ensemble à insérer peut être du type absorbant neutronique et/ou mitigateur. La dimension longitudinale de l'ensemble à insérer est par exemple choisie au plus égale à la moitié de la dimension longitudinale totale de la capsule.
De préférence, la capsule comporte des moyens pour amortir la chute de l'ensemble à insérer en fin de course. Selon une caractéristique additionnelle, la capsule peut comporter des orifices d'alimentation en caloporteur à l'extrémité de sa portion disposée dans le fourreau.
L'assemblage porteur peut comporter des moyens de guidage de la mise en place du système de déclenchement et d'insertion dans la zone fissile de l'assemblage, disposés à l'extrémité du fourreau située du côté du volume libre de l'assemblage porteur. Le boîtier présente de préférence une section transversale hexagonale et le fourreau présente une section transversale extérieure hexagonale et une section transversale intérieure hexagonale ou circulaire et la capsule présente une section transversale extérieure circulaire. De manière avantageuse, l'ensemble à insérer comporte une pluralité d'éléments montés articulés les uns aux autres, un des éléments d'extrémité formant une tête d'accrochage coopérant avec des moyens de maintien du dispositif de déclenchement et d'insertion. Les éléments sont avantageusement enfilés sur un câble. Par exemple, le câble est en fibres de métal tressées ou en fibres céramiques tressées.
De manière particulièrement avantageuse, chaque élément a une forme sphérique. L'assemblage porteur peut comporter des moyens amortisseurs entre au moins une paire d'éléments.
Par exemple, les éléments sont formés de plusieurs matériaux absorbants. Les éléments absorbants peuvent comporter au moins des éléments dans un premier élément absorbant et des deuxièmes éléments dans un deuxième élément absorbant. Selon une caractéristique avantageuse, Les éléments sont creux ou comportent un noyau central et une enveloppe périphérique composés de deux matériaux différents. Le système de déclenchement et d'insertion est avantageusement sensible à une variation de température. De manière encore plus avantageuse, le système de déclenchement et d'insertion est du type à dilatation différentielle. Par exemple, le système de déclenchement et d'insertion comportent des moyens de verrouillage empêchant l'insertion de l'ensemble à insérer pour une température inférieure à la température de fonctionnement du réacteur.
L'assemblage porteur comporte de préférence des moyens de détection de l'insertion de l'ensemble à insérer par télémétrie à ultrasons. Par exemple, le dispositif de déclenchement et d'insertion comporte une partie fixe longitudinalement formée par la capsule et une partie mobile longitudinalement, la capsule comportant des moyens de maintien de l'ensemble à insérer en position suspendue au-dessus de la zone fissile, ledit l'ensemble à insérer étant libérable sous l'action de la partie mobile, la partie mobile comportant les moyens de verrouillage et des moyens de maintien en position suspendue de l'ensemble à insérer et des moyens pour libérer l'ensemble à insérer des moyens de maintien, lesdits moyens de verrouillage étant formés par au moins une première surface, dite surface de butée, et les moyens pour libérer l'ensemble à insérer étant formés par au moins une deuxième surface, dite surface de libération, et des moyens de déplacement le long de l'axe longitudinal desdites surfaces de butée et de libération, lesdits moyens de déplacement étant formés par une virole apte à se dilater longitudinalement de manière différentielle par rapport à la capsule sous l'effet de l'élévation de la température du caloporteur, ladite surface de butée et ladite surface de libération étant disposée de sorte que, lors de l'augmentation de la température du caloporteur, la surface de butée s'éloigne axialement des moyens de maintien et la surface de libération se rapproche axialement des moyens de maintien, la surface de butée étant écartée des moyens de maintien lorsque le caloporteur est à la température normale de fonctionnement du réacteur, de telle sorte que les moyens de maintien soient déverrouillés, et la surface de libération exerçant un effort de poussée sur les moyens de maintien de telle sorte que l'ensemble à insérer soit libéré lorsque la température du caloporteur est supérieure à une température seuil. Les moyens de détection peuvent comporter au moins un transducteur à ultrasons disposé au-dessus de la tête de la capsule, un réflecteur monté sur la tête de la capsule en face du transducteur, la position longitudinale du réflecteur étant commandée par le maintien ou non de l'ensemble à insérer par les moyens de maintien, ledit réflecteur étant relié à ensemble à insérer par un élément allongé monté coulissant dans un alésage longitudinal traversant la tête de capsule et maintenant le réflecteur dans un état de non insertion par appui sur l'ensemble à insérer. L'assemblage porteur peut comporter un moyen élastique comprimé en présence de l'ensemble à insérer et se détendant en l'absence de l'élément à insérer et exerçant un effort de traction sur l'élément allongé de sorte à déplacer le réflecteur. Un jeu radial est de préférence prévu entre la virole et la capsule de sorte à délimiter un canal de circulation du caloporteur entre la virole et la capsule, la virole comportant des orifices pour la circulation du caloporteur dans ledit canal. Par exemple, les moyens de maintien comportent au moins deux doigts, de préférence trois, répartis autour de l'axe longitudinal et montés articulés en rotation sur la capsule de sorte à pouvoir prendre une position proche de l'axe longitudinal pour maintenir l'ensemble à insérer entre les doigts, et une position écartée de l'axe longitudinal dans laquelle l'ensemble à insérer est libéré. La surface de butée est par exemple une surface disposée radialement à l'extérieur des doigts empêchant en position de verrouillage les doigts de s'écarter de l'axe longitudinal, et la surface de libération est par exemple une surface perpendiculaire à l'axe de longitudinal, et les doigts comportent une surface de came avec laquelle coopère la surface de libération pour faire pivoter les doigts en éloignement de l'axe longitudinal.
Par exemple, la virole est en acier austénitique et la capsule est en alliage à base de tungstène ou la virole est en acier Z10 CNDT 15.15 B écroui et la capsule est W-5Re. L'assemblage porteur est avantageusement pour réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par un métal liquide, de préférence le sodium dans lequel le ou les matériaux de l'absorbant neutronique est/sont choisi(s) parmi le B4C, plus ou moins enrichi en 10B, l'hafnium métallique, des matériaux de type borure réfractaire, par exemple le HfB2 et du TiB2, l'hexaborure. Dans le cas d'un réacteur nucléaire à neutrons thermiques refroidis par de l'eau, dans lequel le ou les matériaux de l'absorbant neutronique est/sont choisi(s) parmi l'Hafnium, le Dy11B6, le Gd11B6, le Sm11B6 et l'Er11B4, l'HfB2 naturel et le TiB2 naturel. La présente invention a également pour objet un réacteur nucléaire comportant des assemblages de combustibles nucléaire et un assemblage porteur selon l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS : La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins en annexe, sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un exemple de réalisation d'un assemblage porteur selon la présente invention, comportant un système de déclenchement et d'insertion, l'ensemble d'éléments absorbants étant suspendu, - la figure 2 est une vue de l'assemblage de la figure 1, l'ensemble d'éléments absorbants étant inséré, - la figure 3 est une vue en coupe de l'assemblage de la figure 2 au niveau de la zone fissile et à travers un élément absorbant, - la figure 4 est une vue de face d'un exemple de réalisation particulièrement avantageux d'un système de déclenchement et d'insertion pouvant être mis en oeuvre dans l'assemblage porteur selon la présente invention, par exemple à une température de manutention, - la figure 5A est une vue en coupe longitudinale de la figure 4 au niveau du dispositif de déclenchement et d'insertion à la température de manutention, - la figure 5B est une vue en coupe longitudinale de la figure 4 au niveau du dispositif de déclenchement et d'insertion à la température de fonctionnement, - la figure 5C est une vue en coupe longitudinale de la figure 4 au niveau du dispositif de déclenchement et d'insertion à la température de déclenchement juste avant l'insertion de l'absorbant dans le coeur, - la figure 5D est une vue en coupe longitudinale de la figure 4 au niveau du dispositif de déclenchement et d'insertion à la température de déclenchement lors de l'insertion de l'absorbant dans le coeur, - la figure 6 est une vue de dessus du système de la figure 4, - la figure 7 est une vue en coupe transversale du système de la figure 4 le long du plan A-A représenté sur la figure 5C. Dans la description qui va suivre, on qualifiera par " supérieure " et " inférieure " les parties des éléments situées en haut et en bas dans la représentation des dessins, ce qui correspond à la disposition des éléments dans un réacteur. Les termes " amont " et en " aval " sont à considérer par rapport à la circulation du caloporteur dans un assemblage, i.e. de la partie inférieure vers la partie supérieure. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la présente description, on désignera par " assemblage porteur " l'assemblage selon la présente invention comportant à la fois du combustible nucléaire et des éléments absorbants, et on désignera par " assemblage standard " un assemblage ne comportant que du combustible nucléaire.
En outre, on désigne par " fonctionnement normal ", le fonctionnement du réacteur dans des conditions normales de température, et " situation accidentelle " un état du réacteur qui nécessite l'insertion d'absorbants afin de ralentir, voire arrêter la réaction. Cette situation se traduit par exemple par une hausse de la température du réacteur, qui génère une hausse de la température du caloporteur au-delà d'un seuil de température donné. De plus dans la description qui va suivre, l'ensemble à insérer est décrit comme étant un ensemble d'éléments en matériau absorbant neutronique, cependant l'invention s'applique également à l'insertion d'un ensemble d'éléments absorbants et/ ou mitigateurs. De manière générale, un réacteur nucléaire comporte une enceinte dans laquelle est disposée une pluralité d'assemblages de combustible nucléaire, agencés les uns à côté des autres. Les assemblages forment le coeur du réacteur. Un caloporteur circule dans les assemblages et entre les assemblages pour extraire la chaleur générée par le combustible nucléaire, formant le circuit primaire. Les assemblages contiennent le combustible nucléaire, par exemple réparti dans des aiguilles. La partie des assemblages comportant le combustible nucléaire est appelée zone fissile. L'assemblage porteur A selon la présente invention, représenté sur les figures 1 et 2, comporte un boîtier 40 d'axe longitudinal X1 de forme cylindrique à section hexagonale. Généralement, pour un RNR-Na, les assemblages présentent une section transversale extérieure hexagonale. Pour d'autres types de réacteurs les assemblages peuvent présenter d'autres types de sections transversales extérieures, comme des sections circulaires ou rectangulaires. L'assemblage porteur selon l'invention remplace un assemblage standard de combustible nucléaire. Un réacteur peut comporter plusieurs assemblages porteurs selon l'invention. Le boîtier 40 comporte une partie centrale 42, dite zone fissile, recevant les aiguilles de combustible nucléaire 41. Le boîtier 40 comporte une partie inférieure appelée pied d'assemblage 44 assurant le maintien de l'assemblage dans le réacteur, le pied d'assemblage 44 étant destiné à être monté dans un support appelé sommier. Le boîtier 40 comporte également une partie supérieure 48 ouverte. Le pied d'assemblage comporte également des orifices d'alimentation 46 en caloporteur permettant au caloporteur de traverser l'assemblage.
L'assemblage porteur A est traversé de bas en haut par le caloporteur symbolisé par la flèche F, qui est mis en circulation au moyen de pompes, le caloporteur extrayant la chaleur produite par les aiguilles. Le caloporteur circule également à l'extérieur de l'assemblage porteur, entre les assemblages standards et les assemblages porteurs, dans des zones dites inter-assemblages. L'assemblage porteur comporte également un logement 52 d'axe longitudinal s'étendant sur toute la hauteur des aiguilles de combustible 41.
Ce logement 52 est délimité par un fourreau 54, dont la section extérieure est homothétique de celle du boîtier. Le fourreau 54 assure l'intégration d'un système de déclenchement et d'insertion SI, qui sera décrit par la suite, dans le faisceau d'aiguilles et la cohérence de l'architecture du faisceau d'aiguilles. Ainsi, dans le cas d'un RNR-Na le fourreau 54 présente une section extérieure hexagonale comme le boîtier. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, la section intérieure du fourreau 54 est circulaire. Alternativement la section intérieure du fourreau 54 pourrait être hexagonale. Dans l'exemple représenté et de manière avantageuse comme nous le verrons par la suite, l'axe du logement 52 est aligné avec celui de l'assemblage. Par exemple, le fourreau 54 remplace deux couronnes d'aiguilles. Le fourreau 54 comporte dans son extrémité inférieure un ou plusieurs orifices d'alimentation en caloporteur. L'assemblage porteur selon la présente invention comporte également un système de déclenchement et d'insertion SI d'un absorbant neutronique en cas de fonctionnement accidentel, ce système SI formant un dispositif d'arrêt d'urgence. Le système de déclenchement et d'insertion comporte un dispositif de déclenchement et d'insertion DI et un ensemble absorbant 2, ledit ensemble d'absorbant étant maintenu suspendu par le dispositif de déclenchement et d'insertion DI en fonctionnement normal et étant libéré en fonctionnement accidentel. Le système de déclenchement et d'insertion SI est monté de manière amovible dans le fourreau 54. Aucun moyen de solidarisation n'est prévu entre le système de déclenchement et d'insertion SI et l'assemblage.
Comme on peut le voir sur la figure 4, le système de déclenchement et d'insertion SI comporte une capsule 10 formée par un corps tubulaire d'axe longitudinal X à section circulaire dans l'exemple représenté. Comme mentionné ci-dessus dans l'exemple représenté, la section intérieure du fourreau 54 est circulaire comme celle de la capsule 10. La capsule 10 comporte une zone supérieure ZI, dans laquelle se situe l'ensemble absorbant 2 suspendu par le dispositif de déclenchement et d'insertion DI, qui se trouve au-dessus des aiguilles de combustible, lorsque le système est monté dans un assemblage comme on peut le voir sur la figure 1. La capsule 10 comporte également une zone inférieure ZII montée dans le fourreau 54, qui se situe donc dans la zone fissile au sein des aiguilles de combustible. La zone inférieure ZII reçoit l'ensemble 2 lorsque celui-ci a été libéré (figure 2). Le diamètre de la zone inférieure ZII de la capsule 10 est légèrement inférieur au diamètre intérieur du fourreau 54 pour permettre son insertion.
Le fourreau 54, outre le fait qu'il délimite un logement pour la capsule 10, améliore le découplage mécanique entre le système de déclenchement et d'insertion SI et l'assemblage, dans la mesure où il protège grâce à sa structure rigide le système de déclenchement et d'insertion SI du gonflement des aiguilles sous irradiation. Il contribue ainsi de manière générale au découplage mécanique avec le pas du réseau. La capsule 10 comporte également une tête de préhension 13 destinée à permettre la manipulation de la capsule 10 et plus généralement du système de déclenchement et d'insertion SI. Sur la figure 4, la tête de préhension 13 comporte des moyens pour assurer la préhension du système par un dispositif de manipulation extérieur (non représenté). La capsule 10 est maintenue dans l'assemblage porteur au niveau de sa tête. Le caloporteur, par exemple du sodium liquide, circule dans l'assemblage le long de l'axe longitudinal X du bas vers le haut.
La capsule 10, dans sa partie inférieure, comporte des orifices d'alimentation permettant d'assurer le remplissage de la capsule 10 avec le caloporteur, les orifices d'alimentation inférieurs sont pourvus d'évents poreux qui présentent de très fortes pertes de charge. On permet ainsi le remplissage sans générer de débit significatif, et ceci quelle que soit la dimension des orifices de sortie supérieurs. De préférence, l'ensemble 2 présentant une masse faible et le sodium présentant une viscosité significative, le débit de caloporteur dans la capsule est le plus faible possible afin de ne pas ralentir la chute du matériau et ainsi ne pas pénaliser le temps de chute.
Dans l'exemple représenté et de manière avantageuse, une pièce annulaire 61 est prévue en haut du fourreau 54 assurant le centrage du système de déclenchement et d'insertion lors de sa mise en place ; celle-ci présente également une fonction secondaire thermohydraulique de mélange du débit sortant du fourreau avec le débit sortant du faisceau d'aiguilles, i.e. elle assure un mélange important pour l'homogénéité thermique du caloporteur baignant la virole de dilatation. Quant à la capsule 10, celle-ci est suspendue au niveau de sa tête et ne repose pas au niveau de son extrémité inférieure ou de la virole. Sur la figure 3, on peut voir une coupe transversale de l'assemblage de la figure 1, au niveau de la zone fissile et à travers un ensemble absorbant 2. On peut voir la disposition relative des aiguilles 41, du fourreau 54, de la capsule 10 et d'un élément absorbant 4 de l'ensemble absorbant 2. Le dispositif de déclenchement et d'insertion Dl assure l'insertion de l'absorbant neutronique en cas de fonctionnement accidentel. En fonction des types de situations, ce fonctionnement accidentel peut être détecté par exemple par une variation du débit du caloporteur ou une variation du flux neutronique. De manière avantageuse, il peut être détecté par une augmentation de la température du caloporteur au-delà d'un seuil donné au sein de l'assemblage, ce qui permet de détecter les principales situations accidentelles, la perte de débit du circuit primaire, la perte de la source froide formée par le circuit secondaire et un transitoire de réactivité. En effet, ces trois situations accidentelles sont susceptibles de conduire à une augmentation de la température du caloporteur, alors que, par exemple l'utilisation de la variation de débit ne permet que de détecter une seule situation accidentelle.
Sur la figure 2 et en détail sur les figures 4, 5A à 5D et 6, on peut voir un exemple de réalisation particulièrement avantageux d'un dispositif de déclenchement et d'insertion à dilatation différentielle pour l'assemblage porteur selon la présente invention. Le dispositif de déclenchement et d'insertion Dl est destiné à maintenir, en fonctionnement normal l'ensemble absorbant 2 au-dessus de la zone fissile, et en situation accidentelle à libérer l'ensemble absorbant 2. Dans l'exemple représenté et de manière très avantageuse, l'ensemble absorbant 2 comporte une pluralité d'éléments 4 de forme sphérique ou sensiblement sphérique en matériaux absorbant neutronique enfilés sur un câble 6 (représenté en pointillé) de sorte à former un chapelet. Cet ensemble d'éléments absorbants sera décrit en détail dans la suite de la description. L'élément d'extrémité supérieure 2.1 se distingue des autres éléments en ce qu'il est destiné à coopérer avec le dispositif de déclenchement et d'insertion. L'élément d'extrémité 2.1 formant tête d'accrochage a une forme tronconique formée d'une grande base orientée vers les éléments de forme sphérique et d'une surface latérale. La forme des éléments 4 n'est en aucun cas limitative, la mise en oeuvre d'éléments de forme allongée, comme des cylindres de révolution pourrait convenir. Cependant cette forme est moins optimale pour la fiabilité d'insertion des éléments, que la forme sphérique. La structure articulée sous forme de chapelet n'est également en aucun cas limitative, et une structure formée par exemple par une ou plusieurs barres composées de matériau absorbant, type barre de commande, pourrait convenir. Cependant cette structure est moins optimale pour la fiabilité d'insertion de l'ensemble absorbant que le chapelet d'éléments articulés. Le caloporteur, par exemple du sodium liquide, circule dans l'assemblage le long de l'axe longitudinal X du bas vers le haut.
Le dispositif de déclenchement et d'insertion Dl est disposé autour de la zone supérieure ZI de la capsule. Le dispositif Dl comporte des moyens de maintien 11 de l'ensemble 2, des moyens de verrouillage des moyens de maintien 11 et des moyens d'activation passifs qui assurent la libération de l'ensemble 2 en situation anormale.
Le dispositif de déclenchement et d'insertion Dl présente une forme de révolution d'axe longitudinal X. Le dispositif de déclenchement et d'insertion Dl comporte en partie inférieure une virole 19 fixée par son extrémité amont sur la capsule 10, en considérant le sens de circulation du caloporteur de bas en haut, et en partie supérieure une tête de commande 18 dans le prolongement de la virole 19 et solidaire axialement de celle-ci. La tête de commande 18 est montée apte à coulisser autour de la capsule 10. Un jeu radial est prévu entre le diamètre extérieur de la capsule et le diamètre intérieur de la tête de commande 18.
Les moyens de maintien 11 comportent également des doigts 20 montés articulés sur une partie supérieure du corps de la capsule 10. La tête de commande 18 et les doigts 20 sont avantageusement situés dans la partie supérieure de la capsule 10 dans une zone éloignée du coeur fissile où le flux neutronique est minimal.
De préférence, les doigts 20 sont au nombre de trois doigts 20 répartis sensiblement à 120° l'un de l'autre assurant un support uniforme pour l'ensemble. On pourrait cependant prévoir uniquement deux doigts, ou prévoir trois doigts ou plus. Les doigts 20, en position de maintien, sont inclinés vers l'axe longitudinal X.
Chaque doigt 20 comporte une première extrémité longitudinale 20.1 articulée en rotation sur le corps de capsule 10 autour d'un axe Y orthogonal à l'axe longitudinal X et une deuxième extrémité longitudinale 20.2 formant une surface de support en contact avec la tête d'accrochage 2.1. La capsule 10 comporte des lumières longitudinales dans lesquelles sont montés les doigts 20 de sorte que la deuxième extrémité 20.2 des doigts 20 soit située à l'intérieur de la capsule 10. De manière avantageuse, la deuxième extrémité 20.2 de chaque doigt comporte une encoche 22 délimitée par deux surfaces 22.1, 22.2 particulièrement visible sur la figure 5C. L'une 22.1 des surfaces est destinée à être en appui contre la grande base de la tête d'accrochage 2.1 et l'autre surface 22.2 est destinée à être en appui contre la surface latérale, comme cela est particulièrement visible sur les figures 5A à 5C. La tête de commande 18 porte les moyens de verrouillage des doigts 20 en position de maintien de l'ensemble 2, i.e. en position inclinée vers l'axe longitudinal X. Les moyens de verrouillage comportent des butées 24 disposées radialement à l'extérieur des doigts 20 de sorte à empêcher ceux-ci de s'écarter de leur position de maintien. Dans l'exemple représenté, chaque doigt 20 comporte un bec sur son bord 20.3 en regard de leur surface de butée 24. Un jeu radial est avantageusement prévu entre le bec et la surface de butée 24, évitant les frottements et les risques de grippage. Dans l'exemple représenté, les surfaces de butée 24 sont portées par une surface annulaire unique d'axe X réalisée à l'intérieur de la tête de commande 18. Dans l'exemple représenté, cette surface se situe en aval par rapport aux axes de rotation des doigts sur la capsule 10. En outre, la tête de commande 18 porte les des moyens d'activation passifs assurant la libération de l'ensemble 2 en situation anormale. Les moyens d'activation passifs sont formés par des surfaces de poussée 26 orientées dans un plan transversal, par exemple perpendiculaire à l'axe longitudinal, destinées à venir en appui contre les doigts 20 pour exercer une poussée sur eux et provoquer leur pivotement autour de leur axe de rotation. Les surfaces de poussée 26 sont destinées à venir en appui contre des surfaces de came 28 des doigts 20 situées radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation des doigts 20. Dans l'exemple représenté, les surfaces de poussée 26 sont situées en amont par rapport aux axes de rotation des doigts 20 sur la capsule 10. Dans l'exemple représenté, la tête de commande 18 comporte dans sa périphérie intérieure des cavités 30 pour loger les doigts 20. Le corps tubulaire de la capsule 10 comporte sur sa surface extérieure radialement en saillie trois pattes 32 portant les axes de rotation des doigts 20. Les moyens d'activation passifs sont formés par la virole 19 et par la tête de commande 18. La virole 19 et la tête de commande 18 sont réalisées en un matériau présentant un coefficient de dilatation élevé, supérieur à celui du matériau de la capsule 10, de préférence nettement supérieur à celui du matériau de la capsule 10. Comme on peut le voir sur les figures 4 à 5D, le diamètre intérieur de la virole 19 est choisi de sorte à ménager un canal entre la virole et la face extérieure de la capsule 10 pour assurer l'écoulement du caloporteur. Des ouvertures 36 sont réalisées dans la virole 19 et dans les parties amont et aval pour permettre l'alimentation en caloporteur et son évacuation. Par exemple la distance radiale entre la virole et la capsule est de l'ordre de un à quelques centimètres, ce qui assure qu'une partie significative du débit de caloporteur circule entre la surface extérieure de la virole 19 et la surface intérieure de la capsule 10. La température du système est alors proche de la température du caloporteur, il en résulte une grande précision de déclenchement du système.
De manière très avantageuse, la dimension axiale de la virole 19 est choisie très grande, ainsi elle présente une très grande surface d'échange thermique avec le caloporteur, ce qui permet d'intégrer les hétérogénéités thermique locales qui peuvent subvenir et ainsi d'améliorer la fiabilité de déclenchement. Des moyens pour amortir la chute du matériau absorbeur de neutrons en fin de course sont prévus dans la zone inférieure ZII de la capsule. Par exemple, cet amortissement est obtenu en réduisant le jeu diamétral entre l'ensemble absorbant et la capsule en bas de capsule.
Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de déclenchement et d'insertion Dl selon un exemple de réalisation préférentiel mais non limitatif. On distingue quatre états principaux dans le fonctionnement du dispositif de déclenchement et d'insertion selon la présente invention en fonction des températures auxquelles il est soumis : - état de montage (du système SI dans l'assemblage porteur) : à la température ambiante, par exemple 20°C, qui est appelée " température de montage " ; - état de manutention (de l'assemblage porteur, muni du système SI, dans le coeur du réacteur) : à une température de l'ordre de 180°C à 250°C, qui est appelée " température de manutention " ; - état de fonctionnement : à la température de fonctionnement, de l'ordre de 550°C lorsque l'assemblage est dans le coeur en fonctionnement ; - état de déclenchement : à la température seuil, par exemple de l'ordre de 660°C dans la présente invention à laquelle on souhaite l'insertion du matériau absorbant dans le coeur fissile. L'état de montage n'est pas représenté mais est très proche de celui représenté sur la figure 5A. Dans l'état de montage, les différents éléments du système de déclenchement et d'insertion ne sont pas déformés par la dilatation thermique. Les doigts 20 supportent l'ensemble 2. Les surfaces de butée 24 sont en regard des becs 20.3 des doigts 20 et les surfaces de poussée 26 sont à distance des surfaces de came 28. Les doigts 20 sont donc verrouillés et l'ensemble 2 ne peut être libéré. La manipulation du système peut alors se faire en toute sécurité sans risque d'insertion non souhaitée dans le faisceau d'aiguilles. Dans l'état de manutention, le système de déclenchement et d'insertion est placé dans l'assemblage porteur qui est disposé dans le réacteur. Du fait de la température dans le réacteur et de la différence de coefficients de dilatation entre le matériau de la capsule 10 et celui de la virole 19 et de la tête de commande 18, une dilatation différentielle apparaît entre la capsule 10 et l'ensemble virole 19 et tête de commande 18. Il y a donc une déformation différentielle entre la capsule 10 et l'ensemble virole 19 et tête de commande 18, et un déplacement relatif des surfaces de butée 24 et des surfaces de poussée 26 portée par la tête de commande 18 par rapport aux doigts 20. Ainsi, dans l'état de manutention qui est représenté sur la figure 5A, les éléments du système de déclenchement et d'insertion ont commencé à se dilater légèrement. Cette déformation se fait principalement le long de l'axe longitudinal.
Cependant entre l'état de montage et l'état de manutention, la dilatation différentielle est telle que les surfaces de butée 24, bien que s'étant déplacées par rapport aux doigts 20, sont encore partiellement en regard des becs des doigts 20 et assurent encore un verrouillage des doigts en position de maintien de l'ensemble 2. Les doigts 20 supportent donc l'ensemble 2.
L'ensemble ne peut être libéré. La manutention du système peut alors se faire en toute sécurité sans risque d'insertion non souhaitée dans le faisceau d'aiguilles. L'état de fonctionnement est représenté sur la figure 5B. Les différents éléments du système de déclenchement et d'insertion sont immergés dans le caloporteur à la température de fonctionnement. La virole 19 est entourée de caloporteur grâce au canal ménagé entre la virole 19 et la capsule 10, et est donc sensible à l'état de fonctionnement de l'assemblage. Entre l'état de manutention et l'état de fonctionnement, l'augmentation de température du caloporteur conduit à la poursuite de l'augmentation de déformation des éléments du système de déclenchement et d'insertion par dilatation thermique. A la température de l'état de fonctionnement, la dilatation différentielle entre la virole 19 et la capsule 10 est telle que les surfaces de butée 24 ne sont plus en regard des becs des doigts 20, les doigts 20 sont donc déverrouillés. Les surfaces de poussée 26 viennent tout juste au contact des surfaces de came 28, les doigts 20 sont donc encore inclinés vers l'axe longitudinal en position de maintien de l'ensemble 2. Entre la température de fonctionnement et la température de déclenchement, la dilatation des éléments se poursuit avec l'augmentation de la température du caloporteur. Les surfaces de poussée 26 exercent un effort de poussée longitudinal vers le haut sur les surfaces de came 28 des doigts 20, ce qui provoque le basculement des doigts 20 vers l'extérieur. La rotation des doigts 20 autour de leur axe Y provoque un déplacement axial vers le haut de l'ensemble 2. Grâce à cette cinématique de fonctionnement du dispositif de déclenchement et d'insertion, on obtient simultanément une rupture des liaisons éventuellement formées du fait de l'oxydation ou de l'agglomération d'impuretés, entre les parties mobiles et les parties fixes, par exemple entre la pièce d'accrochage de l'ensemble 2 et le corps de capsule 10. L'état de déclenchement lorsque la température seuil est atteinte, i.e. l'état dans lequel l'ensemble 2 est libéré, est représenté sur la figure 5C (juste avant la libération), et sur la figure 5D (en cours d'insertion). Sur la figure 5C, les doigts 20 sont en phase finale de rotation et l'ensemble 2 est quasiment libéré. Sur la figure 5D, les doigts ont fini de basculer, l'ensemble 2 est libéré et est en train de chuter en direction du coeur fissile.
L'insertion des éléments absorbants assure l'étouffement neutronique de la réaction en chaîne de façon à éviter la fusion du coeur à court terme. Une température d'étouffement compatible avec le maintien de l'intégrité des structures de supportage du coeur est assurée pendant une période suffisante pour mettre en oeuvre des actions correctives. Comme indiqué précédemment, la virole 19 ainsi que la tête de commande 18 du dispositif de déclenchement et d'insertion sont réalisées en un matériau offrant un coefficient de dilatation important par exemple un acier, plus particulièrement en acier austénitique tel que celui utilisé pour les gaines d'aiguilles comme l'acier Z10 CNDT 15.15 B (15/15 Ti) écroui. Concernant la capsule 10, qui est réalisée en un matériau présentant un coefficient de dilatation nettement inférieur à celui du matériau de la virole 19 et de la tête de commande 18, on peut choisir un alliage à base de tungstène, par exemple l'alliage W-5Re, i.e. qui est un alliage de tungstène avec 5 % de Rhénium. On peut également envisager un alliage tel que le W-ODS. Outre son faible coefficient de dilatation, le tungstène présente l'avantage de gonfler peu sous irradiation aux températures considérées du fait de sa nature réfractaire. Avantageusement, l'alliage W-5Re offre en outre une ductilité acceptable vis-à-vis des règles de dimensionnement considérées. Alternativement, on pourrait choisir l'alliage Z10 CNDT 15.15 B pour la capsule et l'alliage W-5Re pour la virole, à condition évidemment d'adapter le dispositif de déclenchement en conséquence. Dans l'exemple représenté les surfaces de butée 24 forment une surface radiale et la surface de poussée 26 forme une surface perpendiculaire à l'axe longitudinal. Mais cette configuration n'est en aucun cas limitative. Des moyens sont avantageusement prévus pour détecter l'état du dispositif de déclenchement et d'insertion afin de contrôler si une insertion de l'ensemble 2 a eu lieu. Une première technique peut consister à détecter l'insertion de l'antiréactivité dans le coeur, soit directement grâce aux chambres neutroniques, soit indirectement grâce au "traitement de la température coeur" (TRTC) qui consiste à mesurer au moyen de thermocouples disposés au-dessus des assemblages la température de sortie du caloporteur. Si du matériau absorbant chute, la puissance de l'assemblage porteur chute et la température de sortie du caloporteur de l'assemblage porteur chute. Par conséquent, en détectant une baisse de la température du caloporteur, on détecte l'insertion d'a ntiréactivité. Une autre technique consiste à détecter l'état suspendu ou non de l'ensemble d'éléments absorbants. Le dispositif de détection DT pour mettre en oeuvre cette technique est représenté sur les figures 5A à 5D. Il s'agit d'un dispositif de télémétrie à ultrason destiné à mesurer la distance entre un ou des transducteurs 67 disposés au-dessus des têtes d'assemblage et un réflecteur dont la position par rapport au(x) transducteur(s) est dépendant de l'état inséré ou non de l'ensemble d'éléments absorbants 2. Le dispositif DT comporte une pige 64 montée coulissante dans un alésage longitudinal 65 réalisé dans la tête de préhension 13 de la capsule 10. la pige 64 présente une longueur telle que son extrémité inférieure est en appui contre la tête d'accrochage de l'ensemble d'élément absorbants et une extrémité supérieure fait saillie de l'extrémité supérieure de la tête de préhension. L'extrémité supérieure de la pige 64 comporte un réflecteur 66. L'extrémité inférieure de la pige est uniquement en appui sur la tête d'accrochage de l'ensemble absorbant, si la pige venait à être bloquée, elle n'empêcherait donc pas l'insertion du chapelet, dans la mesure où elle n'en est pas solidaire. La section faible de la pige étant insuffisante pour former le réflecteur, l'extrémité supérieure de la tige présente alors une forme telle que sa section est supérieure à la section de la tige dans l'alésage. Par exemple, il s'agit d'un cône de conicité orientée vers le haut, la base du cône formant le réflecteur 66. Le cône vient en butée contre la partie supérieure de l'alésage lors de la chute de la pige. Il est toutefois possible de ménager une distance de chute de plusieurs centimètres, ce qui est suffisant pour la détection à ultrasons. Par exemple une distance de 13 mm peut être choisie.
Le réflecteur 66, porté par la pige qui traverse la tête de préhension 13, est disposée au plus près de la tête d'assemblage (représentée de manière schématique sur les figures 5A à 5D), ce qui augmente l'angle solide de réflexion des ultrasons et limite les échos sur les structures environnant la tête de préhension.
Des transducteurs 67 (représentés schématiquement) sont disposées au-dessus de la tête d'assemblage. Le déplacement axial des réflecteurs lors d'une insertion de l'ensemble 2 permet sa détection et sa localisation. Par exemple, les transducteurs sont fixés sur les grilles du bouchon couvercle coeur.
De manière avantageuse, on prévoit un ressort 68 monté en compression entre l'extrémité inférieure de la pige et l'extrémité inférieure de l'alésage. Ce ressort est comprimé en fonctionnement normal, i.e. lorsque l'ensemble absorbant 2 est en position non insérée, la tête d'accrochage étant maintenue par les doigts 20. Lorsque l'ensemble absorbant 2 chute emportant avec lui la tête d'accrochage, le ressort 68 se détend, provoquant le déplacement vers le bas de la pige 64. Ce ressort 66 évite avantageusement que la pige 64 soit empêchée de tomber. En effet, la pige 64 ayant une masse faible, un grippage dû à un phénomène de corrosion ou à la présence d'impuretés par exemple, pourrait l'empêcher de chuter. Grâce à l'effort appliqué par le ressort 68 lors de sa détente, un tel blocage est surmonté, la pige 64 chute et le dispositif DT détecte la chute du chapelet 2. L'effort appliqué par le ressort n'est pas susceptible d'être relaxé par le fluage d'irradiation du fait de la position éloignée du ressort par rapport au coeur fissile. Le ressort 68 améliore donc la robustesse de détection du dispositif de télémétrie.
En variante, les transducteurs ne sont pas disposés à l'aplomb du réflecteur. Des réflecteurs fixes sont disposés en face interne de la tête d'assemblage, afin de diriger le faisceau ultrason vers le réflecteur 66. Ou alors, le réflecteur 66 porté par la pige 64 peut présenter une surface avec plusieurs facettes, pour former un miroir triplan par exemple, afin d'améliorer la directivité du faisceau. Ces variantes pourraient permettre avantageusement d'utiliser un transducteur pour plusieurs assemblages Nous allons maintenant décrire brièvement le fonctionnement de ce dispositif de détection DT.
Lorsque l'ensemble 2 est suspendu, dans le cas des figures 5A à 5C, la pige 64 est en appui contre la tête d'accrochage de l'ensemble absorbant 2, le ressort 68 étant comprimé, le réflecteur 66 se trouve à une certaine distance du ou des transducteurs, ce qui correspond à l'état ensemble absorbant non insérée.
Lorsque l'ensemble se décroche (Figure 5D) car la température seuil est atteinte ou dans le cadre d'un déclenchement intempestif, la pige 64 ne repose plus sur la tête d'accrochage, sous l'action de la détente du ressort 68 et de la gravité, la pige 64 coulisse vers le bas dans l'alésage, entraînant avec elle le réflecteur 66 qui prend une deuxième position en appui sur la tête de préhension 13. Le transducteur 67 mesure un allongement de la distance entre le transducteur 67 et le réflecteur 66 et permet ainsi de détecter l'insertion de l'ensemble 2. Ce détecteur est particulièrement robuste. La pige 64 présentant une section faible, elle est souple en flexion et un jeu mécanique important est ménagé avec l'alésage; tout risque de blocage mécanique peut être évité, même en cas de déformation significative de la tête de préhension 13 du fait de la distorsion de l'axe et/ou de l'écrasement de l'alésage. Ce dispositif de détection permet de garantir la détection (et la localisation dans le coeur) de la chute des éléments absorbants en toute situation et sans pénaliser aucunement la fiabilité de déclenchement et d'insertion de ce chapelet. Ce dispositif de détection peut être utilisé soit en plus du TRTC et/ou des chambres à fission afin de diversifier les moyens de détection de l'insertion d'antiréactivité, soit en remplacement de ces techniques. Selon l'invention, le système de déclenchement et d'insertion SI est rapporté dans l'assemblage, il est alors complètement indépendant de l'assemblage porteur, et peut donc être avantageusement géré indépendamment de l'assemblage combustible.
Il est donc possible d'effectuer des tests de fonctionnement, par exemple de déclenchement et de chute de l'ensemble 2 ex-situ, i.e. hors réacteur, à l'échelle de la capsule 10 uniquement. Ces tests de fonctionnement peuvent être réalisés systématiquement avant l'intégration initiale dans l'assemblage A.
II est possible de vérifier ou de changer si nécessaire le dispositif de déclenchement et d'insertion ou encore de le réarmer dans le cas d'un dysfonctionnement du système, et ce, indépendamment des autres éléments de l'assemblage combustibles. Ce remplacement ou ce réarmement peut avoir lieu sans réformer l'assemblage dans son entier. Cette possibilité a pour avantage de gérer la durée de vie des systèmes d'insertion indépendamment de celle des assemblages combustibles, ce qui peut être favorablement exploité si l'on souhaite réduire les coût de fabrication ou minimiser la quantité de déchets activés dans le cadre de l'aval du cycle. Le dispositif de déclenchement et d'insertion Dl est particulièrement adapté à un système de déclenchement et d'insertion amovible. En effet, grâce au dispositif de déclenchement et d'insertion, plus particulièrement grâce à la butée 24 qui assure un verrouillage jusqu'à la température de manutention, tout risque de déverrouillage des doigts en situation de manutention est évité, ainsi lors du montage de la capsule dans l'assemblage porteur, et par exemple en cas de choc, l'ensemble d'éléments absorbants ne peut pas se décrocher, à moins d'une rupture des doigts ou de la tête d'accrochage ou du câble. Cet avantage apparaît également lors de l'intégration de l'assemblage dans le coeur (état de manutention décrit précédemment). Grâce à la structure de l'assemblage combustible selon la présente invention et à l'intégration du système de déclenchement et d'insertion, la fraction volumique de combustible est peu réduite, et de fait les performances neutroniques du coeur également. Le volume de l'espace central entraîne une réduction de la fraction volumique de combustible d'environ 7% dans l'assemblage combustible porteur et d'environ 0,6% dans le coeur. En outre, la conception de l'assemblage porteur permet d'appliquer le cycle du combustible des assemblages de l'état de la technique avec un minimum de modifications et ainsi d'optimiser les coûts.
De plus, la structure de l'assemblage selon l'invention a peu d'impact sur la perte de charge de l'assemblage combustible et donc sur l'optimisation de la thermohydraulique du coeur. Associé au dispositif de déclenchement et d'insertion selon l'invention, l'assemblage selon l'invention utilise de manière optimale le débit de l'assemblage combustible ce qui assure une rapidité et une précision de déclenchement maximales. En effet, du fait de l'emplacement central de la virole dans l'assemblage et de sa structure, celle-ci voit un débit très proche du débit d'un assemblage combustible standard, sa dilatation est donc représentative de la température du caloporteur et donc de l'état de l'assemblage.
Grâce à l'invention, la fiabilité d'insertion de l'antiréactivité est optimisée. En effet, la capsule est mécaniquement découplée des déformations du faisceau d'aiguilles car elle en est protégée par le fourreau qui présente une raideur significative et dans laquelle elle est par ailleurs insérée avec un jeu radial important. La présence du faisceau d'aiguilles entre le fourreau et le tube hexagonal permet également de découpler mécaniquement la capsule des déformations affectant le pas du réseau, dans la mesure où le faisceau d'aiguilles présente une certaine capacité d'accommodation des déformations du tube hexagonal (présence de jeux entre les aiguilles et les fils espaceurs).
Nous allons maintenant décrire en détail un ensemble d'éléments absorbants 2 dont la mise en oeuvre permet d'optimiser davantage la fiabilité d'insertion, en effet l'ensemble d'éléments absorbants qui va être décrit présente une grande aptitude à l'insertion dans une capsule déformée. L'ensemble 2 comporte des éléments absorbants de forme sphérique 4 enfilés sur un câble 6 souple. Cet ensemble présente une grande souplesse, ce qui facilite l'insertion dans la capsule. La répartition en chapelet évite le blocage par effet de voûte et/ou par des phénomènes de type frittage qui peut apparaître dans le cas d'un empilement massif.
La forme sphérique des éléments absorbants 2 présente l'avantage d'offrir une grande fiabilité d'insertion des éléments absorbants dans la capsule, puisque la forme sphérique est la plus apte à être insérée dans une structure déformée et/ou de dimensions réduites. Par ailleurs, d'un point de vue thermique et thermomécanique vis-à-vis de l'élément absorbant lui-même, la forme sphérique offre les conditions de refroidissement optimales pour minimiser la température à coeur. Par exemple, par rapport aux formes cylindriques de l'état de la technique, le gradient de température entre le coeur et la surface extérieure est réduit d'un tiers. Du fait du gradient thermique plus faible entre le coeur et la surface extérieure de l'élément absorbant, les contraintes d'origine thermique sont réduites. Les risques de fissuration sont alors diminués. Le volume de matériau absorbant pour l'insertion d'antiréactivité est utilisé de manière optimale, la forme sphérique permettant de minimiser l'effet d'autoprotection neutronique par unité de volume.
Les éléments sphériques peuvent être pleins et être réalisés avec un seul matériau absorbant. En variante, on peut envisager de réaliser les éléments avec deux matériaux différents afin d'optimiser leurs propriétés. Par exemple, on peut réaliser un coeur métallique présentant des capacités d'absorption neutronique plus faibles qu'un matériau céramique (comme le B4C) mais offrant une meilleure conductivité thermique, ce qui permet de diminuer la température à coeur et d'accroître la marge à fusion, et réserver le matériau céramique pour la paroi périphérique. Les deux matériaux sont choisis de sorte que la dilatation différentielle entre les deux matériaux soit telle que l'intégrité mécanique de l'élément soit assurée. De tels éléments sont réalisés par exemple à partir d'une sphère métallique entourée de deux hémisphères creux en matériau céramique. Dans une autre variante de réalisation, les éléments sphériques sont creux. Cette structure est très avantageuse d'un point de vue thermique car elle permet de diminuer la température maximale vue par le matériau absorbant, notamment dans le cadre d'une insertion intempestive. En outre, elle permet de diminuer l'importance des contraintes secondaires d'origine thermique au sein des éléments, puisque il n'y a plus de phénomène de dilatation différentielle entre le coeur et la périphérie. D'un point de vue neutronique, la matière à coeur est nettement moins efficace que la matière périphérique du fait de l'effet d'autoprotection. Par conséquent l'absence de celle-ci dans les sphères creuses n'est pas particulièrement pénalisante. Les éléments sphériques creux peuvent être réalisés par assemblage de deux hémisphères creux ou en réalisant un alésage dans une sphère pleine. Dans ce dernier cas, on peut prévoir un insert métallique pour réduire le jeu mécanique diamétral avec le câble du chapelet de part et d'autre de l'alésage. Le câble 6 peut être en fibres de métal tressées, ou en tresses sèches de fibres en céramique.
L'ensemble comporte à l'une de ses extrémités une tête d'accrochage décrite précédemment coopérant avec les doigts 20. De manière avantageuse, l'ensemble comporte à son extrémité opposée à celle munie de la tête d'accrochage au moins un élément métallique, de préférence, plusieurs éléments métalliques en lieu et place des éléments en matériau absorbant, par exemple au nombre de 3. D'une part, ces éléments forment une butée pour les éléments absorbants. D'autre part, ils forment une protection neutronique partielle pour les éléments absorbants par rapport au coeur fissile, le flux neutronique étant susceptible de dégrader les propriétés des éléments absorbants. Par exemple, dans le cas du B4C la conductivité thermique de celui-ci diminue sous irradiation, ce qui conduit à une augmentation de la température à coeur des éléments. Or, grâce à l'interposition des éléments métalliques formant écran neutronique, les éléments en B4C sont partiellement protégés.
Enfin, ils peuvent former un lest dans le cas où le matériau des éléments absorbants présenterait une faible densité. La présence d'un lest permet de diminuer le temps de chute de l'ensemble, et réduit les risques de blocage. De plus, ces éléments métalliques peuvent absorber les chocs au fond de la capsule, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas du B4C qui présente une faible résistance au choc. De manière avantageuse, il peut être prévu d'introduire entre les éléments absorbants des moyens d'amortissement mécanique. Il peut s'agir par exemple de rondelles Belleville. Ces moyens ne sont pas nécessairement disposés entre chaque paire d'éléments.
La longueur du câble est supérieure à la hauteur de l'empilement des sphères ce qui détermine la souplesse du chapelet, ce jeu mécanique est dimensionné en fonction des déformations des composants sous irradiation, telles que la dilatation, le gonflement sous flux, le fluage.
En outre, un jeu radial est prévu entre le câble et les alésages traversant les sphères. Dans le cas où le matériau absorbant présente des risques de fragmentation liée aux déformations différentielles en réacteur (dilatations et gonflement sous irradiation), comme le B4C, les éléments absorbants peuvent comporter une chemise formant un gainage métallique dans laquelle est disposé le matériau absorbant. Les éléments absorbants peuvent être réalisés en tout matériau absorbant neutronique. Par exemple, il peut s'agir de carbure de bore (B4C) plus ou moins enrichi en 1°B. Il peut s'agir de matériaux à base d'hafnium. Ces matériaux présentant une densité importante, ce qui permet de réduire le temps de chute, ne dégagent pas de gaz sous irradiation, et donc ne provoquent pas de gonflement, et ne voient pas leurs capacités d'antiréactivité sous irradiation diminuer de manière significative. L'efficacité neutronique et le niveau de détectabilité sont donc stables. Il peut s'agir d'hafnium métallique, qui présente une efficacité neutronique par unité de volume beaucoup plus faible que celle du B4C, mais qui présente l'avantage d'avoir une conductivité thermique nettement plus élevée que celle du B4C et stable sous irradiation. Il peut s'agir d'hydrure d'hafnium dont la conductivité thermique en condition non irradiée est importante et, comme pour l'hafnium métal, elle est stable sous irradiation. Il pourrait aussi s'agir de matériaux absorbants de type borure réfractaire, par exemple le HfB2 et du TiB2, qui présentent des températures de fusion de l'ordre de 3300°C. On peut également utiliser l'hexaborure d'europium EuB6. On peut envisager d'utiliser aussi le Eu203. Celui-ci ne génère pas de produits gazeux sous irradiation. Il possède en outre un pouvoir absorbant important. On peut envisager en variante d'avoir des éléments absorbants réalisés dans différents matériaux absorbants en fonction de leur position le long du chapelet. Par exemple, on peut disposer des éléments à base d'hafnium en bas de chapelet et des éléments à base de B4C en haut de chapelet. Cette répartition permet d'apporter l'essentiel de l'anti-réactivité nécessaire avec les éléments de B4C, tandis que les éléments d'hafnium en bas du chapelet constituent en condition non insérée une protection neutronique pour les éléments de B4C situés en partie haute du chapelet ; tout en apportant un complément significatif d'antiréactivité au début de l'insertion et contribuent à l'apport total d'antiréactivité en fin d'insertion. De plus, les éléments d'hafnium ne présentent pas de risque de fusion en condition d'insertion, puisque leur conductivité thermique sous irradiation en position suspendue ne diminue pas. L'Hafnium pourrait servir d'agent mitigateur en cas de fusion généralisée du coeur. Dans le cas d'un réacteur à eau pressurisée, les matériaux des éléments absorbants peuvent par exemple être les suivants : l'Hafnium, le Dy11136, le Gd11B6, le Sm11B6 et l'Er11134, l'HfB2 naturel et le TiB2 naturel. Le caloporteur peut être formé par tout métal liquide adapté, par exemple le sodium. Les autres métaux liquides envisageables en réacteur rapide sont le plomb et le plomb-bismuth. De préférence, il s'agit du sodium qui permet de bons transferts thermiques. En outre, dans le cas d'un absorbant boré, le milieu métal liquide permet d'éviter les problèmes potentiels de mise en forte pression des enceintes (aiguille, capsule ou autre) par l'hélium issu du 1°B. Enfin, la viscosité élevée du milieu métal permet en outre une franche décélération progressive en bout de course de chute qui limite fortement le risque de fragmentation de la céramique absorbante.
A titre d'illustration, nous allons donner un exemple de dimensionnement d'un assemblage selon la présente invention. Concernant l'ensemble d'éléments absorbants de forme sphérique, celui-ci peut présenter une hauteur de 800 mm. Concernant la taille et la masse des éléments absorbants, celles-ci dépend du matériau dans lequel ils sont réalisés : - dans le cas du B4C enrichi à 48 % en 10B, ils ont un diamètre de 35 mm et une masse de 1,8 kg, - dans le cas du HfB2 enrichi à 71 % en 10B : ils ont un diamètre de 35 mm et une masse de 10,8 kg, - dans le cas de l'Hafnium, ils ont un diamètre de 67 mm et une masse de 46,9 kg, - dans le cas du Eu203, ils ont un diamètre de 52 mm et une masse de 17,6 kg. L'intégration du système de déclenchement et d'insertion au sein d'un assemblage sur la base des éléments absorbants sphériques de diamètre 35 mm correspond à la suppression de deux couronnes d'aiguilles combustibles, ce qui correspond en termes d'impact sur la fraction volumique de combustible à 7 % dans l'assemblage combustible porteur et 0,6 % dans le coeur. Concernant le fonctionnement du système, en considérant la virole en Z10 CNDT 15.15 B et la capsule en W-5Re, pour la température de déclenchement considérée de 660°C et une hauteur de virole d'environ 800 mm avec les dimensions de composants choisies. On peut calculer le déplacement axial différentiel de la virole par rapport à la capsule : - entre la température ambiante et la température de fonctionnement : 5,65 mm ; - entre la température de fonctionnement et la température de déclenchement : 1,44 mm.
On peut calculer le déplacement de la tête d'accrochage par déplacement des doigts 20 entre la température de fonctionnement et la température de déclenchement : le doigt a un déplacement linéique de 5,4 mm et un déplacement angulaire de 7,2°.
La tête d'accrochage de l'ensemble 2 a alors un déplacement axial entre la température de fonctionnement et la température de déclenchement de 3,5 mm. L'assemblage porteur selon la présente invention et l'ensemble d'éléments absorbants sous forme de chapelet d'éléments sphériques sont particulièrement adaptés à une mise en oeuvre dans des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium. Ils peuvent également s'appliquer à d'autres types de réacteurs nucléaires, tels que les réacteurs rapides refroidis avec d'autres métaux liquides comme le plomb ou le plomb-bismuth, réacteurs rapides refroidis au gaz, réacteurs à eau pressurisée ou à eau bouillante.
Claims (31)
- REVENDICATIONS1. Assemblage porteur pour réacteur nucléaire comportant un boîtier (40) d'axe longitudinal (X1) destiné à être orienté sensiblement selon un axe vertical, une zone fissile située en partie basse du boîtier (40), un volume libre située en partie haute du boîtier (40), un espace libre (52) dans la zone fissile s'étendant sur une partie au moins de la zone fissile le long de l'axe longitudinal (X1), à partir de l'extrémité de la zone fissile située du côté de la partie haute le long de l'axe longitudinal (X1), un fourreau (54) bordant l'espace libre (52), et un système de déclenchement et d'insertion (SI), ledit système de déclenchement et d'insertion comportant une capsule (10) d'axe longitudinal (X), un ensemble à insérer (2) suspendu dans la capsule et un dispositif de déclenchement et d'insertion (DI) apte à libérer ledit ensemble à insérer en cas d'état accidentel de l'assemblage, ladite capsule (10) étant insérée partiellement dans le fourreau (54), ledit système de déclenchement et d'insertion étant monté de manière amovible dans l'assemblage porteur, et ladite capsule comportant une tête de préhension par laquelle le système de déclenchement et d'insertion (SI) est suspendu au-dessus du fourreau (54).
- 2. Assemblage porteur selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de déclenchement et d'insertion est disposé dans une partie supérieure de la zone haute du boîtier.
- 3. Assemblage porteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'espace libre (52) est situé dans une partie centrale de la zone fissile de sorte que l'axe longitudinal (X) du système de déclenchement et d'insertion soit coaxial avec l'axe (X1) de l'assemblage.
- 4. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'ensemble à insérer est du type absorbant neutronique et/ou mitigateur.
- 5. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la dimension longitudinale de l'ensemble à insérer (2) est au plus égale à la moitié de la dimension longitudinale totale de la capsule (10)
- 6. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la capsule comporte des moyens pour amortir la chute de l'ensemble à insérer en fin de course.
- 7. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la capsule (10) comporte des orifices d'alimentation en caloporteur à l'extrémité de sa portion disposée dans le fourreau.
- 8. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 7, comportant des moyens de guidage de la mise en place du système de déclenchement et d'insertion (SI) dans la zone fissile de l'assemblage, disposés à l'extrémité du fourreau située du côté du volume libre de l'assemblage porteur.
- 9. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le boîtier présente une section transversale hexagonale et dans lequel le fourreau (54) présente une section transversale extérieure hexagonale et une section transversale intérieure hexagonale ou circulaire et dans lequel la capsule (10) présente une section transversale extérieure circulaire.
- 10. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'ensemble à insérer (2) comporte une pluralité d'éléments (4)montés articulés les uns aux autres, un des éléments d'extrémité formant une tête d'accrochage (2.1) coopérant avec des moyens de maintien (11) du dispositif de déclenchement et d'insertion (Dl).
- 11. Assemblage porteur selon la revendication 10, dans lequel les éléments (4) sont enfilés sur un câble (6).
- 12. Assemblage porteur selon la revendication 11, dans lequel le câble est en fibres de métal tressées ou en fibres céramiques tressées.
- 13. Assemblage porteur selon la revendication 10, 11 ou 12, dans lequel chaque élément (4) a une forme sphérique.
- 14. Assemblage porteur selon l'une des revendications 10 à 13, comportant des moyens amortisseurs entre au moins une paire d'éléments.
- 15. Assemblage porteur selon l'une des revendications 10 à 14, dans lequel les éléments (4) sont formés de plusieurs matériaux absorbants.
- 16. Assemblage porteur selon l'une des revendications 10 à 20 15, dans lequel les éléments absorbants (4) comportent au moins des éléments dans un premier élément absorbant et des deuxièmes éléments dans un deuxième élément absorbant.
- 17. Assemblage porteur selon l'une des revendications 10 à 25 16, dans lequel les éléments sont creux ou comportent un noyau central et une enveloppe périphérique composés de deux matériaux différents. 15
- 18. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 17, dans lequel le système de déclenchement et d'insertion est sensible à une variation de température.
- 19. Assemblage porteur selon la revendication 18, dans lequel le système de déclenchement et d'insertion est du type à dilatation différentielle.
- 20. Assemblage porteur selon la revendication 19, dans lequel le système de déclenchement et d'insertion comportent des moyens de verrouillage empêchant l'insertion de l'ensemble à insérer pour une température inférieure à la température de fonctionnement du réacteur.
- 21. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 20, comportant des moyens de détection de l'insertion de l'ensemble à insérer par télémétrie à ultrasons.
- 22. Assemblage porteur selon la revendication 20, dans lequel le dispositif de déclenchement et d'insertion comporte une partie fixe longitudinalement formée par la capsule (10) et une partie mobile longitudinalement, la capsule comportant des moyens de maintien (11) de l'ensemble à insérer (2) en position suspendue au-dessus de la zone fissile, ledit l'ensemble à insérer étant libérable sous l'action de la partie mobile, la partie mobile comportant les moyens de verrouillage et des moyens de maintien en position suspendue de l'ensemble à insérer et des moyens pour libérer l'ensemble à insérer des moyens de maintien, lesdits moyens de verrouillage étant formés par au moins une première surface (24), dite surface de butée, et les moyens pour libérer l'ensemble à insérer étant formés par au moins une deuxième surface (26), dite surface de libération, et des moyens de déplacement (19) le long de l'axe longitudinal desdites surfaces de butée (24) et de libération(26), lesdits moyens de déplacement étant formés par une virole (19) apte à se dilater longitudinalement de manière différentielle par rapport à la capsule(10) sous l'effet de l'élévation de la température du caloporteur, ladite surface de butée (24) et ladite surface de libération (26) étant disposée de sorte que, lors de l'augmentation de la température du caloporteur, la surface de butée (24) s'éloigne axialement des moyens de maintien (11) et la surface de libération (26) se rapproche axialement des moyens de maintien (11), la surface de butée (24) étant écartée des moyens de maintien lorsque le caloporteur est à la température normale de fonctionnement du réacteur, de telle sorte que les moyens de maintien soient déverrouillés, et la surface de libération (26) exerçant un effort de poussée sur les moyens de maintien de telle sorte que l'ensemble à insérer soit libéré lorsque la température du caloporteur est supérieure à une température seuil.
- 23. Assemblage porteur selon la revendication 22 en combinaison avec la revendication 21, dans lequel les moyens de détection comportent au moins un transducteur à ultrasons disposé au-dessus de la tête de la capsule, un réflecteur (66) monté sur la tête de la capsule en face du transducteur, la position longitudinale du réflecteur (66) étant commandée par le maintien ou non de l'ensemble à insérer par les moyens de maintien (11), ledit réflecteur (66) étant relié à ensemble à insérer par un élément allongé (64) monté coulissant dans un alésage longitudinal traversant la tête de capsule et maintenant le réflecteur (66) dans un état de non insertion par appui sur l'ensemble à insérer.
- 24. Assemblage porteur selon la revendication 23, comportant un moyen élastique (68) comprimé en présence de l'ensemble à insérer et se détendant en l'absence de l'élément à insérer et exerçant un effort de traction sur l'élément allongé (64) de sorte à déplacer le réflecteur (66).30
- 25. Assemblage porteur selon l'une des revendications 22 à 24, dans lequel un jeu radial est prévu entre la virole (19) et la capsule (10) de sorte à délimiter un canal de circulation du caloporteur entre la virole et la capsule (10), la virole (19) comportant des orifices pour la circulation du caloporteur dans ledit canal.
- 26. Assemblage porteur, selon l'une des revendications 22 à 25, dans lequel les moyens de maintien (11) comportent au moins deux doigts (20), de préférence trois, répartis autour de l'axe longitudinal (X) et montés articulés en rotation sur la capsule(10) de sorte à pouvoir prendre une position proche de l'axe longitudinal (X) pour maintenir l'ensemble à insérer (2) entre les doigts (20), et une position écartée de l'axe longitudinal (X) dans laquelle l'ensemble à insérer (2) est libéré.
- 27. Assemblage porteur selon la revendication 26, dans lequel la surface de butée (24) est une surface disposée radialement à l'extérieur des doigts (20) empêchant en position de verrouillage les doigts (20) de s'écarter de l'axe longitudinal (X), et dans lequel la surface de libération (26) est une surface perpendiculaire à l'axe de longitudinal (X), et dans lequel les doigts (20) comportent une surface de came (28) avec laquelle coopère la surface de libération (26) pour faire pivoter les doigts en éloignement de l'axe longitudinal.
- 28. Assemblage porteur selon l'une des revendications 22 à 27, dans lequel la virole (19) est en acier austénitique et la capsule (10) est en alliage à base de tungstène ou la virole (19) est en acier Z10 CNDT 15.15 B écroui et la capsule(10) est W-5Re.
- 29. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 28, pour réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par un métal liquide, de préférence le sodium dans lequel le ou les matériaux de l'absorbant neutroniqueest/sont choisi(s) parmi le B4C, plus ou moins enrichi en 10B, l'hafnium métallique, des matériaux de type borure réfractaire, par exemple le HfB2 et du TiB2, l'hexaborure d'europium EuB6 ou le Eu203.
- 30. Assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 29, pour réacteur nucléaire à neutrons thermiques refroidis par de l'eau, dans lequel le ou les matériaux de l'absorbant neutronique est/sont choisi(s) parmi l'Hafnium, le Dy11B6, le Gd11B6, le Sm11B6 et l'Er11B4, l'HfB2 naturel et le TiB2 naturel.
- 31. Réacteur nucléaire comportant des assemblages de combustibles nucléaire et un assemblage porteur selon l'une des revendications 1 à 30.
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