FR3040234A1 - ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES - Google Patents

ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES Download PDF

Info

Publication number
FR3040234A1
FR3040234A1 FR1557860A FR1557860A FR3040234A1 FR 3040234 A1 FR3040234 A1 FR 3040234A1 FR 1557860 A FR1557860 A FR 1557860A FR 1557860 A FR1557860 A FR 1557860A FR 3040234 A1 FR3040234 A1 FR 3040234A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
assembly
sleeve
housing
reactor
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1557860A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3040234B1 (en
Inventor
Thierry Beck
Victor Blanc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1557860A priority Critical patent/FR3040234B1/en
Priority to CN201680059227.0A priority patent/CN108140435B/en
Priority to JP2018509767A priority patent/JP2018528421A/en
Priority to PCT/EP2016/069545 priority patent/WO2017032669A1/en
Priority to KR1020187007952A priority patent/KR20180041223A/en
Priority to RU2018105774A priority patent/RU2678573C1/en
Publication of FR3040234A1 publication Critical patent/FR3040234A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3040234B1 publication Critical patent/FR3040234B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/324Coats or envelopes for the bundles
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/322Means to influence the coolant flow through or around the bundles
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/334Assembling, maintenance or repair of the bundles
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • G21C5/02Details
    • G21C5/06Means for locating or supporting fuel elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/02Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
    • G21C1/03Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders cooled by a coolant not essentially pressurised, e.g. pool-type reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

L'invention concerne un assemblage pour réacteur nucléaire, notamment pour un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium RNR-Na, comportant un boitier (10) d'axe longitudinal (X), chaque face principale du boitier comprenant, dans sa partie centrale, une plaquette (2) d'espacement avec un assemblage adjacent, comprenant une partie faisant saillie vers l'extérieur, l'assemblage comprenant en outre un manchon de renfort (3) rapporté et maintenu à l'intérieur du boitier (10) et agencé en regard des plaquettes (2).The invention relates to an assembly for a nuclear reactor, in particular for a sodium-cooled rapid neutron reactor RNR-Na, comprising a housing (10) of longitudinal axis (X), each main face of the housing comprising, in its central part, a spacer plate (2) with an adjacent assembly, including an outwardly projecting portion, the assembly further comprising a reinforcing sleeve (3) attached and held within the housing (10) and arranged next to the plates (2).

Description

ASSEMBLAGE POUR REACTEUR NUCLEAIRE DE TYPE RNR-Na, A BOITIER MUNI DE PLAQUETTES D’ESPACEMENT A RAIDEUR AMELIOREEASSEMBLY FOR NUCLEAR REACTOR TYPE RNR-Na, A HOUSING PROVIDED WITH SPACER PLATES WITH IMPROVED STIFFNESS

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention concerne un assemblage combustible pour réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi avec du métal liquide, notamment du sodium liquide dit RNR-Na ou SFR (acronyme anglais de « Sodium Fast Reactor ») et qui fait partie de la famille des réacteurs dits de quatrième génération. L’invention vise à proposer en premier lieu un assemblage combustible qui puisse être utilisé à court terme dans le projet de démonstrateur technologique français de réacteur de quatrième génération baptisé ASTRID.The present invention relates to a fuel assembly for a fast neutron nuclear reactor cooled with liquid metal, especially liquid sodium called RNR-Na or SFR (acronym for "Sodium Fast Reactor") and which is part of the family of so-called reactors. fourth generation. The aim of the invention is first of all to propose a fuel assembly that can be used in the short term in the fourth generation French technology demonstrator project called ASTRID.

Les assemblages combustibles visés par l’invention peuvent être aussi bien utilisés dans un réacteur nucléaire de type intégré, c’est-à-dire pour lequel le circuit primaire de sodium avec des moyens de pompage est totalement contenu dans une cuve contenant également et des échangeurs de chaleur, que dans un réacteur de type à boucles, c’est-à-dire pour lequel les échangeurs intermédiaires de chaleur et les moyens de pompage du sodium primaire sont situés hors de la cuve.The fuel assemblies targeted by the invention can be used both in a nuclear reactor of integrated type, that is to say for which the primary circuit of sodium with pumping means is totally contained in a vessel also containing and heat exchangers, only in a loop-type reactor, that is to say for which the intermediate heat exchangers and the primary sodium pumping means are located outside the tank.

Par assemblage combustible, on entend un ensemble comprenant des éléments combustibles et chargé et/ou déchargé dans/depuis un réacteur nucléaire.By fuel assembly is meant an assembly comprising fuel elements and charged and / or discharged into / from a nuclear reactor.

Par assemblage combustible de type RNR-Na ou SFR, on entend un assemblage combustible adapté pour être irradié dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi avec du sodium liquide dit RNR-Na ou SFR.By fuel assembly type RNR-Na or SFR is meant a fuel assembly adapted to be irradiated in a fast neutron nuclear reactor cooled with liquid sodium called RNR-Na or SFR.

Bien que décrite en référence à l’application principale visée, à savoir un assemblage combustible pour réacteur nucléaire, l’invention peut s’appliquer à tout type d’assemblage pour réacteur nucléaire, tel qu’un réflecteur, une Protection Neutronique Latérale (PNL), une barre de commande, un assemblage expérimental, un dispositif complémentaire de sûreté...Although described with reference to the main application aimed at, namely a fuel assembly for a nuclear reactor, the invention can be applied to any type of assembly for a nuclear reactor, such as a reflector, a lateral neutron protection (NLP). ), a control bar, an experimental assembly, a complementary safety device ...

Etat de la techniqueState of the art

Les assemblages combustibles destinés à être utilisés dans les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium liquide (RNR-Na), présentent une structure mécanique particulière afin notamment de laisser passer le sodium liquide en leur sein.The fuel assemblies intended for use in fast reactors cooled with liquid sodium (RNR-Na), have a particular mechanical structure in particular to let liquid sodium pass through them.

On a représenté en figure 1, un assemblage combustible 1 déjà utilisé dans un réacteur nucléaire RNR-Na connu sous la dénomination « Phénix ».FIG. 1 shows a fuel assembly 1 already used in a nuclear reactor RNR-Na known under the name "Phoenix".

Un tel assemblage 1 de forme allongée selon un axe longitudinal X comprend tout d’abord un tube ou boîtier 10 à section hexagonale, dont la portion supérieure 11 forme la tête de préhension de l’assemblage et loge un dispositif de protection neutronique supérieure (PNS), et dont la portion centrale 12 enveloppe des aiguilles de combustible non représentées.Such an assembly 1 of elongate shape along a longitudinal axis X firstly comprises a tube or casing 10 with a hexagonal section, the upper portion 11 of which forms the gripping head of the assembly and houses an upper neutron protection device (PNS ), and whose central portion 12 envelops unrepresented fuel needles.

Autrement dit, les portions 11, 12 forment une même enveloppe tubulaire 10 ou boîtier de section hexagonale identique sur toute sa hauteur. La tête 11 de l’assemblage comporte une ouverture centrale 110 débouchant en son sein. L’assemblage 1 comprend enfin une portion inférieure 13 formant le pied de l’assemblage, dans le prolongement du boîtier 10. Le pied 13 de l’assemblage présente une extrémité distale 15 en forme de cône ou arrondie pour pouvoir être inséré à la verticale dans les chandelles du sommier (support) d’un cœur de réacteur. Le pied 13 de l’assemblage comporte à sa périphérie des ouvertures 16 débouchant en son sein.In other words, the portions 11, 12 form the same tubular envelope 10 or identical hexagonal section box over its entire height. The head 11 of the assembly has a central opening 110 opening therein. The assembly 1 finally comprises a lower portion 13 forming the foot of the assembly, in the extension of the housing 10. The foot 13 of the assembly has a distal end 15 cone-shaped or rounded to be inserted vertically in the candles of the bed base (support) of a reactor core. The foot 13 of the assembly has at its periphery openings 16 opening therein.

Ainsi, en configuration installée d’un assemblage combustible, c’est-à-dire en position chargée dans un cœur de réacteur, le pied 13 d’un assemblage 1, de forme mâle, est inséré dans une ouverture du sommier du réacteur en maintenant ainsi l’assemblage 1 dans ce dernier avec son axe longitudinal X à la verticale.Thus, in the installed configuration of a fuel assembly, that is to say in a loaded position in a reactor core, the foot 13 of a male-shaped assembly 1 is inserted into an opening of the reactor base in thus maintaining the assembly 1 in the latter with its longitudinal axis X vertically.

Le sodium primaire peut circuler à l’intérieur du boîtier 10 de l’assemblage 1 et ainsi véhiculer par conduction thermique la chaleur dégagée par les aiguilles de combustible. Le sodium est ainsi introduit par les ouvertures 16 du pied 13 et sort par l’ouverture centrale 110 de la tête 11, après avoir traversé le faisceau d’aiguilles combustibles.The primary sodium can circulate inside the housing 10 of the assembly 1 and thus heat-transfer the heat generated by the fuel needles. The sodium is thus introduced through the openings 16 of the foot 13 and out through the central opening 110 of the head 11, after having passed through the bundle of combustible needles.

La portion centrale 12 d’un assemblage comprend une pluralité d’aiguilles de combustible nucléaire. Chaque aiguille se présente sous la forme d’un tube de gaine cylindrique étanche à l’intérieur de laquelle est empilée une colonne 14 de pastilles de combustible fissile au sein desquelles se produisent les réactions nucléaires qui dégagent de la chaleur. Toutes les colonnes 14 définissent ce que l’on dénomme usuellement la zone fissile qui est approximativement située à mi-hauteur d’un assemblage 1. Elle est schématisée sous forme d’un rectangle noir en figure 1.The central portion 12 of an assembly comprises a plurality of nuclear fuel needles. Each needle is in the form of a sealed cylindrical sheath tube inside which is stacked a column 14 of fissile fuel pellets in which occur nuclear reactions that give off heat. All columns 14 define what is usually called the fissile area which is approximately halfway up an assembly 1. It is shown schematically in the form of a black rectangle in FIG.

Tous les assemblages d’un même réacteur sont agencés verticalement sur un sommier pour former un cœur à réseau compact à maille hexagonale.All the assemblies of the same reactor are arranged vertically on a bed base to form a core network with hexagonal mesh.

Les assemblages en position sur le sommier sont espacés les uns des autres au niveau de leur base (pied), typiquement de quelques mm entre les faces en regard de deux boîtiers à section hexagonale adjacents.The assemblies in position on the bed base are spaced from each other at their base (foot), typically a few mm between the facing faces of two adjacent hexagonal section housings.

Il est nécessaire que cet espacement soit maintenu sensiblement constant sur toute la hauteur de l’assemblage au cours du fonctionnement du réacteur.It is necessary that this spacing be kept substantially constant over the entire height of the assembly during operation of the reactor.

En effet, un rapprochement de deux assemblages combustibles adjacents conduit immédiatement à une insertion de réactivité, i.e. une augmentation rapide de puissance, pouvant avoir des conséquences lourdes, telles qu’une surchauffe, un bouchage..., et conduire à un accident de fusion du cœur.In fact, a combination of two adjacent fuel assemblies immediately leads to a reactivity insertion, ie a rapid increase in power, which can have heavy consequences, such as overheating, clogging, and lead to a meltdown accident. of the heart.

Pour pallier cela, il est connu dans les réacteurs RNR-Na existants, d’ajouter des dispositifs d’espacement dans la partie haute du boîtier des assemblages, juste au-dessus de la zone des aiguilles fissiles. Généralement, ces dispositifs sont agencés à une hauteur environ égale aux 2/3 de la hauteur de l’assemblage faisant saillie au-dessus du sommier.To overcome this, it is known in existing RNR-Na reactors, to add spacers in the upper part of the assembly housing, just above the area of fissile needles. Generally, these devices are arranged at a height approximately equal to 2/3 of the height of the assembly projecting above the bed base.

Ces dispositifs d’espacement, usuellement appelés « plaquettes », consistent essentiellement en des bossages, c’est-à-dire des surépaisseurs, faisant saillie vers l’extérieur de l’assemblage. Chaque face de la section hexagonale du boîtier est pourvue d’un bossage (plaquette).These spacers, usually called "platelets", consist essentially of bosses, that is to say, extra thickness, projecting outwardly of the assembly. Each face of the hexagonal section of the housing is provided with a boss (plate).

Ces plaquettes ont donc pour fonction de réduire localement le jeu entre les assemblages adjacents et permettent ainsi : - d’assurer la compacité du réseau d’assemblages, pendant le fonctionnement normal du réacteur et les opérations de manutention (à température réduite), - de limiter la compaction du cœur, c’est-à-dire un mouvement de rapprochement des assemblages, lors d’un séisme, ou la recompaction du cœur consécutive au retour élastique des assemblages après gerbage, c’est-à-dire un mouvement d’écartement des assemblages engendré par un dégagement d’énergie interne au cœur, tel qu’une détente de gaz.These plates therefore have the function of locally reducing the clearance between the adjacent assemblies and thus make it possible: to ensure the compactness of the assembly network, during the normal operation of the reactor and the handling operations (at a reduced temperature), to limit the compaction of the core, that is to say a movement of approximation of the assemblies, during an earthquake, or the recompaction of the core consecutive to the elastic return of the assemblies after stacking, that is to say a movement of separation of the assemblies generated by a release of energy internal to the core, such as a gas expansion.

Les plaquettes déjà utilisées sur les assemblages des réacteurs RNR-Na exploités en France, connus sous les dénominations « Phénix », « Superphénix » ou « Rapsodie », sont obtenues par emboutissage avec un poinçon sur chacune des six faces du boîtier hexagonal afin d’obtenir la déformation souhaitée vers l’extérieur du boîtier.The platelets already used on the assemblies of the RNR-Na reactors operated in France, known under the names "Phénix", "Superphénix" or "Rapsodie", are obtained by stamping with a punch on each of the six faces of the hexagonal case in order to to obtain the desired deformation towards the outside of the case.

La partie fonctionnelle de ces plaquettes, c’est-à-dire leur surface plane de contact 20 comme illustrée en figure 3C, est généralement un rectangle de 20 à 50 mm de côté avec une profondeur d’emboutissage des plaquettes, i.e. l’altitude du bossage 20 sur la face, de quelques millimètres au maximum.The functional part of these wafers, that is to say their flat contact surface 20 as illustrated in FIG. 3C, is generally a rectangle of 20 to 50 mm side with a deep drawing depth of the wafers, ie the altitude boss 20 on the face, a few millimeters maximum.

Les inventeurs ont analysé que le concept de plaquettes retenu par exemple pour des assemblages combustibles pour les réacteurs antérieurs, tel qu’illustré en figures 2 à 3C, ne peut être retenu pour des assemblages combustibles pour ASTRID, car les plaquettes existantes ne sont pas assez rigides vis-à-vis de l’objectif de sûreté recherché et présenté ci-après, ou autrement dit leur raideur n’est pas suffisamment élevée. La raideur d’une plaquette, notée K, caractérise la résistance d’une plaquette à l’écrasement par une force externe. Elle est définie dans le domaine élastique comme étant égale au rapport entre la force appliquée sur la plaquette et le déplacement de la face de la plaquette par rapport à l’axe du boîtier hexagonal.The inventors have analyzed that the concept of platelets retained for example for fuel assemblies for the earlier reactors, as illustrated in FIGS. 2 to 3C, can not be retained for fuel assemblies for ASTRID, because the existing plates are not enough. rigid vis-à-vis the objective of safety sought and presented below, or in other words their stiffness is not high enough. The stiffness of a wafer, noted K, characterizes the resistance of a wafer to crushing by an external force. It is defined in the elastic range as being equal to the ratio between the force applied to the wafer and the displacement of the face of the wafer with respect to the axis of the hexagonal housing.

De fait, la raideur K des plaquettes connues est insuffisante dans le cadre du réacteur ASTRID comme expliqué ci-après.In fact, the stiffness K of the known platelets is insufficient in the context of the ASTRID reactor as explained hereinafter.

Tout d’abord, la limitation de la compaction du cœur en situations accidentelles (séisme, dégagement d’énergie interne au cœur...) est clairement un objectif de sûreté auquel doit répondre le réacteur ASTRID en vue d’une filière de réacteurs de quatrième génération.Firstly, the limitation of compaction of the core in accident situations (earthquake, release of internal energy to the core, etc.) is clearly a safety objective to which the ASTRID reactor must respond with a view to a reactor reactor stream. fourth generation.

Pour le cœur dit « Cœur à Faible Vidange (ou CFV) » d’ASTRID, qui a la particularité de présenter un coefficient de vidange du sodium négatif, les études ont montré que le critère d’augmentation de réactivité consécutive à la compaction du cœur, fixé à +1 dollar ($) au maximum, est respecté en mettant en œuvre des plaquettes dont la raideur est augmentée d’un facteur 5 par rapport aux plaquettes embouties connues tout en restant compatible avec les autres spécifications d’un assemblage combustible destiné à être utilisé dans le réacteur ASTRID.For the heart called "Low Draining Heart (or CFV)" of ASTRID, which has the particularity of presenting a negative sodium drain coefficient, studies have shown that the criterion of increase of reactivity following the compaction of the heart , set at a maximum of $ 1 ($), is respected by implementing pads whose stiffness is increased by a factor of 5 compared to known stamped pads while remaining compatible with the other specifications of a fuel assembly intended to be used in the ASTRID reactor.

Ces spécifications sont nombreuses et seules celles ayant une influence dans le processus de conception des plaquettes sont détaillées ci-après.These specifications are numerous and only those having an influence in the platelet design process are detailed below.

Le coefficient de vidange négatif du cœur CFV est la clef de voûte de la démonstration de sûreté pour le réacteur ASTRID. En substance, la vidange négative, caractérisée par une baisse naturelle de réactivité du cœur en cas de vidange du sodium, est atteinte notamment en minimisant la quantité d’acier dans la zone, appelée « plénum », située juste au-dessus des aiguilles combustibles. En effet, l’acier est un matériau réflecteur de neutrons.The CFV core negative drain coefficient is the keystone of the safety demonstration for the ASTRID reactor. In essence, the negative emptying, characterized by a natural decrease of reactivity of the heart in case of emptying of the sodium, is reached in particular by minimizing the quantity of steel in the zone, called "plenum", situated just above the combustible needles . Indeed, steel is a reflective material of neutrons.

Or, dans une configuration où le sodium du plénum serait vidangé, par exemple en situation accidentelle générant une ébullition du sodium, une quantité importante d’acier dans le plénum se traduirait par une réflexion des neutrons de fuite vers le combustible, conduisant à une augmentation de réactivité, ce qui est précisément l’inverse de l’effet recherché pour le cœur CFV.However, in a configuration where the sodium of the plenum would be drained, for example in an accidental situation generating a boiling of sodium, a large amount of steel in the plenum would result in a reflection of the neutrons leak to the fuel, leading to an increase reactivity, which is precisely the opposite of the desired effect for the CFV core.

Pour rappel, un assemblage combustible d’un cœur CFV comprend donc, en partant du haut vers le bas du cœur : - une zone absorbante supérieure, constituée d’un matériau neutrophage, - une zone de plénum de métal liquide, - une zone supérieure de matériau fissile, - une zone intermédiaire de matériau fertile, - une zone inférieure de matériau fissile.As a reminder, a fuel assembly of a CFV core therefore comprises, starting from the top to the bottom of the core: an upper absorbent zone, consisting of a neutron-absorbing material, a liquid metal plenum zone, an upper zone; of fissile material, - an intermediate zone of fertile material, - a lower zone of fissile material.

En outre, le plan médian horizontal de la zone intermédiaire de matériau fertile est situé en dessous du plan médian horizontal de l’ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile, la zone intermédiaire de matériau fertile et la zone inférieure de matériau fissile, et le rapport de la hauteur de la zone intermédiaire de matériau fertile à la hauteur de l’ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile, la zone intermédiaire de matériau fertile et la zone inférieure de matériau fissile est dans l’intervalle allant de 0,25 à 0,40.In addition, the horizontal median plane of the intermediate zone of fertile material is located below the horizontal median plane of the assembly formed by the upper zone of fissile material, the intermediate zone of fertile material and the lower zone of fissile material, and the ratio of the height of the intermediate zone of fertile material to the height of the assembly formed by the upper zone of fissile material, the intermediate zone of fertile material and the lower zone of fissile material is in the range of 0, 25 to 0.40.

On rappelle que par ailleurs les plaquettes sont positionnées sur le boîtier hexagonal juste au-dessus de l’extrémité supérieure des aiguilles combustibles afin de garantir un espacement optimum entre les zones fissiles de deux assemblages adjacents, et donc limiter la compaction. Autrement dit, les plaquettes sont positionnées en partie inférieure du plénum.It should be noted that, moreover, the plates are positioned on the hexagonal case just above the upper end of the fuel needles in order to guarantee an optimum spacing between the fissile zones of two adjacent assemblies, and thus to limit the compaction. In other words, the plates are positioned in the lower part of the plenum.

La garantie de maintien du coefficient de vidange négatif du cœur conduit donc à minimiser la quantité d’acier embarquée au niveau des plaquettes. De manière pratique, seuls des calculs de neutronique sont capables d’estimer l’impact de la géométrie des plaquettes sur le coefficient de vidange.The guarantee of maintaining the negative drain coefficient of the core therefore leads to minimizing the amount of embedded steel at the platelets. In practical terms, only neutron calculations are able to estimate the impact of platelet geometry on the drain coefficient.

Par ailleurs, comme dans tout réacteur nucléaire, il est nécessaire de minimiser les efforts lors de la manutention des assemblages dans le réacteur ASTRID.Moreover, as in any nuclear reactor, it is necessary to minimize the forces during the handling of the assemblies in the ASTRID reactor.

Lorsqu’ils sont encastrés dans le sommier, les assemblages sont en contact ou quasi contact au niveau des plaquettes. La compacité du cœur se traduit par un jeu négatif ou nul au niveau du plan des plaquettes. Cette compacité est recherchée en fonctionnement nominal, correspondant à des températures moyennes du sodium de l’ordre de 550°C au niveau des plaquettes et de 400°C au niveau du sommier, afin de garantir l’équilibre mécanique statique du cœur.When they are embedded in the bed base, the assemblies are in contact or near contact at the platelets. The compactness of the heart results in a negative or no play at the level of the platelet plane. This compactness is sought in nominal operation, corresponding to average sodium temperatures of about 550 ° C at platelets and 400 ° C at the bed base, to ensure the static mechanical equilibrium of the heart.

Or, si le cœur est compact en fonctionnement nominal, il ne l’est pas forcément à froid pendant les opérations de manutention des assemblages en cuve, l’ensemble du sodium de la cuve étant alors abaissé à 200°C. En effet, le niveau de compacité du cœur à froid dépend des dilatations thermiques différentielles entre l’acier constituant le sommier et l’acier constituant les plaquettes.However, if the heart is compact in nominal operation, it is not necessarily cold during tank assembly handling operations, the entire sodium of the tank then being lowered to 200 ° C. Indeed, the level of compactness of the cold core depends on the differential thermal expansion between the steel constituting the bed base and the steel constituting the platelets.

Le sommier est usuellement réalisé en acier austénitique à coefficient de dilatation thermique élevé, qui est l’acier inoxydable AISI 316 LN.The bed base is usually made of austenitic steel with a high coefficient of thermal expansion, which is AISI 316 LN stainless steel.

Les plaquettes peuvent quant à elles être réalisées soit en acier austénitique de type AISI 316, dont le coefficient de dilatation est identique à celui du sommier, soit en acier martensitique de type EM10 (9% Cr et 1% Mo) ou en acier ferritique dont les coefficients de dilatation sont plus faibles que celui des aciers 316.The inserts can be made either of austenitic steel type AISI 316, whose expansion coefficient is identical to that of the bed base, or of martensitic steel type EM10 (9% Cr and 1% Mo) or ferritic steel of which the coefficients of expansion are lower than that of 316 steels.

On distingue alors les deux situations suivantes : - les plaquettes et le sommier sont tous deux en acier austénitique: la compacité au niveau des plaquettes en fonctionnement nominal, i.e. à chaud, implique alors un jeu positif aux plaquettes en configuration de manutention, i.e. à froid. Ce jeu positif en manutention est favorable pour l’insertion et l’extraction des assemblages du réseau en minimisant les frottements entre assemblages et donc les efforts de manutention. On évite également tout risque de blocage de l’assemblage dans le réseau ; - les plaquettes sont en acier ferritique ou martensitique tandis que le sommier est en acier austénitique: la compacité aux plaquettes en fonctionnement nominal implique également une compacité au niveau des plaquettes en manutention avec un jeu légèrement inférieur ou égal à zéro. Ce jeu négatif est défavorable car il induit des importants efforts d’extraction nécessaires, au risque de dépasser la capacité de traction de la machine de manutention, ou d’abîmer la surface extérieure des plaquettes (frottements, rayures...). L’effort d’extraction de l’assemblage dépend de l’effort appliqué au niveau des plaquettes et donc de leur raideur à déplacement imposé, de la surface de contact entre plaquettes, et du coefficient de frottement. Autrement dit, le fait d’avoir des plaquettes très rigides et/ou avec une grande surface de contact est défavorable vis-à-vis de l’objectif de minimiser les efforts lors de la manutention des assemblages.The following two situations can be distinguished: the platelets and the bed base are both made of austenitic steel: the compactness at platelets in nominal operation, ie when hot, then implies a positive play on the platelets in the handling configuration, ie when cold . This positive handling game is favorable for the insertion and extraction of network assemblies by minimizing the friction between assemblies and therefore handling efforts. It also avoids any risk of blocking the assembly in the network; the plates are made of ferritic or martensitic steel whereas the base is made of austenitic steel: the compactness of the pads in nominal operation also implies a compactness in the pads in handling with a clearance slightly less than or equal to zero. This negative clearance is unfavorable because it induces significant extraction efforts necessary, at the risk of exceeding the traction capacity of the handling machine, or damage the outer surface of the pads (friction, scratches ...). The extraction force of the assembly depends on the force applied on the platelets and therefore on their stiffness with imposed displacement, the contact surface between platelets, and the coefficient of friction. In other words, having very rigid pads and / or with a large contact surface is unfavorable vis-à-vis the objective of minimizing the forces during handling assemblies.

Actuellement, le procédé de montage retenu pour un assemblage destiné au réacteur ASTRID prévoit l’insertion du faisceau d’aiguilles combustibles par le haut du boîtier hexagonal équipé du pied soudé, suivie par le montage en partie supérieure de l’ensemble constitué de la PNS et de la tête pour fermer l’assemblage.Currently, the mounting method selected for an assembly for the ASTRID reactor provides for the insertion of the fuel needle bundle through the top of the hexagonal housing equipped with the welded foot, followed by mounting in the upper part of the assembly consisting of the PNS. and the head to close the assembly.

Le faisceau d’aiguilles combustibles occupe tout l’espace intérieur du boîtier hexagonal. Les plaquettes étant positionnées au-dessus du faisceau d’aiguilles, la faisabilité de l’insertion de ce dernier dans le boîtier dépend donc de la géométrie des plaquettes.The bundle of combustible needles occupies the entire interior space of the hexagonal case. The plates being positioned above the needle beam, the feasibility of inserting the latter in the housing therefore depends on the geometry of the wafers.

Ainsi, lorsque les plaquettes ont une géométrie qui ne réduit pas l’entreplat interne du boîtier, c’est-à-dire la distance séparant deux faces en regard, elles n’empêchent pas l’insertion du faisceau. Ces plaquettes dont dites non-intrusives. Les plaquettes peuvent alors être montées ou fabriquées directement sur le boîtier hexagonal d’origine. Ce type de plaquettes est le plus simple et est de fait compatible avec le montage de l’assemblage.Thus, when the wafers have a geometry that does not reduce the internal gap of the housing, that is to say the distance separating two facing faces, they do not prevent the insertion of the beam. These platelets of which say non-intrusive. The pads can then be mounted or manufactured directly on the original hexagonal case. This type of pads is the simplest and is therefore compatible with assembly assembly.

En revanche, lorsque les plaquettes ont une géométrie qui réduit l’entreplat interne, comme notamment des plaquettes rigides dont l’épaisseur est augmentée vers l’intérieur du boîtier, elles sont dites intrusives et empêchent l’insertion du faisceau par le haut du boîtier. Ces plaquettes doivent alors être rapportées sur le boîtier uniquement une fois le faisceau mis en place.On the other hand, when the plates have a geometry that reduces the internal gap, such as rigid plates whose thickness is increased towards the inside of the case, they are said to be intrusive and prevent the insertion of the beam from the top of the case. . These pads must then be reported on the housing only once the beam set up.

Or, cette opération est critique. D’une part, la proximité des plaquettes avec le haut des aiguilles combustibles, de l’ordre de 8 à 10 cm, interdit une liaison soudée entre les plaquettes et le boîtier en raison du chauffage local à très haute température de cette zone lors de la soudure, voire également lors d’un recuit thermique de stabilisation, qui serait susceptible d’endommager les aiguilles. D’autre part, cette soudure est une opération délicate à réaliser et à contrôler. Une soudure défectueuse réalisée avec le faisceau combustible en place entraînerait la perte complète de l’assemblage.However, this operation is critical. On the one hand, the proximity of the pads with the top of the combustible needles, of the order of 8 to 10 cm, prohibits a welded connection between the pads and the housing due to the local heating at very high temperature of this area when welding, or even during a thermal annealing stabilization, which would be likely to damage the needles. On the other hand, this welding is a delicate operation to achieve and control. A defective weld made with the fuel bundle in place would result in complete loss of assembly.

Enfin, les plaquettes d’espacement doivent être compatibles avec la thermohydraulique des assemblages et du cœur du réacteur.Finally, spacing plates must be compatible with the thermal hydraulics of the assemblies and the reactor core.

Comme déjà évoqué, les plaquettes sont des surépaisseurs aménagées sur les faces extérieures du boîtier, qui réduisent ou suppriment localement le jeu entre les assemblages adjacents. La surface de contact, ou plus précisément la largeur des plaquettes ne doit donc pas être trop importante au risque de boucher l’espace entre les assemblages adjacents et par là d’empêcher la circulation de sodium entre les boîtiers des assemblages.As already mentioned, the pads are oversize provided on the outer faces of the housing, which reduce or locally eliminate the clearance between adjacent assemblies. The contact surface, or more precisely the width of the pads should not be too large at the risk of plugging the space between adjacent assemblies and thereby prevent the flow of sodium between the housings of the assemblies.

Le débit de sodium entre les assemblages est très faible et ne participe pas au refroidissement des assemblages en fonctionnement normal. En revanche, la circulation de sodium entre les boîtiers des assemblages qui s’installe par convection naturelle dans certaines situations accidentelles, telles que la perte de débit primaire, devient nécessaire pour l’évacuation de la puissance résiduelle des assemblages.The sodium flow between the assemblies is very low and does not participate in the cooling of the assemblies in normal operation. On the other hand, the circulation of sodium between the housings of the assemblies which is installed by natural convection in certain accidental situations, such as the loss of primary flow, becomes necessary for the evacuation of the residual power of the assemblies.

En outre, la thermohydraulique interne à un assemblage est primordiale pour toutes les phases de fonctionnement.In addition, the thermohydraulics internal to an assembly is essential for all phases of operation.

Dans le cas de plaquettes non intrusives, c’est-à-dire qui ne réduisent pas l’entreplat interne du boîtier hexagonal, l’écoulement du sodium à l’intérieur d’un assemblage n’est pas perturbé.In the case of non-intrusive plates, that is to say which do not reduce the internal gap of the hexagonal case, the flow of sodium inside an assembly is not disturbed.

Dans le cas contraire de plaquettes intrusives, la réduction d’entreplat interne représente localement un obstacle augmentant les pertes de charge dans l’assemblage et pouvant perturber l’écoulement du sodium en sortie d’assemblage au niveau de l’instrumentation de surveillance (température et débit sodium) située au-dessus du cœur. Il est alors impératif d’adapter la géométrie des plaquettes intrusives afin d’avoir un écoulement du sodium satisfaisant.In the opposite case of intrusive wafers, the reduction of internal gap locally represents an obstacle increasing the pressure losses in the assembly and can disrupt the flow of sodium at the assembly outlet at the level of the monitoring instrumentation (temperature and sodium flow) located above the heart. It is therefore imperative to adapt the geometry of the intrusive platelets to have a satisfactory sodium flow.

Les inventeurs ont alors cherché à identifier parmi les solutions connues de dispositifs d’espacement entre assemblages combustibles adjacents en cuve de réacteur nucléaire, celles qui pouvaient convenir pour garantir un espacement rigide entre assemblages combustibles pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID.The inventors then sought to identify, among known solutions of spacing devices between adjacent fuel assemblies in a nuclear reactor vessel, those that could be suitable for guaranteeing a rigid spacing between fuel assemblies for a fourth generation RNR-Na reactor of the ASTRID type.

Le brevet US4142934 divulgue un assemblage combustible pour réacteur nucléaire, notamment pour un réacteur RNR-Na, dont le boîtier hexagonal comporte des plaquettes rapportées sur chaque face, chaque plaquette étant constituée de deux demi-plaquettes agencées l’une à côté de l’autre. Les deux demi-plaquettes ont les mêmes dimensions, mais sont en des matériaux constitutifs de différents dont l’un est choisi pour avoir un coefficient de frottement faible, par exemple du Stellite, et l’autre est un acier. L’agencement des demi-plaquettes est réalisé de telle sorte que lorsque deux demi-plaquettes d’un assemblage sont en contact avec les deux demi-plaquettes de l’assemblage adjacent, chaque demi-plaquette est en contact avec une demi-plaquette d’un matériau différent. Un assemblage selon ce brevet US4142934 est incompatible avec les spécifications fonctionnelles des plaquettes pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID, car les plaquettes divisées chacune en deux demi-plaquettes ne permettent pas d’obtenir une augmentation de leur raideur.US Pat. No. 4,149,234 discloses a fuel assembly for a nuclear reactor, in particular for an RNR-Na reactor, the hexagonal case of which comprises inserts attached to each face, each plate consisting of two half-plates arranged one beside the other. . The two half-wafers have the same dimensions, but are made of different materials of which one is chosen to have a low coefficient of friction, for example Stellite, and the other is a steel. The arrangement of the half-wafers is such that when two half-wafers of an assembly are in contact with the two half-wafers of the adjacent assembly, each half-wafer is in contact with a half wafer of 'a different material. An assembly according to this US4142934 patent is incompatible with the functional specifications of the fourth-generation RNR-Na reactor chips of the ASTRID type, since the platelets each divided into two half-platelets do not make it possible to obtain an increase in their stiffness.

Le brevet FR2509896 divulgue également un assemblage combustible pour réacteur nucléaire, notamment pour un réacteur RNR-Na, dans lequel les plaquettes sont sous la forme d’emboutis dans chacun des coins du tube hexagonal du boîtier. Si les plaquettes en coins selon ce brevet FR 2509896 permettraient à priori d’augmenter la raideur des plaquettes dans les proportions recherchées, les inventeurs pensent qu’elles ne peuvent pas être retenues comme solution d’espacement pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID, en raison du manque de tolérance qu’elles induisent vis-à-vis d’un défaut d’orientation angulaire des assemblages. En effet, un léger défaut angulaire d’orientation d’un assemblage selon ce brevet FR 2509896 se traduirait par un déplacement plus important au niveau des coins, ce qui conduirait à des pressions de contact et donc à des frottements au niveau des plaquettes entre les assemblages plus importantes. Cela ne va pas dans le sens de la fonction recherchée de minimiser les efforts de manutention des assemblages.The patent FR2509896 also discloses a fuel assembly for a nuclear reactor, in particular for a reactor RNR-Na, in which the plates are in the form of stampings in each of the corners of the hexagonal tube of the housing. If the corner pads according to this patent FR 2509896 would allow a priori to increase the stiffness of platelets in the desired proportions, the inventors believe that they can not be retained as a separation solution for RNR-Na reactor of fourth generation of ASTRID type, because of the lack of tolerance that they induce vis-à-vis a defect of angular orientation of the assemblies. Indeed, a slight angular defect orientation of an assembly according to this patent FR 2509896 would result in a greater displacement at the corners, which would lead to contact pressures and therefore to friction between the platelets between the larger assemblies. This does not go in the direction of the function sought to minimize the efforts of handling assemblies.

Le brevet FR2403626 divulgue quant à lui un assemblage combustible pour réacteur nucléaire, notamment pour un réacteur RNR-Na, comprenant un tube de boîtier à section dodécagonale avec un côté plat ou convexe localisé dans chaque coin du tube, en lieu et place d’un tube à section hexagonale usuelle pour un boîtier d’assemblage. Cette géométrie de tube à section dodécagonale permet de limiter l’expansion du boîtier d’assemblage sous irradiation. Cela garantit ainsi la géométrie et les performances neutroniques du cœur puisque les vibrations sont diminuées du fait du maintien des jeux entre les aiguilles de combustible et le boîtier, et donc les instabilités de réactivité sont limitées. En supposant que Ton adopte pour le boîtier d’assemblage une section dodécagonale comme divulgué dans ce brevet FR2403626 avec des plaquettes toujours positionnées individuellement au milieu de chaque face principale, l’augmentation de raideur des plaquettes serait certes effective, du fait de la limitation de la flexion des faces principales, mais probablement insuffisante vis-à-vis de l’objectif fixé dans le cadre d’un réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID, car l’épaisseur d’acier au niveau des plaquettes ne serait pas pour autant augmentée.The patent FR2403626 discloses a fuel assembly for a nuclear reactor, in particular for a reactor RNR-Na, comprising a housing tube with a dodecagonal section with a flat or convex side located in each corner of the tube, in place of a tube with usual hexagonal section for an assembly box. This tube geometry with a dodecagonal section makes it possible to limit the expansion of the assembly box under irradiation. This thus guarantees the geometry and the neutron performances of the core since the vibrations are reduced because of the maintenance of the clearances between the fuel needles and the casing, and thus the instabilities of reactivity are limited. Assuming that a dodecagonal section is adopted for the assembly box as disclosed in this patent FR 2 403626 with wafers still positioned individually in the middle of each main face, the increase in stiffness of the wafers would certainly be effective, because of the limitation of the bending of the main faces, but probably insufficient vis-à-vis the objective set in the context of a RNR-Na reactor of fourth generation type ASTRID, because the thickness of steel at the platelet level would not be however, increased.

Le brevet US4543233 divulgue aussi un assemblage combustible pour réacteur nucléaire RNR-Na, avec des plaquettes de section circulaire logées dans la face extérieure du boîtier hexagonal et fixées à lui au moyen d’une rondelle-ressort.US Pat. No. 4,543,233 also discloses a fuel assembly for a nuclear reactor RNR-Na, with platelets of circular section housed in the outer face of the hexagonal case and fastened to it by means of a spring washer.

Le brevet JP2006145506 divulgue un assemblage combustible pour réacteur nucléaire RNR-Na, avec des plaquettes rapportées sur l’extérieur du boîtier de l’assemblage, analogues à celles du brevet US4543233. Les plaquettes également de section circulaire sont chacune logées dans un trou pratiqué sur chacune des faces du tube du boîtier et attachées à lui par vissage ou soudage. Les inventeurs estiment que les plaquettes rapportées sur l’extérieur des faces du boîtier selon les brevets US4543233 et JP2006145506 ne conduisent pas à une augmentation significative de raideur, en tout cas pas dans les proportions recherchées pour un réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID.The patent JP2006145506 discloses a fuel assembly for RNR-Na nuclear reactor, with inserts reported on the outside of the housing of the assembly, similar to those of patent US4543233. The plates also of circular section are each housed in a hole made on each side of the tube of the housing and attached to it by screwing or welding. The inventors believe that the inserts reported on the outside of the faces of the casing according to the patents US4543233 and JP2006145506 do not lead to a significant increase in stiffness, at least not in the proportions sought for a fourth-generation RNR-Na reactor of the type ASTRID.

Le brevet FR2921509 divulgue un assemblage combustible pour réacteur nucléaire RNR, notamment de type RNR-Na, comprenant à l’intérieur du boîtier hexagonal, une structure rapportée en forme d’étoile à six branches, agencée au-dessus du faisceau d’aiguilles combustibles. La structure peut avoir des branches plus ou moins longues, et peut éventuellement intégrer en plus des barreaux latéraux entre branches pour rigidifier la structure. L’extrémité libre de chacune des branches est prolongée par une plaquette d’espacement qui passe au travers d’une ouverture au milieu de chaque face du boîtier. Un assemblage selon ce brevet FR2921509 n’est pas compatible avec au moins certaines des spécificités fonctionnelles d’un assemblage combustible pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID. En particulier, la structure en étoile rapportée à l’intérieur du boîtier constitue une masse d’acier importante rajoutée dans la zone du plénum, ce qui conduit nécessairement à dégrader le coefficient de vidange au point de ne pouvoir garantir l’effet CFV du cœur. Par ailleurs, la structure en étoile constitue par nature un obstacle à l’écoulement du sodium dans l’assemblage, avec une augmentation conséquente des pertes de charge et une perturbation de l’écoulement en sortie d’assemblage.The patent FR2921509 discloses a fuel assembly for a nuclear reactor RNR, in particular of the RNR-Na type, comprising inside the hexagonal case, a six-pointed star-shaped structure, arranged above the bundle of combustible needles. . The structure may have longer or shorter branches, and may optionally incorporate lateral bars between branches to stiffen the structure. The free end of each of the branches is extended by a spacing plate which passes through an opening in the middle of each face of the housing. An assembly according to this patent FR2921509 is not compatible with at least some of the functional specificities of a fourth generation RNR-Na reactor fuel assembly of the ASTRID type. In particular, the star-shaped structure reported inside the casing constitutes a large mass of steel added in the plenum zone, which necessarily leads to degrade the drainage coefficient to the point of not being able to guarantee the CFV effect of the core. . Furthermore, the star structure is inherently an obstacle to the flow of sodium in the assembly, with a consequent increase in pressure losses and a disruption of the output flow assembly.

Le brevet US4306938 décrit un assemblage combustible pour réacteur nucléaire RNR-Na, comprenant des plaquettes embouties sous la forme d’un bourrelet ou bande continue sur toute la périphérie du boîtier hexagonal. Les plaquettes embouties sont rigidifiées par la mise en place d’un manchon disposé à l’intérieur du boîtier et qui est embouti en même temps que les plaquettes et vient se loger une fois déformé dans le creux de déformation des plaquettes. L’entreplat derrière les plaquettes est alors identique à celui du boîtier hexagonal. Un assemblage selon ce brevet US4306938 ne peut répondre à bon nombre des spécificités fonctionnelles d’un assemblage combustible pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID. Tout d’abord, le manchon se logeant exactement dans le creux formé par l’emboutissage des plaquettes, son épaisseur est de fait limitée à la profondeur d’emboutissage qui est égale à la moitié de la distance entre deux assemblages adjacents, soit typiquement de l’ordre de 1,5 à 3 mm. Cette épaisseur est faible et insuffisante pour que la raideur équivalente de l’ensemble constituée des plaquettes et du manchon, puisse augmentée la raideur intrinsèque des plaquettes d’un facteur 5. Ensuite, les plaquettes étant embouties en continu sur toute la périphérie extérieure du boîtier, elles bouchent complètement l’espace entre assemblages. Cela empêche d’obtenir une circulation de sodium ou perturbe l’installation d’une convection naturelle entre les assemblages. Enfin, du fait qu’une plaquette est emboutie sur toute la largeur d’une face du boîtier, la surface de contact au niveau des plaquettes de deux assemblages adjacents est importante. De plus, les plaquettes sont embouties dans un boîtier en acier ferritique, donc le jeu au niveau des plaquettes à la température de manutention est proche de zéro. Ces deux aspects vont dans le sens d’augmenter les efforts de manutention lors de l’extraction/insertion de l’assemblage dans le réseau.US4306938 discloses a fuel assembly for RNR-Na nuclear reactor, comprising platelets stamped in the form of a bead or continuous strip over the entire periphery of the hexagonal housing. The stamped pads are stiffened by the introduction of a sleeve disposed inside the housing and which is stamped at the same time as the wafers and is housed once deformed in the deformation depression of the wafers. The gap behind the pads is then identical to that of the hexagonal case. An assembly according to this US4306938 patent can not meet many of the functional specificities of a fuel assembly for RNR-Na reactor of fourth generation of ASTRID type. First, the sleeve being housed exactly in the hollow formed by the stamping platelets, its thickness is in fact limited to the drawing depth which is equal to half the distance between two adjacent assemblies, or typically of the order of 1.5 to 3 mm. This thickness is small and insufficient so that the equivalent stiffness of the assembly consisting of the pads and the sleeve, can increase the intrinsic stiffness of the wafers by a factor of 5. Then, the wafers being stamped continuously over the entire outer periphery of the housing they completely clog the space between assemblies. This prevents a circulation of sodium or disrupts the installation of a natural convection between the assemblies. Finally, because a wafer is stamped across the entire width of a face of the housing, the contact surface at the wafers of two adjacent assemblies is important. In addition, the pads are stamped in a ferritic steel housing, so the play at the platelets at the handling temperature is close to zero. These two aspects are in the sense of increasing the handling efforts during the extraction / insertion of the assembly in the network.

La demande de brevet US2014/185734 divulgue un assemblage combustible pour réacteur nucléaire RNR-Na, comprenant un boîtier à structure à double-paroi constitué d’un tube intérieur logé dans un tube extérieur de section hexagonale. Le tube intérieur se déforme sous l’effet des chargements internes jusqu’à venir en contact avec le tube extérieur. Le tube extérieur encaisse les efforts transmis par le tube intérieur. La bonne répartition des déformations / contraintes entre les deux tubes permet de limiter les déformations sur le tube extérieur. Des raidisseurs supplémentaires peuvent être disposés entre les deux tubes pour limiter la déformation du tube extérieur. Dans cette demande de brevet, la problématique concerne la transmission d’efforts, sous l’effet de la pression du caloporteur, de l’intérieur de la structure de l’assemblage interne vers l’extérieur. Cette problématique est l’inverse de celle qui se pose pour un assemblage combustible pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID, pour lequel il s’agit de limiter les efforts provenant de l’extérieur de la structure vers l’intérieur sous l’effet des forces de poussée des assemblages adjacents.The patent application US2014 / 185734 discloses a fuel assembly for RNR-Na nuclear reactor, comprising a double-wall structure housing consisting of an inner tube housed in an outer tube of hexagonal section. The inner tube deforms under the effect of internal loads until coming into contact with the outer tube. The outer tube cash forces transmitted by the inner tube. The good distribution of the deformations / stresses between the two tubes makes it possible to limit the deformations on the outer tube. Additional stiffeners may be arranged between the two tubes to limit deformation of the outer tube. In this patent application, the problem concerns the transmission of forces, under the effect of the coolant pressure, from the inside of the structure of the internal assembly to the outside. This problem is the opposite of that which arises for a fourth-generation RNR-Na reactor fuel assembly of the ASTRID type, for which it is a question of limiting the forces coming from the outside of the structure inwards under the effect of the thrust forces of adjacent assemblies.

Il existe donc un besoin d’améliorer les dispositifs d’espacement entre assemblages combustibles adjacents d’un réseau compact au sein d’un cœur de réacteur nucléaire, notamment afin de répondre aux spécifications des dispositifs d’espacement d’un assemblage combustible pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID.There is therefore a need to improve the spacing devices between adjacent fuel assemblies of a compact network within a nuclear reactor core, in particular in order to meet the specifications of the spacers of a fuel assembly for a reactor RNR-Na of fourth generation of ASTRID type.

Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.The object of the invention is to respond at least in part to this need.

Exposé de l’inventionPresentation of the invention

Pour ce faire, l’invention a pour objet un assemblage pour réacteur nucléaire, notamment pour un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium (RNR-Na), comportant un boîtier d’axe longitudinal (X), chaque face principale du boîtier comprenant, dans sa partie centrale, une plaquette d’espacement avec un assemblage adjacent, comprenant une partie faisant saillie vers l’extérieur, l’assemblage comprenant en outre un manchon de renfort rapporté et maintenu à l’intérieur du boîtier et agencé en regard des plaquettes.To do this, the subject of the invention is an assembly for a nuclear reactor, in particular for a sodium-cooled fast neutron reactor (RNR-Na), comprising a longitudinal axis housing (X), each main face of the housing comprising, in its central part, a spacing plate with an adjacent assembly, comprising an outwardly projecting portion, the assembly further comprising a reinforcing sleeve attached and held inside the housing and arranged facing the pads .

Selon un mode de réalisation, le boîtier est de section hexagonale.According to one embodiment, the housing is of hexagonal section.

Selon un mode de réalisation avantageux, chaque plaquette est une plaquette emboutie, le manchon étant agencé en regard des creux d’emboutis des plaquettes.According to an advantageous embodiment, each wafer is a stamped wafer, the sleeve being arranged opposite stamping recesses of the wafers.

De préférence, chaque plaquette présente une surface extérieure de contact avec l’assemblage, qui a une forme rectangulaire.Preferably, each wafer has an outer surface of contact with the assembly, which has a rectangular shape.

Selon un mode de réalisation avantageux, le manchon de renfort comprend en outre un bord droit incliné formant un convergent reliant la périphérie intérieure du dessous du manchon à la périphérie extérieure du dessous du manchon et un bord droit incliné formant un divergent reliant la périphérie intérieure du dessus du manchon à la périphérie extérieure du dessus du manchon. Les plaquettes renforcées au moyen d’un manchon selon l’invention constituent des plaquettes intrusives dans la mesure où le manchon rapporté constitue un obstacle à l’écoulement du sodium dans l’assemblage. Ainsi, en aménageant un convergent en amont et un divergent en aval de la partie épaisse du manchon, on minimise d’une part les pertes de charge et on contribue donc à la réalisation de la thermohydraulique interne à l’assemblage, et d’autre part on contribue grâce à la réduction de la quantité d’acier au maintien du coefficient de vidange négatif (CFV) recherché dans le cadre du réacteur ASTRID.According to an advantageous embodiment, the reinforcing sleeve further comprises an inclined straight edge forming a convergent connecting the inner periphery of the underside of the sleeve to the outer periphery of the underside of the sleeve and an inclined straight edge forming a divergent connecting the inner periphery of the sleeve. above the sleeve at the outer periphery of the top of the sleeve. The pads reinforced by means of a sleeve according to the invention constitute intrusive plates insofar as the reported sleeve is an obstacle to the flow of sodium in the assembly. Thus, by arranging a convergent upstream and a divergent downstream of the thick part of the sleeve, on the one hand minimizes the pressure losses and thus contributes to the realization of the internal thermohydraulic assembly, and other The contribution is made by reducing the amount of steel to maintain the negative drain coefficient (CFV) sought in the context of the ASTRID reactor.

Avantageusement, le manchon de renfort présente une hauteur inférieure à celle des plaquettes, les hauteurs étant mesurées selon Taxe longitudinal (X).Advantageously, the reinforcing sleeve has a height less than that of the plates, the heights being measured along the longitudinal axis (X).

Dans le cas de plaquettes embouties, le manchon de renfort peut à contrario présenter une hauteur supérieure à celle des plaquettes embouties, les hauteurs étant mesurées selon Taxe longitudinal (X). Dans ce cas, le manchon comprend des moyens pour permettre le remplissage et la vidange de liquide et la non accumulation de gaz à l’intérieur de chaque cavité formée entre le manchon et une plaquette. Ces moyens peuvent consister avantageusement en au moins deux trous traversant le manchon, qui débouchent chacun dans chaque cavité formée entre le manchon et une plaquette, ces trous étant localisés respectivement au niveau de la partie inférieure et de la partie supérieure de la cavité.In the case of stamped platelets, the reinforcing sleeve may, on the other hand, have a height greater than that of the stamped platelets, the heights being measured along the longitudinal axis (X). In this case, the sleeve comprises means for allowing the filling and emptying of liquid and the non-accumulation of gas inside each cavity formed between the sleeve and a wafer. These means may advantageously consist of at least two holes passing through the sleeve, which each open into each cavity formed between the sleeve and a plate, these holes being located respectively at the lower part and the upper part of the cavity.

Selon une première variante de réalisation, le manchon de renfort comprend un cylindre creux de hauteur supérieure ou égale à celle des plaquettes et de diamètre extérieur sensiblement égal à la plus grande dimension de la section transversale intérieure du boîtier.According to a first embodiment, the reinforcing sleeve comprises a hollow cylinder of height greater than or equal to that of the wafers and of outer diameter substantially equal to the largest dimension of the internal cross section of the housing.

Selon une deuxième variante de réalisation, le manchon de renfort comprend une pièce dont la périphérie extérieure comporte des portions hexagonales épousant la section hexagonale intérieure du boîtier. Selon cette variante, la périphérie intérieure peut être à section transversale circulaire.According to a second alternative embodiment, the reinforcing sleeve comprises a part whose outer periphery comprises hexagonal portions matching the hexagonal inner section of the housing. According to this variant, the inner periphery may be circular in cross section.

Selon une troisième variante de réalisation, le manchon de renfort comprend une pièce dont la périphérie extérieure est à section transversale hexagonale épousant la section hexagonale intérieure du boîtier. Selon cette variante, la périphérie intérieure peut être également à section transversale hexagonale, la hauteur de la périphérie intérieure de la pièce étant inférieure à celle de sa périphérie extérieure.According to a third embodiment, the reinforcing sleeve comprises a part whose outer periphery is of hexagonal cross-section matching the hexagonal inner section of the housing. According to this variant, the inner periphery may also be of hexagonal cross-section, the height of the inner periphery of the part being less than that of its outer periphery.

Selon un mode de réalisation avantageux, le manchon de renfort est réalisé dans un matériau dont le coefficient de dilatation thermique et le gonflement d’irradiation est supérieur à celui du matériau du boîtier comprenant les plaquettes de l’assemblage.According to an advantageous embodiment, the reinforcing sleeve is made of a material whose coefficient of thermal expansion and irradiation swelling is greater than that of the housing material comprising the wafers of the assembly.

Selon ce mode, le manchon de renfort est réalisé de préférence en acier austénitique et le boîtier est de préférence réalisé en acier ferritique ou martensitique.In this mode, the reinforcing sleeve is preferably made of austenitic steel and the housing is preferably made of ferritic or martensitic steel.

Selon un mode de réalisation avantageux, afin de fixer au mieux le manchon à l’intérieur du boîtier, le manchon de renfort est accroché à une ou plusieurs structures de l’assemblage par des moyens d’accrochage disposés en périphérie de la section interne du boîtier. L’assemblage qui vient d’être décrit constitue avantageusement un assemblage combustible, le boîtier étant destiné à être inséré à la verticale dans le supportage du cœur du réacteur, le boîtier comprenant une partie supérieure formant la tête de l’assemblage logeant un dispositif de protection neutronique supérieure (PNS) constituée d’absorbants neutroniques et une portion centrale logeant des aiguilles de combustible nucléaire, les plaquettes d’espacement étant disposées dans un plan situé au-dessus des aiguilles de combustible.According to an advantageous embodiment, in order to best fix the sleeve inside the housing, the reinforcing sleeve is attached to one or more structures of the assembly by attachment means disposed at the periphery of the internal section of the housing. housing. The assembly which has just been described advantageously constitutes a fuel assembly, the housing being intended to be inserted vertically into the support of the reactor core, the housing comprising an upper part forming the head of the assembly housing a device for superior neutron protection (SNP) consisting of neutron absorbents and a central portion housing nuclear fuel needles, the spacing plates being disposed in a plane above the fuel needles.

Dans ce mode, les moyens d’accrochage du manchon sont des tiges reliées aux structures inférieures de la PNS. L’assemblage combustible tel que défini permet de répondre aux spécifications des dispositifs d’espacement d’un assemblage combustible pour réacteur RNR-Na de quatrième génération de type ASTRID. L’assemblage décrit peut également constituer tout autre type d’assemblage non combustible pouvant être inséré dans un cœur de réacteur refroidi au sodium RNR-Na, comme par exemple un assemblage réflecteur, un assemblage de Protection Neutronique Latérale (PNL), une barre de commande, un assemblage expérimental, un dispositif complémentaire de sûreté, un assemblage surgénérateur ou un assemblage de transmutation. L’invention concerne également un procédé de réalisation d’un assemblage décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’un manchon de renfort aux dimensions extérieures adaptées aux dimensions réelles de la section intérieure du boîtier d’assemblage afin de garantir un jeu de montage réduit ; - préchauffage du boîtier pour augmenter le jeu de montage ; - insertion du manchon muni de ses moyens d’accrochage à l’intérieur du boîtier préchauffé jusqu’à son positionnement en regard des plaquettes ; - accrochage du manchon aux structures internes à l’assemblage ; refroidissement du boîtier. L’invention concerne encore l’utilisation d’un assemblage combustible décrit ci-dessus dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides RNR, tel qu’un réacteur refroidi au gaz ou au métal liquide, le métal liquide étant choisi parmi le sodium, le plomb ou le plomb-bismuth.In this mode, the coupling means of the sleeve are rods connected to the lower structures of the PNS. The fuel assembly as defined makes it possible to meet the specifications of the spacers of a fuel assembly for RNR-Na reactor of fourth generation of ASTRID type. The assembly described may also constitute any other type of non-combustible assembly that can be inserted in a reactor core cooled with sodium RNR-Na, such as for example a reflector assembly, a Neutron Side Protection (NLP) assembly, a control, an experimental assembly, a complementary safety device, a breeder assembly or a transmutation assembly. The invention also relates to a method for producing an assembly described above, comprising the following steps: - production of a reinforcement sleeve with external dimensions adapted to the actual dimensions of the inner section of the assembly box in order to guarantee a reduced editing game; preheating the housing to increase the mounting clearance; - Insertion of the sleeve provided with its attachment means inside the preheated housing to its position opposite the wafers; - hooking of the sleeve to the internal structures of the assembly; cooling the housing. The invention also relates to the use of a fuel assembly described above in a fast neutron nuclear reactor RNR, such as a reactor cooled with gas or liquid metal, the liquid metal being selected from sodium, lead or lead-bismuth.

Description détaillée D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue externe en perspective d’un assemblage combustible selon l’état de l’art, déjà utilisé dans un réacteur nucléaire refroidi au sodium RNR-Na ; la figure 2 est une vue en perspective d’un assemblage combustible selon l’état de l’art, qui a déjà utilisé dans le réacteur nucléaire « Phénix », la figure montrant les dispositifs sous forme de plaquettes d’espacement avec un assemblage combustible adjacent dans le cœur du réacteur ; la figure 2A est une vue en coupe longitudinale d’un assemblage combustible envisagé pour ASTRID au début du projet, montrant plus précisément le positionnement des plaquettes par rapport aux autres éléments de l’assemblage ; les figures 3A et 3B sont des vues respectivement en perspective et en coupe transversale d’une partie d’un boîtier à section transversale hexagonale d’assemblage combustible selon les figures 2 et 2A montrant les emboutis formant les plaquettes ; la figure 3C est une vue de détail de face d’une plaquette selon les figures 3A et 3B ; la figure 4 est identique à la figure 3B et montre la déformation d’une face du boîtier lorsque celui-ci est soumis à une force appliquée sur une plaquette alors que les trois faces opposées du boîtier sont maintenues ; la figure 5 est une vue en coupe transversale d’une partie d’un assemblage combustible à boîtier à section transversale hexagonale montrant un dispositif d’espacement à plaquettes selon la figure 2A et un manchon rapporté selon l’invention, tels qu’envisagés pour le réacteur nucléaire ASTRID ; la figure 6 est une vue en perspective d’une partie d’un boîtier à section hexagonale avec plaquettes embouties montrant une première variante du manchon selon l’invention ; la figure 7 est une vue en perspective d’une partie d’un boîtier à section hexagonale avec plaquettes embouties montrant une deuxième variante du manchon selon l’invention ; la figure 8 est une vue en perspective d’une partie d’un boîtier à section hexagonale avec plaquettes embouties montrant une troisième variante du manchon selon l’invention ; la figure 9 est une vue en perspective d’une partie d’un boîtier à section hexagonale avec plaquettes embouties montrant la troisième variante du manchon selon l’invention avec ses moyens de fixation à l’intérieur du boîtier d’assemblage ; la figure 10 est une vue de détail en coupe d’une variante avantageuse d’un manchon de renfort selon l’invention, permettant d’améliorer la thermohydraulique au sein de l’assemblage combustible qui en est muni ; les figures 11A et 11B sont des vues schématiques en coupe d’une autre variante avantageuse d’un manchon de renfort selon l’invention, permettant d’améliorer la thermohydraulique au sein de l’assemblage combustible qui en est muni, la figure 12 est une vue schématique en coupe d’un manchon de renfort selon l’invention à section dodécagonale fixé dans un boîtier d’assemblage à section hexagonale.DETAILED DESCRIPTION Other advantages and features of the invention will emerge more clearly from a reading of the detailed description of the invention given by way of illustration and without limitation with reference to the following figures, in which: FIG. 1 is an external perspective view of a fuel assembly according to the state of the art, already used in a sodium-cooled nuclear reactor RNR-Na; FIG. 2 is a perspective view of a fuel assembly according to the prior art, which has already been used in the "Phoenix" nuclear reactor, the figure showing devices in the form of spacing plates with a fuel assembly adjacent in the reactor core; Figure 2A is a longitudinal sectional view of a fuel assembly envisaged for ASTRID at the beginning of the project, showing more precisely the positioning of the plates relative to the other elements of the assembly; FIGS. 3A and 3B are respectively perspective and cross-sectional views of a portion of a hexagonal fuel assembly cross-section housing according to FIGS. 2 and 2A showing the stampings forming the plates; Figure 3C is a front detail view of a wafer according to Figures 3A and 3B; Figure 4 is identical to Figure 3B and shows the deformation of a face of the housing when it is subjected to a force applied to a wafer while the three opposite faces of the housing are maintained; FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion of a hexagonal cross-section housing fuel assembly showing a platelet spacing device according to FIG. 2A and an attached sleeve according to the invention, as envisaged for the ASTRID nuclear reactor; Figure 6 is a perspective view of a portion of a box hexagonal section with stamped plates showing a first variant of the sleeve according to the invention; Figure 7 is a perspective view of a portion of a hexagonal section box with stamped plates showing a second variant of the sleeve according to the invention; Figure 8 is a perspective view of a portion of a hexagonal section box with stamped plates showing a third variant of the sleeve according to the invention; Figure 9 is a perspective view of a portion of a hexagonal section housing with stamped plates showing the third variant of the sleeve according to the invention with its fixing means inside the assembly housing; Figure 10 is a detailed sectional view of an advantageous variant of a reinforcing sleeve according to the invention, for improving the thermohydraulic within the fuel assembly which is provided with; FIGS. 11A and 11B are schematic sectional views of another advantageous variant of a reinforcing sleeve according to the invention, making it possible to improve the thermohydraulics within the fuel assembly which is provided with them, FIG. a schematic sectional view of a reinforcing sleeve according to the invention with a dodecagonal section fixed in a hexagonal section assembly box.

Par souci de clarté, les mêmes références désignant les mêmes éléments d’assemblage combustible et de dispositifs d’espacement à plaquettes selon l’art antérieur et selon l’invention sont utilisées pour toutes les figures 1 à 12.For the sake of clarity, the same references designating the same fuel assembly elements and platelet spacers according to the prior art and according to the invention are used for all of Figures 1 to 12.

Dans l’ensemble de la présente demande, les termes « vertical », « inférieur », « supérieur », « bas », « haut », « dessous » et « dessus » sont à comprendre par référence par rapport à un assemblage combustible tels qu’il est en configuration verticale dans un réacteur nucléaire.Throughout the present application, the terms "vertical", "lower", "upper", "lower", "high", "below" and "above" are to be understood by reference with respect to a fuel assembly such as that it is in a vertical configuration in a nuclear reactor.

Les figures 1 à 3C relatives à l’état de l’art ont déjà été décrites en détail en préambule et ne sont donc pas commentées ci-après.Figures 1 to 3C relating to the state of the art have already been described in detail in the preamble and are therefore not discussed below.

Partant du constat que les plaquettes 2 d’espacement avec un assemblage combustible adjacent ne présentaient pas une raideur K suffisante pour répondre aux spécificités d’un assemblage combustible de réacteur nucléaire RNR-Na de 4eme génération, les inventeurs ont analysé le mode de déformation des plaquettes.On the basis of the fact that the spacing plates 2 with an adjacent fuel assembly did not have sufficient stiffness K to meet the specificities of a 4th generation RNR-Na nuclear reactor fuel assembly, the inventors analyzed the mode of deformation of the platelets.

Ainsi, la faible raideur d’une plaquette 2 réalisée par embouti se caractérise, à force d’écrasement donnée sur cette plaquette, par un déplacement important de celle-ci.Thus, the low stiffness of a wafer 2 made by stamping is characterized, by crushing force given on this wafer, by a significant displacement thereof.

Les inventeurs ont pu mettre en évidence que ce déplacement ou effacement important de la plaquette soumise à une force est causé en premier lieu par la déformation en flexion de la face du boîtier hexagonal qui intègre la plaquette en question. Ce phénomène a été reproduit par calcul aux éléments finis et est montré en figure 4.The inventors have been able to demonstrate that this displacement or significant erasure of the wafer subjected to a force is caused firstly by the bending deformation of the face of the hexagonal case which integrates the wafer in question. This phenomenon has been reproduced by finite element calculation and is shown in FIG.

Les inventeurs ont alors pensé à renforcer l’intérieur des emboutis 2 par un manchon de renfort 3 rapporté et maintenu à l’intérieur du boîtier 10 à section hexagonale et positionné en regard des plaquettes 20, plus précisément au niveau du creux 21 des emboutis des plaquettes 2.The inventors then thought to reinforce the inside of the stampings 2 by a reinforcing sleeve 3 added and held inside the hexagonal-section box 10 and positioned opposite the plates 20, more precisely at the hollow 21 of the stampings of the platelets 2.

Un assemblage combustible 1 intégrant un tel manchon 3 selon l’invention, tel qu’il est destiné à être utilisé dans un réacteur nucléaire RNR-Na de type ASTRID, est montré en figure 5. Tout comme pour les assemblages combustibles selon l’état de l’art destinés à des réacteurs RNR, l’assemblage 1 selon l’invention est de forme allongée selon un axe longitudinal X et comprend un boîtier 10 à section transversale hexagonale, dont l’extrémité de la portion supérieure 11 forme la tête de l’assemblage, et qui enveloppe un dispositif de protection neutronique appelé PNS comprenant des absorbants neutroniques 18. La portion centrale 12 de l’assemblage 1 enveloppe des aiguilles de combustible 14 formant la zone fissile de l’assemblage. L’assemblage 1 comprend enfin une portion inférieure non représentée formant le pied de l’assemblage, dans le prolongement du boîtier 10, comme dans l’assemblage selon l’état de l’art. Le pied de l’assemblage présente une extrémité distale en forme de cône ou arrondie pour pouvoir être inséré à la verticale dans le sommier d’un cœur de réacteur. Le pied de l’assemblage comporte également à sa périphérie des ouvertures débouchant en son sein pour l’entrée du sodium à l’intérieur de l’assemblage.A fuel assembly 1 incorporating such a sleeve 3 according to the invention, as it is intended to be used in an RNR-Na nuclear reactor of the ASTRID type, is shown in FIG. 5. As for the fuel assemblies according to the state of the art intended for RNR reactors, the assembly 1 according to the invention is of elongate shape along a longitudinal axis X and comprises a housing 10 having a hexagonal cross section, the end of the upper portion 11 of which forms the head of the assembly, and which surrounds a neutron protection device called PNS comprising neutron absorbents 18. The central portion 12 of the assembly 1 envelops fuel needles 14 forming the fissile area of the assembly. The assembly 1 finally comprises a lower portion not shown forming the foot of the assembly, in the extension of the housing 10, as in the assembly according to the state of the art. The foot of the assembly has a distal end cone-shaped or rounded to be inserted vertically into the bed base of a reactor core. The foot of the assembly also has at its periphery openings opening therein for the entry of sodium into the assembly.

Comme montré en figure 5, le manchon de renfort 3 selon l’invention est logé et maintenu à l’intérieur du boîtier 10 au-dessus des aiguilles de combustible 14 et positionné en regard des creux d’emboutis de plaquette 2.As shown in FIG. 5, the reinforcing sleeve 3 according to the invention is housed and held inside the casing 10 above the fuel needles 14 and positioned facing the platelet embossing recesses 2.

Chaque plaquette emboutie 2 présente toujours une surface extérieure 20 de contact avec l’assemblage adjacent, qui a une forme rectangulaire et qui n’est pas impactée par le manchon 3, chaque plaquette 2 présentant toujours un creux d’embouti 21 sans matière à l’intérieur du boîtier.Each stamped wafer 2 always has an outer surface 20 of contact with the adjacent assembly, which has a rectangular shape and which is not impacted by the sleeve 3, each wafer 2 still having a pressed recess 21 without material to the inside the case.

On peut ainsi envisager des plaquettes sous d’autres formes, telles que circulaire, ou toute autre forme réalisable et satisfaisant aux contraintes d’espacement et de rigidité recherchée.It is thus possible to consider platelets in other forms, such as circular, or any other form feasible and satisfying the constraints of spacing and rigidity sought.

Le manchon de renfort 3 selon l’invention permet de limiter la déformation par flexion de chacune des six faces du boîtier 10 et d’augmenter ainsi la raideur des plaquettes embouties 2. La raideur globale équivalente est alors la somme de la raideur des plaquettes embouties 2 et de la raideur du manchon 3.The reinforcing sleeve 3 according to the invention makes it possible to limit the deformation by bending of each of the six faces of the casing 10 and thus to increase the stiffness of the stamped plates 2. The overall stiffness equivalent is then the sum of the stiffness of the stamped platelets. 2 and the stiffness of the sleeve 3.

Le manchon de renfort 3 selon l’invention étant une pièce rapportée à l’intérieur du boîtier 3, on peut lui donner une multitude de géométries (forme de la section, épaisseur, hauteur) selon la raideur visée et les contraintes de fabrication/montage inhérentes à l’assemblage.The reinforcing sleeve 3 according to the invention being an insert inside the housing 3, it can be given a multitude of geometries (shape of the section, thickness, height) according to the stiffness and the constraints of manufacture / assembly inherent to the assembly.

On peut ainsi envisager des manchons sous forme d’anneaux à section transversale circulaire, hexagonale, dodécagonale, et à section radiale carrée, trapézoïdale, en forme de « T » (nervure), de « U »... De manière générale, le manchon 3 de renfort selon l’invention peut être aisément adapté en termes de géométries, dimensions et/ou matériaux.It is thus possible to envisage sleeves in the form of rings with a circular, hexagonal, dodecagonal cross section and a square, trapezoidal, "T" (rib), "U" -shaped radial cross-section. In general, the Reinforcing sleeve 3 according to the invention can be easily adapted in terms of geometries, dimensions and / or materials.

On a représenté trois variantes de géométrie différentes de manchon en figures 6 à 8 qui peut donc être: - un cylindre creux 3 de diamètre extérieur sensiblement égal à l’entreplat interne du boîtier 10 (figure 6) ; - une pièce 3’ dont la périphérie extérieure 30 est à section transversale hexagonale épousant celle intérieure du boîtier 10 et dont la périphérie intérieure 31 est à section transversale circulaire (figure 7) ; - une pièce 3” dont la périphérie extérieure 30 est à section transversale hexagonale épousant celle intérieure du boîtier 10 et dont la périphérie intérieure 31 est également à section transversale hexagonale, la hauteur de la périphérie intérieure de la pièce étant inférieure à celle de sa périphérie extérieure. La périphérie extérieure 30 peut être reliée à la périphérie intérieure 31 par une nervure centrale 32 (figure 8). La section radiale du manchon est alors en forme de « T ».Three variants of different sleeve geometry are shown in FIGS. 6 to 8, which can therefore be: a hollow cylinder 3 of outside diameter substantially equal to the internal gap of the housing 10 (FIG. 6); a piece 3 'whose outer periphery 30 is of hexagonal cross-section matching the inside of the casing 10 and whose inner periphery 31 is of circular cross-section (FIG. 7); a part 3 "whose outer periphery 30 is of hexagonal cross-section matching that inside the case 10 and whose inner periphery 31 is also of hexagonal cross section, the height of the inner periphery of the part being less than that of its periphery exterior. The outer periphery 30 can be connected to the inner periphery 31 by a central rib 32 (FIG. 8). The radial section of the sleeve is then shaped "T".

Le choix du matériau du manchon 3 est libre. Avantageusement, le manchon 3 est réalisé dans un matériau dont le coefficient de dilatation thermique et le gonflement sous irradiation est supérieur à celui du matériau du boîtier comprenant les plaquettes de l’assemblage. De préférence, le manchon 3 est en acier austénitique de type AISI 316, car c’est le matériau qui présente le meilleur compromis vis-à-vis des fonctions à remplir dans le cadre d’un assemblage combustible 1 pour réacteur nucléaire RNR-Na de type ASTRID, muni d’un boîtier en acier martensitique de type EM10.The choice of the material of the sleeve 3 is free. Advantageously, the sleeve 3 is made of a material whose coefficient of thermal expansion and swelling under irradiation is greater than that of the housing material comprising the wafers of the assembly. Preferably, the sleeve 3 is austenitic steel type AISI 316, because it is the material that has the best compromise vis-à-vis the functions to be completed in the context of a fuel assembly 1 for nuclear reactor RNR-Na of type ASTRID, provided with a case of martensitic steel of type EM10.

On a représenté en figure 9 une variante avantageuse d’accrochage du manchon 3” de la figure 8. Selon cette variante illustrée, le manchon 3” est accroché (suspendu) aux structures inférieures fixes de la PNS (non représentées) au moyen de tiges d’accrochage 4 disposées chacune dans un angle de la section hexagonale interne du boîtier 10. Les tiges d’accrochage 4 représentées sont à section circulaire mais toute autre section peut convenir.FIG. 9 shows an advantageous variant of attachment of the sleeve 3 "of FIG. 8. According to this variant illustrated, the sleeve 3" is hooked (suspended) to the fixed lower structures of the PNS (not shown) by means of rods 4 are each arranged in an angle of the internal hexagonal section of the housing 10. The attachment rods 4 shown are circular section but any other section may be suitable.

Avec de telles tiges d’accrochages 4, le procédé de montage de l’assemblage combustible est compatible avec la gamme de montage de référence déjà avancée pour le réacteur ASTRID, seule la liaison du manchon 3 avec la PNS venant s’ajouter comme étape préalable. L’avantage du procédé de montage selon l’invention du manchon 3 dans le boîtier 10 est qu’il ne nécessite pas de liaison mécanique supplémentaire entre le manchon 3 avec le boîtier 10, de type soudure, vissage, sertissage ...With such hooking rods 4, the mounting method of the fuel assembly is compatible with the reference assembly range already advanced for the ASTRID reactor, only the connection of the sleeve 3 with the PNS being added as a preliminary step . The advantage of the mounting method according to the invention of the sleeve 3 in the housing 10 is that it does not require additional mechanical connection between the sleeve 3 with the housing 10, of the welding, screwing, crimping ...

Le manchon 3 est inséré avec du jeu à l’intérieur du boîtier 10. Il faut alors veiller à réaliser une bonne calibration du jeu manchon 3 par rapport à la paroi intérieure du boîtier 10.The sleeve 3 is inserted with play inside the housing 10. It must then be ensured that the sleeve clearance 3 is correctly calibrated with respect to the inner wall of the housing 10.

Il est ainsi nécessaire de vérifier les conditions suivantes : - le jeu doit être strictement positif et d’une valeur suffisante lors du montage du manchon 3 dans le boîtier 10, c’est-à-dire dans une ambiance d’atelier de montage à température ambiante d’environ 20°C; - le jeu doit être nul ou légèrement négatif (serrage) en fonctionnement nominal du réacteur, c’est-à-dire à une température de 550°C en moyenne au niveau des plaquettes 2. Cette condition permet d’assurer le bon contact entre le manchon 3 et le boîtier 10 afin d’avoir effectivement l’augmentation de raideur des plaquettes recherchée dans le cadre de l’invention.It is thus necessary to check the following conditions: - the clearance must be strictly positive and of a sufficient value when mounting the sleeve 3 in the housing 10, that is to say in an environment of assembly workshop to ambient temperature of about 20 ° C; - The clearance must be zero or slightly negative (clamping) nominal reactor operation, that is to say at a temperature of 550 ° C average platelets 2. This condition ensures good contact between the sleeve 3 and the housing 10 in order to effectively have the increase in stiffness of platelets sought in the context of the invention.

Les deux conditions sur le jeu, décrites précédemment peuvent être remplies avec un manchon de caractéristiques suivantes : - le manchon 3 est réalisé en acier austénitique, qui présente un coefficient de dilatation thermique et un gonflement sous flux plus élevés que le boîtier 10 en acier ferritique ou martensitique. De ce fait le rattrapage du jeu en fonctionnement à 550°C entre manchon 3 et boîtier 10 est facilité; - pour le montage du manchon 3 dans le boîtier 10, ce dernier est préchauffé à une température d’environ 100 à 200°C tandis que le manchon 3 est maintenu à environ 20°C. La différence de dilatation entre les deux aciers constitutifs permet ainsi d’augmenter le jeu de montage; - les dimensions externes du manchon 3, qui définissent la surface de contact avec le boîtier 10 sont usinées au dernier moment avant montage et adaptées en fonction de la mesure réelle de l’entreplat interne du TH. Ceci permet de s’affranchir des tolérances de fabrication du boîtier 10 qui peuvent être relativement importantes.The two conditions on the game, described above can be fulfilled with a sleeve of the following characteristics: the sleeve 3 is made of austenitic steel, which has a coefficient of thermal expansion and a swelling under higher flux than the ferritic steel casing or martensitic. As a result, the backlash in operation at 550 ° C between sleeve 3 and casing 10 is facilitated; - For mounting the sleeve 3 in the housing 10, the latter is preheated to a temperature of about 100 to 200 ° C while the sleeve 3 is maintained at about 20 ° C. The difference in expansion between the two constituent steels thus makes it possible to increase the mounting clearance; - The external dimensions of the sleeve 3, which define the contact surface with the housing 10 are machined at the last moment before mounting and adapted according to the actual measurement of the inner gap of the TH. This eliminates manufacturing tolerances of the housing 10 which can be relatively large.

Du fait qu’il est rapporté, le manchon 3 selon l’invention peut être choisi avec une hauteur indépendante de la hauteur des plaquettes 2, contrairement à la solution de manchon selon le brevet US4306938 qui présente de facto la même hauteur que celle des plaquettes. A titre d’exemple, les inventeurs considèrent qu’un manchon 3, comme montré en figure 10, de hauteur utile H1 égale à 50 mm pour des plaquettes embouties 2 ayant une hauteur d’emboutissage h de 80 mm est tout-à-fait satisfaisant. Avec cette hauteur utile, l’épaisseur E de manchon 3 nécessaire pour augmenter la raideur d’un facteur 5 est de 8,6 mm.Because it is reported, the sleeve 3 according to the invention can be chosen with a height independent of the height of the wafers 2, unlike the sleeve solution according to US4306938 which has de facto the same height as that of the wafers . By way of example, the inventors consider that a sleeve 3, as shown in FIG. 10, with a useful height H1 equal to 50 mm for stamped plates 2 having a drawing height h of 80 mm is entirely satisfactory. With this useful height, the thickness E of the sleeve 3 necessary to increase the stiffness by a factor of 5 is 8.6 mm.

Afin de minimiser les pertes de charge induites par un manchon selon l’invention, une variante avantageuse illustrée en figure 10, consiste à réaliser le manchon 3 avec un bord droit incliné 33 formant un convergent reliant la périphérie intérieure 31 du dessous du manchon à la périphérie extérieure 30 du dessous du manchon et un bord droit incliné 34 formant un divergent reliant la périphérie intérieure 31 du dessus du manchon à la périphérie extérieure 30 du dessus du manchon 3.In order to minimize the pressure drops induced by a sleeve according to the invention, an advantageous variant illustrated in FIG. 10, consists in producing the sleeve 3 with an inclined straight edge 33 forming a convergent connecting the inner periphery 31 of the underside of the sleeve to the outer periphery 30 of the underside of the sleeve and an inclined straight edge 34 forming a diverging connecting the inner periphery 31 of the top of the sleeve to the outer periphery 30 of the top of the sleeve 3.

Cette variante est d’autant plus efficace que l’épaisseur du manchon est importante.This variant is all the more effective as the thickness of the sleeve is important.

Dans la variante où la hauteur totale H3 du manchon 3 incluant le convergent 33 et le divergent 34 excède celle des plaquettes embouties, le volume entre la plaquette emboutie 2 et le manchon 3 est délimité par le creux d’embouti 21 et forme une cavité fermée. Il est alors nécessaire de prévoir, dans la partie inférieure du convergent 33, au minimum un trou débouchant de remplissage et de vidange du sodium liquide de cette cavité. Au minimum un autre trou débouchant dans la partie supérieure du divergent peut être également nécessaire afin d’éviter d’emprisonner du gaz lors du remplissage de la cavité en sodium.In the variant where the total height H3 of the sleeve 3 including the convergent 33 and the divergent 34 exceeds that of the stamped plates, the volume between the stamped plate 2 and the sleeve 3 is delimited by the stamping cavity 21 and forms a closed cavity . It is then necessary to provide, in the lower part of the convergent 33, at least one opening hole for filling and emptying the liquid sodium of this cavity. At least one other hole opening in the upper part of the diverging part may also be necessary in order to avoid trapping gas when filling the sodium cavity.

On peut prévoir en lieu et place du convergent 33 et du divergent 34 d’autres moyens limitant la perturbation de l’écoulement du sodium dans l’assemblage.Instead of convergent 33 and divergent 34, other means may be provided which limit the disruption of the sodium flow in the assembly.

Pour illustrer ce dernier point, on a représenté en figures 11A et 1 IB, des ouvertures débouchantes 35, 36, respectivement plus ou moins grandes dans l’épaisseur du manchon et qui permettent de laisser le passage au sodium. A ce stade, les inventeurs pensent que cette solution est moins optimisée qu’une solution à convergent/divergent, et qu’elle ne peut pas être appliquée aux assemblages à fort débit ou ceux nécessitant une grande raideur de plaquettes.To illustrate this last point, there is shown in Figures 11A and IB, vent openings 35, 36 respectively larger or smaller in the thickness of the sleeve and allow to pass through the sodium. At this stage, the inventors believe that this solution is less optimized than a convergent / divergent solution, and that it can not be applied to high throughput assemblies or those requiring high platelet stiffness.

Avec un manchon 3 de faible hauteur devant celle des plaquettes, il est possible de garantir un coefficient de vidange globalement négatif (cœur CFV) qui est un point clef du réacteur ASTRID. En effet, des études réalisées par les inventeurs ont montré que le paramètre minimisant l’augmentation de réactivité en cas de vidange est une faible hauteur de manchon 3, même si son épaisseur doit alors être augmentée pour rester à raideur équivalente.With a sleeve 3 of low height in front of that of the plates, it is possible to guarantee a globally negative drain coefficient (CFV core) which is a key point of the ASTRID reactor. Indeed, studies carried out by the inventors have shown that the parameter minimizing the increase of reactivity in case of emptying is a low sleeve height 3, even if its thickness must then be increased to remain at equivalent stiffness.

En outre, on montre également par le calcul que la raideur d’un manchon 3 sollicité en compression varie linéairement avec sa hauteur, mais varie avec le cube de son épaisseur.In addition, it is also shown by calculation that the stiffness of a sleeve 3 stressed in compression varies linearly with its height, but varies with the cube of its thickness.

Pour maximiser la raideur du manchon 3 selon l’invention, et par conséquent celle des plaquettes embouties 2, il est alors préférable d’envisager un manchon 3 de faible hauteur et de forte épaisseur.To maximize the stiffness of the sleeve 3 according to the invention, and therefore that of the stamped plates 2, it is then preferable to consider a sleeve 3 of low height and thick.

Les inventeurs ont finalement montré, au travers des différentes études, que l’invention était à même de répondre au besoin des assemblages combustibles pour le réacteur ASTRID, à savoir une augmentation de la raideur des plaquettes d’un facteur 5 par rapport à l’état de l’art tout en conservant un coefficient de vidange négatif, et en étant compatible avec la manutention, la fabrication et la thermohydraulique du réacteur.The inventors have finally shown, through the various studies, that the invention was able to meet the need for fuel assemblies for the ASTRID reactor, namely an increase in platelet stiffness by a factor of 5 with respect to state of the art while maintaining a negative drain coefficient, and being compatible with the handling, manufacture and thermohydraulics of the reactor.

Un assemblage combustible 1 selon l’invention qui vient d’être décrit permet donc de répondre à l’ensemble des spécifications fonctionnelles d’espacement d’un assemblage combustible d’un réacteur nucléaire RNR de quatrième génération comme ASTRID. L’invention a été décrite dans le contexte particulier d’un assemblage combustible pour réacteur nucléaire RNR de quatrième génération comme ASTRID, c’est-à-dire à cœur CFV, ce qui implique de nombreuses contraintes à vérifier simultanément.A fuel assembly 1 according to the invention which has just been described thus makes it possible to meet all the functional specifications of spacing of a fuel assembly of a fourth-generation RNR nuclear reactor such as ASTRID. The invention has been described in the particular context of a fuel assembly for a fourth generation RNR nuclear reactor such as ASTRID, that is to say CFV core, which involves many constraints to be checked simultaneously.

Dans d’autres réacteurs RNR ou pour des assemblages non combustibles, certaines de ces contraintes peuvent être relaxées ou abandonnées, comme principalement: - une architecture de cœur non CFV permet un quasi libre choix des dimensions du manchon (quantité acier non limitée) ; - l’absence ou un faible débit de sodium permet de s’affranchir d’un convergent 33 et d’un divergent 34 sur le manchon 3 comme montré en figure 10.In other RNR reactors or for non-combustible assemblies, some of these constraints can be relaxed or abandoned, as mainly: a non-CFV core architecture allows a quasi free choice of sleeve dimensions (unrestricted steel quantity); the absence or low flow of sodium makes it possible to dispense with a convergent 33 and a divergent 34 on the sleeve 3 as shown in FIG.

Aussi, d’une manière générale, c’est-à-dire si l’on sort du contexte particulier au réacteur ASTRID, l’invention s’applique à tout type d’assemblage: quelles que soient la géométrie, la section transversale, la section radiale, les dimensions du manchon. On pourrait notamment envisager un manchon à section dodécagonale dans un boîtier à section hexagonale comme montré en figure 12; quel que soit le type de plaquettes : il peut s’agir de plaquettes embouties dans le boîtier, mais également de tout autre type de plaquettes non embouties et non intrusives, comme par exemple des plaquettes rapportées sur l’extérieur du boîtier; quelle que soit la géométrie des plaquettes sur le boîtier: il peut s’agir d’une forme rectangulaire, circulaire, carrée, ou autre. D’autres variantes et améliorations peuvent être prévues sans pour autant sortir du cadre de l’invention.Also, in a general way, that is to say if one goes out of the particular context of the ASTRID reactor, the invention applies to any type of assembly: whatever the geometry, the cross-section, the radial section, the dimensions of the sleeve. In particular, a sleeve with a dodecagonal cross-section could be envisaged in a box with a hexagonal cross-section as shown in FIG. 12; whatever the type of wafers: it may be platelets stamped in the housing, but also any other type of non-stamped and non-intrusive wafers, such as inserts reported on the outside of the housing; whatever the geometry of the pads on the case: it can be a rectangular shape, circular, square, or other. Other variants and improvements may be provided without departing from the scope of the invention.

Ainsi, si le manchon de renfort décrit 3 est rapporté dans un assemblage combustible pour réacteur nucléaire à neutrons rapides (RNR) de quatrième génération de type ASTRID, on peut envisager de le faire à tout autre type de RNR dont l’espacement entre les assemblages doit être assuré par le boîtier des assemblages et doit être garanti avec une certaine raideur. Il peut s’agir de tous les RNR refroidis au gaz, sodium, plomb, plomb-bismuth, etc....Thus, if the reinforcing sleeve described 3 is reported in a fourth-generation fast neutron nuclear fuel (RNR) fuel assembly of the ASTRID type, it can be envisaged to do so to any other type of RNR whose spacing between the assemblies must be ensured by the housing of the assemblies and must be guaranteed with a certain stiffness. It can be all gas-cooled, sodium, lead, lead-bismuth, etc.

Si le manchon de renfort décrit 3 est rapporté dans un assemblage combustible, il peut aussi être rapporté pour renforcer tout autre type d’assemblage présent dans un cœur de RNR, tel qu’un assemblage réflecteur, un assemblage de Protection Neutronique Latérale (PNL), une barre de commande, un assemblage expérimental, un dispositif complémentaire de sûreté, un assemblage surgénérateur, un assemblage de transmutation, etc... D’autres moyens d’accrochage du manchon de renfort 3 que les tiges d’accrochage 4 à la PNS peuvent être envisagés dans le cadre de l’invention. Les inventeurs pensent ainsi que toute liaison à base de rotule au niveau des attaches est préférable notamment afin de s’affranchir d’hyperstatismes qui sont sources potentielles de blocage au montage ou d’efforts en fonctionnement. Référence citée [1]: Manuel «Réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium» - Les techniques de l’Ingénieur B 3 171If the reinforcing sleeve described 3 is reported in a fuel assembly, it can also be added to reinforce any other type of assembly present in a core of RNR, such as a reflector assembly, a Neutral Neutron Protection (NLP) assembly. , a control bar, an experimental assembly, a complementary safety device, a breeder assembly, a transmutation assembly, etc. Other means of attachment of the reinforcing sleeve 3 that the attachment rods 4 to the PNS can be considered in the context of the invention. The inventors believe that any connection based on patella fasteners is preferable in particular to overcome hyperstatisms that are potential sources of mounting lock or effort in operation. Reference cited [1]: Manual "Sodium-cooled fast neutron reactors" - The techniques of the Engineer B 3 171

Claims (23)

REVENDICATIONS 1 Assemblage pour réacteur nucléaire, notamment pour un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium RNR-Na, comportant un boîtier (10) d’axe longitudinal (X), chaque face principale du boîtier comprenant, dans sa partie centrale, une plaquette (2) d’espacement avec un assemblage adjacent, comprenant une partie faisant saillie vers l’extérieur, l’assemblage comprenant en outre un manchon de renfort (3) rapporté et maintenu à l’intérieur du boîtier (10) et agencé en regard des plaquettes (2).CLAIMS 1 Assembly for a nuclear reactor, particularly for a sodium-cooled rapid neutron reactor RNR-Na, comprising a housing (10) of longitudinal axis (X), each main face of the housing comprising, in its central part, a plate ( 2) spacing with an adjacent assembly, comprising an outwardly projecting portion, the assembly further comprising a reinforcing sleeve (3) attached and held within the housing (10) and arranged facing the platelets (2). 2. Assemblage selon la revendication 1, le boîtier (10) étant de section hexagonale.2. Assembly according to claim 1, the housing (10) being of hexagonal section. 3. Assemblage selon la revendication 1 ou 2, chaque plaquette étant une plaquette emboutie (20), le manchon étant agencé en regard des creux d’emboutis (21) des plaquettes (2).3. Assembly according to claim 1 or 2, each plate being a stamped plate (20), the sleeve being arranged opposite stamping recesses (21) of the plates (2). 4. Assemblage selon l’une des revendications précédentes, chaque plaquette présentant une surface extérieure (20) de contact avec un assemblage adjacent, qui a une forme rectangulaire.4. Assembly according to one of the preceding claims, each plate having an outer surface (20) of contact with an adjacent assembly, which has a rectangular shape. 5. Assemblage selon l’une des revendications précédentes, le manchon de renfort (3) comprenant en outre un bord droit incliné formant un convergent (33) reliant la périphérie intérieure (31) du dessous du manchon à la périphérie extérieure (30) du dessous du manchon et un bord droit incliné formant un divergent (34) reliant la périphérie intérieure (31) du dessus du manchon à la périphérie extérieure (30) du dessus du manchon.5. Assembly according to one of the preceding claims, the reinforcing sleeve (3) further comprising a tapered straight edge forming a convergent (33) connecting the inner periphery (31) of the underside of the sleeve to the outer periphery (30) of the below the sleeve and an inclined straight edge forming a diverging portion (34) connecting the inner periphery (31) of the top of the sleeve to the outer periphery (30) of the top of the sleeve. 6. Assemblage selon l’une des revendications 3 à 5, le manchon de renfort (3) présentant une hauteur inférieure à celle du creux d’embouti (21) des plaquettes embouties (2), les hauteurs étant mesurées selon l’axe longitudinal (X).6. Assembly according to one of claims 3 to 5, the reinforcing sleeve (3) having a height less than that of the pressed recess (21) of the stamped plates (2), the heights being measured along the longitudinal axis. (X). 7. Assemblage selon l’une des revendications 3 à 5, le manchon de renfort (3) présentant une hauteur supérieure ou égale à celle du creux d’embouti (21) des plaquettes (2), les hauteurs étant mesurées selon l’axe longitudinal (X), le manchon comprenant des moyens pour permettre le remplissage et la vidange de liquide et la non accumulation de gaz à l’intérieur de chaque cavité formée entre le manchon et une plaquette.7. Assembly according to one of claims 3 to 5, the reinforcing sleeve (3) having a height greater than or equal to that of the stamping recess (21) of the plates (2), the heights being measured along the axis longitudinal (X), the sleeve comprising means for allowing the filling and emptying of liquid and the non-accumulation of gas within each cavity formed between the sleeve and a wafer. 8. Assemblage selon la revendication 7, les moyens consistant en au moins deux trous traversant le manchon, qui débouchent chacun dans chaque cavité formée entre le manchon et une plaquette, ces trous étant localisés respectivement au niveau de la partie inférieure et de la partie supérieure de la cavité.8. The assembly of claim 7, the means consisting of at least two holes passing through the sleeve, each of which opens into each cavity formed between the sleeve and a plate, these holes being located respectively at the lower part and the upper part. of the cavity. 9. Assemblage selon l’une des revendications précédentes, le manchon de renfort comprenant un cylindre creux (3) de hauteur supérieure ou égale à celle des plaquettes (2), et de diamètre extérieur sensiblement égal à la plus grande dimension de la section transversale interne du boîtier.9. Assembly according to one of the preceding claims, the reinforcing sleeve comprising a hollow cylinder (3) of height greater than or equal to that of the plates (2), and of outer diameter substantially equal to the largest dimension of the cross section. internal case. 10. Assemblage selon l’une des revendications 2 à 9, le manchon de renfort comprenant une pièce (3’) dont la périphérie extérieure (30) comporte des portions hexagonales épousant la section hexagonale intérieure du boîtier.10. Assembly according to one of claims 2 to 9, the reinforcing sleeve comprising a part (3 ') whose outer periphery (30) comprises hexagonal portions conforming to the hexagonal inner section of the housing. 11. Assemblage selon la revendication 10, la pièce (3’) présentant une périphérie intérieure (31) à section circulaire.11. The assembly of claim 10, the piece (3 ') having an inner periphery (31) circular section. 12. Assemblage selon l’une des revendications 2 à 9, le manchon de renfort comprenant une pièce (3”) dont la périphérie extérieure (30) est à section transversale hexagonale épousant la section hexagonale intérieure du boîtier.12. Assembly according to one of claims 2 to 9, the reinforcing sleeve comprising a part (3 ") whose outer periphery (30) is of hexagonal cross-section matching the hexagonal inner section of the housing. 13. Assemblage selon la revendication 12, la pièce (3”) présentant une périphérie intérieure également à section transversale hexagonale, la hauteur de la périphérie intérieure de la pièce étant inférieure à celle de sa périphérie extérieure.13. The assembly of claim 12, the piece (3 ") having an inner periphery also hexagonal cross section, the height of the inner periphery of the workpiece being less than that of its outer periphery. 14. Assemblage selon l’une des revendications précédentes, le manchon de renfort étant réalisé dans un matériau dont le coefficient de dilatation thermique et le gonflement sous irradiation est supérieur à celui du matériau du boîtier comprenant les plaquettes de l’assemblage.14. Assembly according to one of the preceding claims, the reinforcing sleeve being made of a material whose coefficient of thermal expansion and swelling under irradiation is greater than that of the housing material comprising the wafers of the assembly. 15. Assemblage selon la revendication 14, le manchon de renfort (3) étant réalisé en acier austénitique.15. The assembly of claim 14, the reinforcing sleeve (3) being made of austenitic steel. 16. Assemblage selon les revendications 14 ou 15, le boîtier (10) étant réalisé en acier ferritique ou martensitique.16. Assembly according to claims 14 or 15, the housing (10) being made of ferritic steel or martensitic. 17. Assemblage selon l’une des revendications précédentes, le manchon de renfort (3) étant accroché à une ou plusieurs structures à l’assemblage par des moyens d’accrochage (4) disposés en périphérie de la section interne du boîtier.17. Assembly according to one of the preceding claims, the reinforcing sleeve (3) being attached to one or more structures to the assembly by attachment means (4) disposed at the periphery of the internal section of the housing. 18. Assemblage (1) notamment pour un réacteur refroidi au sodium RNR-Na, selon l’une quelconque des revendications précédentes, constituant un assemblage combustible, le boîtier étant destiné à être inséré à la verticale dans le supportage du cœur du réacteur, le boîtier comprenant une portion supérieure formant la tête de l’assemblage (11) logeant un dispositif (2) de protection neutronique supérieure (PNS) et une portion centrale (12) logeant des aiguilles de combustible nucléaire (14), les plaquettes d’espacement (2) étant agencées au-dessus des aiguilles de combustible.18. Assembly (1) in particular for a sodium cooled reactor RNR-Na, according to any one of the preceding claims, constituting a fuel assembly, the housing being intended to be inserted vertically in the support of the reactor core, the housing comprising an upper portion forming the head of the assembly (11) housing an upper neutron protection device (2) (PNS) and a central portion (12) housing nuclear fuel needles (14), the spacing pads (2) being arranged above the fuel needles. 19. Assemblage combustible (1) selon la revendication 18 en combinaison avec la revendication 17, les moyens d’accrochage (4) du manchon étant des tiges reliées aux structures inférieures de la PNS.19. fuel assembly (1) according to claim 18 in combination with claim 17, the coupling means (4) of the sleeve being rods connected to the lower structures of the PNS. 20. Assemblage (1) notamment pour un réacteur refroidi au sodium RNR-Na, selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, constituant un assemblage réflecteur, un assemblage de Protection Neutronique Latérale (PNL), une barre de commande, un assemblage expérimental, un dispositif complémentaire de sûreté, un assemblage surgénérateur ou un assemblage de transmutation.20. Assembly (1) in particular for a sodium cooled reactor RNR-Na, according to any one of claims 1 to 17, constituting a reflector assembly, a lateral Neutron Protection (NLP) assembly, a control rod, an assembly. experimental, a complementary safety device, a breeder assembly or a transmutation assembly. 21. Procédé de réalisation d’un assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’un manchon de renfort (3) aux dimensions extérieures adaptées aux dimensions réelles de la section intérieure du boîtier (10) d’assemblage afin de garantir un jeu de montage réduit ; - préchauffage du boîtier (10) ; - insertion du manchon (3) muni de ses moyens d’accrochage (4) à l’intérieur du boîtier (10) préchauffé jusqu’à son positionnement en regard des plaquettes ; - accrochage du manchon aux structures internes à l’assemblage ; - refroidissement du boîtier (10).21. A method of producing an assembly according to any one of the preceding claims, comprising the following steps: - realization of a reinforcing sleeve (3) with external dimensions adapted to the actual dimensions of the inner section of the housing (10). assembly to guarantee a reduced mounting clearance; - preheating the housing (10); - Insertion of the sleeve (3) provided with its attachment means (4) inside the housing (10) preheated to its position opposite the wafers; - hooking of the sleeve to the internal structures of the assembly; - cooling of the housing (10). 22. Utilisation d’un assemblage combustible (1) selon l’une des revendications 18 ou 19 ou tout autre assemblage non combustible selon la revendication 20, dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides.22. Use of a fuel assembly (1) according to one of claims 18 or 19 or any other non-combustible assembly according to claim 20, in a fast neutron nuclear reactor. 23. Utilisation selon la revendication 22, le réacteur étant refroidi au gaz ou au métal liquide, le métal liquide étant choisi parmi le sodium, le plomb ou le plomb-bismuth.23. Use according to claim 22, the reactor being cooled with gas or liquid metal, the liquid metal being selected from sodium, lead or lead-bismuth.
FR1557860A 2015-08-21 2015-08-21 ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES Active FR3040234B1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1557860A FR3040234B1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES
CN201680059227.0A CN108140435B (en) 2015-08-21 2016-08-17 Assembly of a nuclear reactor of the sodium-cooled fast reactor type, the shell of which is equipped with spacer plates of increased rigidity
JP2018509767A JP2018528421A (en) 2015-08-21 2016-08-17 Assembly for an FNR-NA reactor having a housing with a spacer plate having improved stiffness
PCT/EP2016/069545 WO2017032669A1 (en) 2015-08-21 2016-08-17 Assembly for an fnr-na-type nuclear reactor, with a housing provided with spacer plates with improved rigidity
KR1020187007952A KR20180041223A (en) 2015-08-21 2016-08-17 An assembly for an FNR-NA-type reactor having a housing provided with a spacer plate with improved rigidity
RU2018105774A RU2678573C1 (en) 2015-08-21 2016-08-17 Assembly for nuclear reactor on fast neutrons with sodium cooling, with housing with spacing gaskets of improved rigidity

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1557860 2015-08-21
FR1557860A FR3040234B1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3040234A1 true FR3040234A1 (en) 2017-02-24
FR3040234B1 FR3040234B1 (en) 2019-10-25

Family

ID=55178059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1557860A Active FR3040234B1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2018528421A (en)
KR (1) KR20180041223A (en)
CN (1) CN108140435B (en)
FR (1) FR3040234B1 (en)
RU (1) RU2678573C1 (en)
WO (1) WO2017032669A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745348C1 (en) * 2019-12-31 2021-03-24 Акционерное общество "АКМЭ-инжиниринг" (сокращенно АО "АКМЭ-инжиниринг") Integral nuclear reactor (options)
KR102510440B1 (en) * 2022-12-16 2023-03-15 터보파워텍(주) Method for nuclear fuel rod spacer grid by 3D printing laser cladding

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4729199U (en) * 1971-04-30 1972-12-02
US4142934A (en) * 1976-12-14 1979-03-06 Gesellschaft Fur Kernforschung M.B.H. Spacer for supporting fuel element boxes
JPH01172797A (en) * 1987-12-26 1989-07-07 Hitachi Ltd Fast breeder reactor
FR2921509A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-27 Areva Np Sas COMBUSTIBLE ASSEMBLY FOR FAST NEUTRON NUCLEAR REACTOR

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51140089A (en) * 1975-05-28 1976-12-02 Toshiba Corp Fuel aggregate
CA1083270A (en) * 1976-04-26 1980-08-05 Kiyozumi Hayashi Fuel assembly spacer
US4229259A (en) * 1977-09-08 1980-10-21 Westinghouse Electric Corp. Grid sleeve bulge tool
JPS6027392B2 (en) * 1978-02-03 1985-06-28 株式会社日立製作所 core components
SE425272B (en) * 1981-02-03 1982-09-13 Asea Atom Ab Nuclear Reactor Fuel Cartridge
JPS63195590A (en) * 1987-02-09 1988-08-12 株式会社東芝 Nuclear reactor
RU2256243C2 (en) * 2003-06-02 2005-07-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Nuclear reactor fuel assembly
JP4559965B2 (en) * 2005-12-27 2010-10-13 株式会社東芝 Nuclear fuel assembly
FR2951312B1 (en) * 2009-10-08 2011-12-09 Commissariat Energie Atomique NUCLEAR FUEL ASSEMBLY BODY AND NUCLEAR FUEL ASSEMBLY COMPRISING SUCH A BODY
FR2951578B1 (en) * 2009-10-16 2012-06-08 Commissariat Energie Atomique ASSEMBLY OF NUCLEAR FUEL AND NUCLEAR REACTOR COMPRISING AT LEAST ONE SUCH ASSEMBLY
US9576685B2 (en) * 2012-04-26 2017-02-21 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Fuel bundle for a liquid metal cooled nuclear reactor
US9721678B2 (en) * 2013-05-17 2017-08-01 Terrapower, Llc Nuclear fuel assembly design

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4729199U (en) * 1971-04-30 1972-12-02
US4142934A (en) * 1976-12-14 1979-03-06 Gesellschaft Fur Kernforschung M.B.H. Spacer for supporting fuel element boxes
JPH01172797A (en) * 1987-12-26 1989-07-07 Hitachi Ltd Fast breeder reactor
FR2921509A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-27 Areva Np Sas COMBUSTIBLE ASSEMBLY FOR FAST NEUTRON NUCLEAR REACTOR

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018528421A (en) 2018-09-27
FR3040234B1 (en) 2019-10-25
CN108140435A (en) 2018-06-08
KR20180041223A (en) 2018-04-23
CN108140435B (en) 2021-10-29
WO2017032669A1 (en) 2017-03-02
RU2678573C1 (en) 2019-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2486570B1 (en) Body for nuclear fuel assembly and nuclear fuel assembly comprising such a body
EP1913600B1 (en) Macrostructured plate fuel element
EP0187578A1 (en) Fuel assembly for a nuclear reactor
FR2495369A1 (en) NUCLEAR FUEL ASSEMBLY
FR2951578A1 (en) ASSEMBLY OF NUCLEAR FUEL AND NUCLEAR REACTOR COMPRISING AT LEAST ONE SUCH ASSEMBLY
WO2014037901A1 (en) Nuclear control device for an fnr liquid metal-cooled reactor
WO2001078080A1 (en) Nuclear fuel assembly for a reactor cooled by light water comprising a nuclear fuel material in particle form
FR3040234B1 (en) ASSEMBLY FOR RNR-NA TYPE NUCLEAR REACTOR, HAVING A BOX PROVIDED WITH ENHANCED STIFFNESS SPACER PLATES
EP1926107B1 (en) Storage device for storing and/or transporting nuclear fuel assemblies
BE1005379A0 (en) Grid method for manufacturing a fuel cell calibrated for assembly necleaire.
EP2206122B1 (en) Device for holding nuclear fuel plates for a fissile bundle of a nuclear reactor of the gfr type with high-temperature gaseous heat-carrier
EP0088675B1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
FR3054922A1 (en) STORAGE BASKET FOR RADIOACTIVE MATERIALS, WITH AN OPTIMIZED SIZE
WO2009044061A1 (en) Fuel assembly for a fast breeder reactor
FR2564228A1 (en) NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY
FR3068820A1 (en) ASSEMBLY FOR NUCLEAR REACTOR TYPE RNR-NA, CONNECTED WITHOUT REVERSIBLE WELDING BETWEEN THE ASSEMBLY HOUSING AND AN ASSEMBLY ELEMENT INSERTED IN THE HOUSING
FR3124885A1 (en) Nuclear fuel assembly body, with a double envelope including the inner one made of fusible material and nuclear fuel assembly comprising such a body.
FR2709858A1 (en) Fast neutron reactor core with gas-sealed assemblies
FR2864325A1 (en) Pressurized water-cooled nuclear reactor (PWR) core has each fuel assembly supporting cage in form of rigid structure of end units and lengthwise members
WO2022218781A1 (en) Fuel pellet comprising an improved metal insert
FR3113333A1 (en) Integrated fast neutron nuclear reactor comprising a safety device dedicated to the mitigation of severe accidents
WO2024083691A1 (en) Lower height fissile-zone nuclear fuel assembly having widened pins, surmounted by a liquid metal plenum and a neutron-absorbing plate, and associated liquid-metal-cooled fnr reactor
EP0181813B1 (en) Liquid metal fast neutron reactor with a thermal protection of the inner structures
FR3081253A1 (en) PACKAGING FOR THE TRANSPORT OR STORAGE OF NUCLEAR MATERIAL
FR2632760A1 (en) INTERNAL SHELL OF A FAST NEUTRAL NUCLEAR REACTOR COMPRISING A THERMAL PROTECTION DEVICE

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20170224

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9