WO2001050479A1 - Method and installation for storing irradiated products, especially irradiated nuclear fuel assemblies - Google Patents

Method and installation for storing irradiated products, especially irradiated nuclear fuel assemblies Download PDF

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WO2001050479A1
WO2001050479A1 PCT/FR2000/003510 FR0003510W WO0150479A1 WO 2001050479 A1 WO2001050479 A1 WO 2001050479A1 FR 0003510 W FR0003510 W FR 0003510W WO 0150479 A1 WO0150479 A1 WO 0150479A1
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WO
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storage
case
fuel
channel
irradiated
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Application number
PCT/FR2000/003510
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French (fr)
Inventor
Gérard ALETON
Philippe Moreau
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Framatome Anp
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/34Disposal of solid waste
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02Details of handling arrangements
    • G21C19/06Magazines for holding fuel elements or control elements
    • G21C19/07Storage racks; Storage pools
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for dry storage in a ventilated room, of irradiated products and in particular of irradiated nuclear fuel assemblies, .
  • fuel assemblies are used which are introduced into the nuclear reactor in adjacent positions, to constitute the reactor core.
  • Such fuel assemblies comprise nuclear fuel elements of elongated shape, for example of circular cross section which are assembled together in arrangements such that their longitudinal axes are parallel, to constitute bundles of fuel elements or rods.
  • the fuel rods are themselves constituted by cladding tubes filled with oxide pellets such as uranium oxide enriched in fissile uranium.
  • the assemblies and the fuel rods have a length which corresponds to the height of the nuclear reactor core, this length generally being of the order of 4 m.
  • nuclear fuel elements constituted by cladding tubes filled with natural uranium oxides have a much shorter length, of the order of 500 mm , and are assembled in the form of bundles in which the fuel elements are all mutually parallel, these assemblies being called clusters.
  • nuclear fuel assembly will denote both the fuel assemblies constituted by bundles of long rods which are arranged in the reactor core, along the entire height of the core, in an arrangement vertical, than the assemblies or clusters of shorter length which are placed in the core of the nuclear reactor, in a horizontal arrangement.
  • large fuel assemblies are used.
  • pig for example 10 meters, which comprise, along their length, two active parts constituted by fuel rods arranged in the form of bundles and joining or handling parts of the fuel assembly.
  • One of the problems which confronts the operator of nuclear power plants relates to the storage of irradiated assemblies which are extracted from the core of the nuclear reactor, after a certain period of operation of the reactor. It is in fact generally necessary to carry out a long-term storage of nuclear fuel assemblies, after they have left the core and after temporary storage in a swimming pool in the fuel building of the nuclear power station, so as to decrease their level of activity up to a level enabling them to be transported to an installation such as a repair, reprocessing, storage or long-term storage installation.
  • a first type of storage is achieved by placing the fuel assemblies immersed in racks in a water pool 'deactivation and resting on the bottom of the pool.
  • This type of storage requires the construction of costly installations comprising in particular a swimming pool and means for handling fuel assemblies.
  • the operating costs of such facilities are also high.
  • storage There is a second type of storage of fuel assemblies known as storage or dry storage which consists in placing the fuel assemblies inside a ventilated storage room, or silo, in which the fuel assemblies are immersed. in the air.
  • the fuel assemblies are generally placed in a vertical position, that is to say with their longitudinal axis in a vertical direction.
  • An inherent problem in storing used nuclear fuel assemblies in addition to the criticality problem, is related to disposal residual energy released by fuel assemblies in the form of heat.
  • the residual energy In the case of wet storage, the residual energy is absorbed by the water in the storage pool and in the case of dry storage, the residual energy of the fuel assemblies in the form of heat is evacuated by the ventilation air in the storage room.
  • annular space for the circulation of cooling air is generally provided around a vertical housing for receiving the fuel, open at its upper end.
  • Such installations are complex and do not guarantee perfect insulation between the cooling air and possible leaks of radioactive gases from the stored fuel.
  • the cooling air circulating in the module is only separated from the fuel assemblies by a single wall formed by the metal casing .
  • the metal casing contains a plurality of fuel assemblies which are placed juxtaposed. The evacuation of the heat given off by the fuel assemblies by transfer of this heat to the wall of the metal casing and consequently the cooling of the fuel assemblies are therefore not carried out under the best conditions.
  • the temperature inside the envelope containing the fuel assemblies is generally close to 400 ° C.
  • DE 39 16 359 also discloses an installation for the storage of irradiated combustible materials arranged inside cases which are placed in a horizontal arrangement on support rails of storage racks and connected by elements. articulated, to be introduced into these racks or extracts, in a grouped manner.
  • the cases are cooled by an air circulation, in contact with their external surface, so that the irradiated products are only separated from the cooling air by the wall of the cases.
  • Due to the great diversity of shape and size of the nuclear fuel assemblies used in the various reactors in service it is also very difficult to design a completely versatile storage process. It may also be necessary to carry out the storage of activated waste which comes in a wide variety of shapes and sizes. Such activated waste can however be packaged, for example in the form of cylinders.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for storing irradiated products and in particular nuclear fuel assemblies, of elongated shape and having a substantially uniform cross section in their longitudinal direction, in a storage room comprising at at least one storage location for at least one irradiated product of elongated shape, in a substantially horizontal position, cooled by an air circulation inside the storage room, this process making it possible to make the storage conditions for fuel assemblies safer and encourage cooling and leak detection in these assemblies.
  • a metal case delimiting a housing extending longitudinally and having a cross section adapted to accommodate the cross section of a single irradiated product of elongated shape
  • a neutral gas is introduced into the housing of the case containing the at least one irradiated product and the housing of the case is closed in a sealed manner to neutral gas,
  • the case containing the irradiated product is introduced into a storage channel having the shape of a tube whose axis is substantially horizontal, in the axial direction of the channel, through an end opening of the channel opening out through a wall of biological insulation in an airtight separate loading area of an internal part of the storage room enclosing the storage channel.
  • Figure 1 is a perspective view of a fuel bundle of a CANDU reactor.
  • Figure 2 is an axial sectional view of a storage case for irradiated clusters of the CANDU reactor.
  • Figure 3 is a schematic sectional view through a vertical plane of part of a local storage of spent fuel bundles, according to the method of the invention.
  • FIG. 4 is a front view along 4 of FIG. 3.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a channel of a storage installation for implementing the method according to the invention, in which is placed a case containing irradiated fuel bundles.
  • Figure 6 is a plan view of a portion of the spent fuel storage facility.
  • FIG. 7 is a view in longitudinal section along 7-7 of FIG. 6.
  • Figure 8 is a schematic view of part of the storage facility for spent fuel bundles.
  • a fuel bundle 1 of a CANDU reactor has been represented which is constituted by fuel elements 2 of elongated cylindrical shape maintained by spacer grids such as 3, in the form of a bundle in which the fuel elements 2 are all parallel to each other.
  • Each of the fuel elements 2 is constituted by a tube made of a zirconium alloy such as Zircaloy 4 filled with pellets of natural uranium.
  • the fuel elements 2 are kept in the bundle so that there remains a certain space between the fuel elements, over the entire length of these elements.
  • the fuel elements 2 and the cluster 1 generally have a length close to 500 mm and the cluster has an outside diameter of the order of 100 mm.
  • a first characteristic step of the process according to the invention consists in placing the fuel bundles (or assemblies) which have been discharged from the nuclear reactor in cases which are filled with neutral gas and hermetically sealed.
  • FIG 2 there is shown a case 4 which can be used for the storage of fuel bundles 1 discharged from a CANDU nuclear reactor.
  • the case 4 which is made of metal and preferably of stainless steel, has a generally tubular shape and can be constituted for example by a central tube 4a closed at one of its ends by a bottom 4b in the shape of a warhead welded to the end of this tube 4a. At the end of the tube 4a opposite the end closed by the bottom 4b, is fixed by welding an annular part 4c having a conical outer surface machined internally to form a groove 5 for receiving a cover 6 for closing the case.
  • Each of the tubular cases 4 delimits an internal housing of cylindrical shape and axis 7 intended to receive irradiated fuel bundles.
  • the cases 4 and their closing cover 6 are delivered to the loading room located on the site of the nuclear power station in sufficient number to receive the charge of fuel extracted from the heart of one or more reactors of the nuclear power station and deposited in the fuel building swimming pool.
  • the case is generally placed in an arrangement such that the axis 7 of the housing is horizontal and one engages in the housing which is closed at one of its ends by the bottom 4b and open at its second end, a first spent fuel bundle 1 (shown in dotted lines in FIG. 2), in the direction of the axis 7, to the bottom of the housing. Then engages successively and one by one other clusters 1, so as to fill the housing of the case 4.
  • the cover 6 is put in place and welded by a peripheral weld 6 ', inside of the groove 5 of the open end part of the case 4.
  • the cover 6 has a central opening and, fixed along this opening by a sleeve 8 ', a tube 8 constituting a nozzle through which one can carry out an evacuation of the air contained in the housing of the case 4, then the filling of the housing of the case 4 containing the fuel bundles 1 with a neutral gas such as argon, nitrogen or helium.
  • a neutral gas such as argon, nitrogen or helium.
  • the case can be loaded in a loading room, as indicated above.
  • the case is placed in the welding cell of the room, in a horizontal arrangement so that the open end of the case in which the fuel assemblies are engaged opens into the loading cell through an opening passing through a partition wall between the load cell and the weld cell.
  • the fuel assemblies are extracted from the fuel pool and dried in the loading cell before being introduced one by one into the case.
  • the case filled with fuel assemblies is then moved towards the interior of the welding cell in order to carry out the filling with neutral gas and the sealed closure of the case.
  • the geometrical and dimensional characteristics and the method of loading the cases are adapted to the type of fuel assembly or, more generally, to the irradiated product which is stored.
  • the fuel assemblies which are shaped general parallelepiped have a square section having a side of a length close to 20 cm and a length of about 4 m.
  • the case can have a housing having a square section whose side is very slightly greater than the side of the maximum section of the fuel assembly and whose total length between the bottom and the closure cover is greater than the length of the fuel assembly.
  • the cross section of the housing of the case will be provided so as to contain the cross section of a single fuel assembly or more generally of a single irradiated product.
  • the fuel elements such as rods of an irradiated fuel assembly are placed in the position they occupy in the fuel assembly in service and immersed in an atmosphere of neutral gas. It is possible to fill the case with a neutral gas at a pressure substantially equal to atmospheric pressure or at a slightly higher pressure. It is also possible to pressurize the internal housing of the case by introducing a neutral gas under higher pressure, so as to promote heat exchanges between the fuel rods and the wall of the case 4 and to keep the fuel rods below a temperature threshold defined according to the type of fuel. For example, in the case of CANDU fuel, the temperature must remain below 168 ° C.
  • Irradiated fuels indeed have a residual power which is released in the form of heat, over time, when the activity of the fuel decreases.
  • the wall of the cases containing fuel assemblies to dissipate the energy released in the form of heat by the spent fuel.
  • the fuel assemblies 1 are stored by introducing the cases 4, each inside a channel 10 of circular section and horizontal axis, of a storage facility.
  • the fuel assemblies which are placed in the cases so that their longitudinal axis parallel to the fuel elements is in the axial direction of the housing of the case are therefore placed with their horizontal longitudinal axis.
  • the channels 10 of the storage installation consist of stainless steel tubes whose internal diameter is greater than the maximum external diameter of the cases 4 closed in leaktight manner at one of their ends by a bottom 10a.
  • the axes of the channels can be slightly inclined downward, towards their end closed by the bottom 10a, so as to avoid the exit of the cases in the event of an earthquake.
  • the length of the tubes 10 in their axial direction 9 which is the direction of loading and unloading of the cases is greater than the overall length of the cases 4.
  • the storage installation generally designated by the reference 11, comprises a storage room 12 constituted by a concrete building which can be very large, in the cases where it is necessary to provide for the storage of a very large number of fuel assemblies.
  • the two rows of racks such as 16a and 16'a of a module such as 13a are separated by an aisle 18 in which a case loading machine 19 runs in the longitudinal direction 18 'of aisle 18, the two rows 16a and 16'a of racks 17 and aisle 18 constituting a span of storage racks contained in the storage module 13a.
  • the concrete wall of the module 13a has an opening 20 'bringing the end of the aisle 18 into communication with a lower part of the handling gallery 14 of the cases 4, l 'opening 20' can be closed by a door 20 so as to completely isolate the module 13a.
  • the specialized workshop 22 or local case for loading cases 4 with irradiated fuel assemblies is generally located near the fuel building of the nuclear reactor on which the fuel assemblies have been unloaded.
  • the loading room 22 may include a loading cell communicating with the fuel storage pool of the reactor and a case welding cell. After sealing welding, the cases are transferred from the welding cell of the room 22, in a transport container having walls ensuring biological protection.
  • a means of transport such as a truck 23 makes it possible to transport the containers containing the cases loaded with spent fuel assemblies between the loading room 22 and the storage building 12 which can be separated by a considerable distance, for example several kilometers.
  • the loading room could also be located near or even on the site of the storage building.
  • the containers containing the cases are brought into an access part of the handling gallery 14 and are supported by an overhead crane 34 circulating in the longitudinal direction in an upper part of the handling gallery 14 and deposited on the machine.
  • tank- gement 19 in the loading position in the lower part of the gallery 14, in the extension of an aisle 18 whose door 20 has been opened to release the opening 20 ′ for the passage of the loading machine 19.
  • the loading machine 19 which comprises means for transferring the case placed in the container to move it horizontally along the axis of a channel 10 placed in communication with an outlet opening of the container makes it possible to load a channel 10 both by movement in the direction 18 'of the aisle 18, stopping in the loading position and loading maneuver in the axial direction 9 of the channel 10.
  • the loading can be carried out case by case, each of the successive cases arranged in a container being removed by the loading machine or in groups of two or three or more cases whose containers are taken care of by the loading machine 19.
  • Each of the successive modules such as 13a and 13b has its own loading hall, the operations of each of the modules can be carried out completely independently.
  • the channels 10 of each of the racks 17 of the storage installation are cooled by an air circulation (shown diagrammatically by the arrows 25) in contact with the external surface of the channels.
  • the tubes constituting the channels 10 of a storage rack 17 are fixed at their end closed by the bottom 10a in an opening of a first wall of the rack and engaged and fixed by their end opposite open in a second wall 26 constituting the front loading face of the rack 17, the first and second walls ensuring the support of the channels 10 being parallel to the aisle 18 of the loading hall 24.
  • the tubes constituting the channels 10 can be also maintained by an intermediate plate parallel to the first and to the second wall.
  • the wall 26 constituting the loading face of the rack is arranged on the edge of the aisle 18 so that it is accessible to the loading means of the loading machine 19.
  • the engagement openings of the open ends of the channels 10 are placed in a regular network in which the openings of the successive rows are offset and staggered.
  • the open ends of the channels 10 are tightly fixed in the wall constituting the loading face 26.
  • Atmospheric air circulates, inside the storage building 12, between an inlet opening 27 and outlet gates 28, by natural circulation, the opening 27 being placed facing the direction of the prevailing wind over the site of the storage building and the gills 28 being placed at the top of an ventilation chimney.
  • the natural air circulation in the storage building 12 has been represented by the arrows 25.
  • the circulating air is distributed by a manifold 29, at the bottom of each. storage racks 17. The circulating air passes through the rack 17, in the vertical direction and from bottom to top, to exit in an upper manifold 29 communicating with the ventilation chimney.
  • the structure of the storage racks as shown in FIG. 3, for example, is analogous to the structure of a heat exchanger comprising a bundle of tubes fixed at their ends in tubular plates and the outer surface of which is cooled by a cooling gas.
  • a natural circulation of cooling air sowing in the storage building is sufficient to dissipate the heat produced when the spent fuel is deactivated.
  • the combustible material of the elements 2 is separated from the cooling air circulating in the storage building in contact with the external surface of the channels 10, as shown by the arrows 25, all of which first by the sheath of the fuel elements, then by the wall of the case 4 in which the fuel bundle is arranged and finally by the wall of the channel 10.
  • the sheaths of the fuel elements cannot be considered as likely to form a real and reliable barrier, insofar as their durability cannot be guaranteed and they are very often deteriorated when the fuel assemblies are stored.
  • radioactive substances are released inside the housing of the case 4
  • These radioactive substances are separated from the air 25 circulating in the storage building by a first barrier constituted by the wall of the case 4 and by a second barrier constituted by the wall of the channel 10. The risk of leakage from radioactive substances in the cooling air is therefore very low.
  • this risk of contamination of the storage building can be detected, for example by a detector arranged in the storage channel 10.
  • the loading machine When a channel 10 containing a leaking case has been detected, the loading machine is unloaded from the loading machine by remote control, then discharged into the transport castle to a specialized workshop where the case can possibly be repaired. In the case where the channels 10 are not closed and open into the loading hall 14, leak detection and storage monitoring can be carried out from the loading hall.
  • FIG. 8 The various functions of the storage installation according to the invention have been shown in FIG. 8. First of all, the cooling function has been shown diagrammatically by the arrow 25 for air circulation in contact with the external surface. channels 10.
  • the circulating air 25 coming into contact with the external surface of the channels 10 is separated from the irradiated fuel assemblies 1 by a first barrier constituted by the wall of the case 4 and by a second barrier constituted through the wall of channel 10.
  • the internal part of the rack 17 of the storage room 12 in which the cooling air circulates in contact with the external surface of the channels 10 is separated from the loading hall 24 by a wall 26 comprising a metal plate 26a and a layer of concrete 26b lining the metal plate 26a on the inside of the wall 26 directed towards the internal space of the rack 17.
  • the metal plate 26a is traversed by a network of openings in each of which is engaged and fixed by a sealed weld, one end of a tubular channel 10 and thus constitutes an element analogous to a tubular plate of a heat exchanger comprising a bundle of tubes parallel to each other.
  • the internal space of the racks 17 of the storage room 12 is thus separated, in an airtight manner, from the loading halls 24.
  • the concrete layer 26b of the wall 26 provides biological insulation between the part internal storage room and loading halls 24.
  • the concrete layer 26b is continuous along the entire length of the row of racks 17 bordering an aisle 18, on one side; on the other hand, the metal wall for fixing the channels 10 may consist of discontinuous metal plates.
  • the openings of the channels 10 opening into the loading hall 14 are closed by plugs 33a, in an airtight manner, during the storage of the fuel.
  • biological isolation plugs 33b are engaged in the outlet parts of the channels 10 directed towards the hall 24 before the channels are closed by the plugs 33a.
  • the plugs 33a can be metal plugs which are welded to the plate 26a and the plugs 33b can be made of concrete or resin loaded with absorbent products.
  • a biological isolation plug 33b After carrying out the loading of a case in a channel 10, a biological isolation plug 33b must be put in place in the inlet part of the channel 10, this operation being carried out by the loading machine.
  • the leaktight plug 33a for closing the channel must be dismantled and the biological isolation plug 33b removed, which has a terminal attachment portion for a traction tool.
  • the concrete wall 26b provides a. biological protection and sealed insulation from storage, when the insulating plugs 33a and 33b have been put in place.
  • the ends of the channels directed towards the loading hall 24 can be left open.
  • the cases and the channels can have shapes and dimensions different from those which have been described, these shapes and dimensions being adapted to the shapes and dimensions of the irradiated fuel assemblies which are stored.
  • the invention applies to the storage of a large number of irradiated products of elongated shape and having a substantially uniform cross-section and in particular of fuel assemblies of various types constituted by fuel rods, the combustible material of which nuclear is contained in a tubular sheath.
  • the rods can be grouped in various ways to form assemblies, the number and shape of which may vary depending on the type of reactor in which they are used.
  • the terms “assemblies”, “cassettes”, “clusters” or “bundles” may be used to refer to them.
  • the rods are grouped to form square section assemblies of a length equal to the height of the reactor.
  • the rods are grouped into assemblies with hexagonal sections, of a length equal to the height of the core,
  • the rods are assembled in cassettes or clusters about 50 cm long with a substantially circular section.
  • the RBMK reactors comprise assemblies of very long length (approximately 10 m) comprising two active beams of approximately 3.5 m, eighteen rods each and of approximately circular section. Only the bundles are packaged in cases to store these assemblies.
  • a single irradiated product such as a fuel assembly
  • placing a single irradiated product, such as a fuel assembly, in the cross section of the receiving case for the fuel assembly ensures very good cooling of the irradiated product through the wall of the case and of the channel containing the case.

Abstract

At least one irradiated product, such as a fuel assembly (1), is introduced into a metallic container (4) delimiting a chamber whose cross section is adapted to accommodate the cross section of a (single) product such as a fuel assembly (1). A neutral gas is introduced into the chamber of the container (4) and the chamber is sealed in tightly in such a way that the neutral gas cannot escape. The container (4) with the fuel assembly (1) is placed in a channel (10) of a storage facility, the container (4) and the fuel assembly (1) being positioned horizontally. Cooling air (25) which is in contact with the outer surface of the channel is circulated (10). Contamination inside the channel (10) can be monitored continually in a space (31) surrounding the container (4).

Description

Procédé et installation d'entreposage de produits irradiés et notamment d'assemblages de combustible nucléaire irradiés L'invention concerne un procédé et un dispositif d'entreposage à sec dans un local ventilé, de produits irradiés et notamment d'assemblages de combustible nucléaire irradiés,. The invention relates to a method and a device for dry storage in a ventilated room, of irradiated products and in particular of irradiated nuclear fuel assemblies, .
Dans certains types de réacteur nucléaire, par exemple les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau légère (PWR, BWR) on utilise des assemblages de combustible qui sont introduits dans le réacteur nucléaire dans des positions adjacentes, pour constituer le cœur du réacteur. De tels assemblages de combustible comportent des éléments de combustible nucléaire de forme allongée, par exemple à section circulaire qui sont assem- blés entre eux dans des dispositions telles que leurs axes longitudinaux soient parallèles, pour constituer des faisceaux d'éléments ou crayons de combustible. Les crayons de combustible sont eux-mêmes constitués par des tubes de gainage remplis de pastilles d'oxyde tel que de l'oxyde d'uranium enrichi en uranium fissile. Dans le cas des réacteurs nucléaires refroi- dis par de l'eau sous pression (PWR), les assemblages et les crayons de combustible présentent une longueur qui correspond à la hauteur du cœur du réacteur nucléaire, cette longueur étant généralement de l'ordre de 4 m.In certain types of nuclear reactor, for example nuclear reactors cooled by light water (PWR, BWR), fuel assemblies are used which are introduced into the nuclear reactor in adjacent positions, to constitute the reactor core. Such fuel assemblies comprise nuclear fuel elements of elongated shape, for example of circular cross section which are assembled together in arrangements such that their longitudinal axes are parallel, to constitute bundles of fuel elements or rods. The fuel rods are themselves constituted by cladding tubes filled with oxide pellets such as uranium oxide enriched in fissile uranium. In the case of nuclear reactors cooled by pressurized water (PWR), the assemblies and the fuel rods have a length which corresponds to the height of the nuclear reactor core, this length generally being of the order of 4 m.
Dans le cas des réacteurs nucléaires de type CANDU refroidis par de l'eau lourde, les éléments de combustible nucléaire constitués par des tubes de gainage remplis d'oxydes d'uranium naturel présentent une longueur beaucoup plus faible, de l'ordre de 500 mm, et sont assemblés sous la forme de faisceaux dans lesquels les éléments de combustible sont tous parallèles entre eux, ces assemblages étant appelés grappes. Par la suite, on désignera par le terme "assemblage de combustible nucléaire", aussi bien les assemblages de combustible constitués par des faisceaux de crayons de grande longueur qui sont disposés dans le cœur du réacteur, suivant toute la hauteur du cœur, dans une disposition verticale, que les assemblages ou grappes de plus faible longueur qui sont placés dans le cœur du réacteur nucléaire, dans une disposition horizontale. Dans certains types de réacteurs nucléaires, par exemple les réacteurs RBMK, on utilise des assemblages de combustible de grande Ion- gueur, par exemple 10 mètres, qui comportent, suivant leur longueur, deux parties actives constituées par des crayons de combustible disposés sous forme de faisceaux et des parties de jonction ou de manutention de l'assemblage de combustible. Un des problèmes qui se pose à l'exploitant de centrales nucléaires est relatif au stockage d'assemblages irradiés qui sont extraits du cœur du réacteur nucléaire, après un certain temps de fonctionnement du réacteur. Il est en effet généralement nécessaire d'effectuer un stockage de longue durée des assemblages de combustible nucléaire, après leur sortie du cœur et après un entreposage temporaire en piscine dans le bâtiment du combustible de la centrale nucléaire, de manière à faire décroître leur niveau d'activité jusqu'à un niveau permettant leur transport dans une installation telle qu'une installation de réparation, de retraitement, d'entreposage ou de stockage de longue durée. Un premier type d'entreposage est réalisé en plaçant les assemblages de combustible dans des râteliers immergés dans l'eau d'une piscine 'dé désactivation et reposant sur le fond de la piscine. Ce type d'entreposage nécessite la construction d'installations coûteuses comportant en particulier une piscine et des moyens de manutention des assemblages de combusti- ble. En outre, les frais d'exploitation de telles installations sont également élevés.In the case of nuclear reactors of the CANDU type cooled by heavy water, the nuclear fuel elements constituted by cladding tubes filled with natural uranium oxides have a much shorter length, of the order of 500 mm , and are assembled in the form of bundles in which the fuel elements are all mutually parallel, these assemblies being called clusters. Subsequently, the term "nuclear fuel assembly" will denote both the fuel assemblies constituted by bundles of long rods which are arranged in the reactor core, along the entire height of the core, in an arrangement vertical, than the assemblies or clusters of shorter length which are placed in the core of the nuclear reactor, in a horizontal arrangement. In certain types of nuclear reactors, for example RBMK reactors, large fuel assemblies are used. pig, for example 10 meters, which comprise, along their length, two active parts constituted by fuel rods arranged in the form of bundles and joining or handling parts of the fuel assembly. One of the problems which confronts the operator of nuclear power plants relates to the storage of irradiated assemblies which are extracted from the core of the nuclear reactor, after a certain period of operation of the reactor. It is in fact generally necessary to carry out a long-term storage of nuclear fuel assemblies, after they have left the core and after temporary storage in a swimming pool in the fuel building of the nuclear power station, so as to decrease their level of activity up to a level enabling them to be transported to an installation such as a repair, reprocessing, storage or long-term storage installation. A first type of storage is achieved by placing the fuel assemblies immersed in racks in a water pool 'deactivation and resting on the bottom of the pool. This type of storage requires the construction of costly installations comprising in particular a swimming pool and means for handling fuel assemblies. In addition, the operating costs of such facilities are also high.
On connaît un second type de stockage d'assemblages de combustible appelé stockage ou entreposage à sec qui consiste à placer les assemblages de combustible à l'intérieur d'un local d'entreposage, ou silo, ventilé dans lequel les assemblages de combustible sont plongés dans l'air.There is a second type of storage of fuel assemblies known as storage or dry storage which consists in placing the fuel assemblies inside a ventilated storage room, or silo, in which the fuel assemblies are immersed. in the air.
Dans l'un et l'autre cas, les assemblages de combustible sont généralement placés en position verticale, c'est-à-dire avec leur axe longitudinal dans une direction verticale.In both cases, the fuel assemblies are generally placed in a vertical position, that is to say with their longitudinal axis in a vertical direction.
Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir des installations de grande hauteur pour réaliser la manutention et le stockage des assemblages de combustible.In this case, it is necessary to provide high-rise installations for handling and storing the fuel assemblies.
Un problème inhérent à l'entreposage d'assemblages de combustible nucléaire irradiés, outre le problème de la criticité, est relatif à l'évacuation de l'énergie résiduelle dégagée par les assemblages de combustible, sous forme de chaleur. Dans le cas d'un stockage humide, l'énergie résiduelle est absorbée par l'eau de la piscine de stockage et dans le cas d'un entreposage à sec, l'énergie résiduelle des assemblages de combustible sous forme de chaleur est évacuée par l'air de ventilation du local d'entreposage.An inherent problem in storing used nuclear fuel assemblies, in addition to the criticality problem, is related to disposal residual energy released by fuel assemblies in the form of heat. In the case of wet storage, the residual energy is absorbed by the water in the storage pool and in the case of dry storage, the residual energy of the fuel assemblies in the form of heat is evacuated by the ventilation air in the storage room.
Dans le cas des stockages verticaux, on ménage généralement, autour d'un logement vertical de réception du combustible, un espace annulaire de circulation d'air de refroidissement ouvert à son extrémité supérieure. De telles installations sont complexes et ne permettent pas de garantir une isolation parfaite entre l'air de refroidissement et des fuites éventuelles de gaz radioactifs provenant du combustible stocké.In the case of vertical storage, an annular space for the circulation of cooling air is generally provided around a vertical housing for receiving the fuel, open at its upper end. Such installations are complex and do not guarantee perfect insulation between the cooling air and possible leaks of radioactive gases from the stored fuel.
On a également proposé, dans le US-4,780,269, un système de stockage à sec d'assemblages de combustible nucléaire irradiés dans lequel on utilise des modules de stockage en béton destinés à recevoir chacun une enveloppe métallique renfermant des assemblages de combustible irradiés qui sont extraits du cœur d'un réacteur nucléaire, introduits à l'intérieur de l'enveloppe métallique et transportés par une unité de transfert, jusqu'aux modules de stockage. Le module de stockage comporte un système de ven- tilation permettant de faire circuler de l'air au contact de la surface externe de l'enveloppe métallique renfermant les assemblages de combustible, sans que l'air de refroidissement ne puisse venir en contact avec les assemblages de combustible. L'enveloppe métallique est disposée dans le module, de telle manière que les assemblages de combustible sont en position hori- zontale lors de leur entreposage.There has also been proposed, in US Pat. No. 4,780,269, a dry storage system for irradiated nuclear fuel assemblies in which concrete storage modules are used, each intended to receive a metal envelope containing irradiated fuel assemblies which are extracted from the core of a nuclear reactor, introduced inside the metal envelope and transported by a transfer unit, to the storage modules. The storage module includes a ventilation system allowing air to circulate in contact with the external surface of the metal casing containing the fuel assemblies, without the cooling air being able to come into contact with the fuel assemblies. The metal casing is arranged in the module in such a way that the fuel assemblies are in the horizontal position during their storage.
L'un des inconvénients de ce système est que l'air de refroidissement circulant dans le module, généralement par circulation naturelle, et rejeté dans l'atmosphère n'est séparé des assemblages de combustible que par une seule paroi constituée par l'enveloppe métallique. Dans le cas de la rupture d'une gaine d'un élément de combustible de l'un des assemblages, des produits radioactifs se répandent à l'intérieur de l'enveloppe métallique et ne sont séparés du circuit d'air de refroidissement s'échappant à l'atmosphère que par la paroi de l'enveloppe. En outre, l'enveloppe métallique renferme une pluralité d'assemblages de combustible qui sont placés de manière juxtaposée. L'évacuation de la chaleur dégagée par les assemblages de combustible par transfert de cette chaleur vers la paroi de l'enveloppe métallique et en conséquence le refroidissement des assemblages de combustible ne sont donc pas réalisés dans les meilleures conditions. La température à l'intérieur de l'enveloppe contenant les assemblages de combustible est généralement voisine de 400°C.One of the drawbacks of this system is that the cooling air circulating in the module, generally by natural circulation, and discharged into the atmosphere is only separated from the fuel assemblies by a single wall formed by the metal casing . In the case of the rupture of a sheath of a fuel element of one of the assemblies, radioactive products spread inside the metallic envelope and are not separated from the cooling air circuit. escaping the atmosphere only through the wall of the envelope. In addition, the metal casing contains a plurality of fuel assemblies which are placed juxtaposed. The evacuation of the heat given off by the fuel assemblies by transfer of this heat to the wall of the metal casing and consequently the cooling of the fuel assemblies are therefore not carried out under the best conditions. The temperature inside the envelope containing the fuel assemblies is generally close to 400 ° C.
En outre, dans le cas d'une fuite sur un élément d'un assemblage de combustible, on ne dispose pas de moyen permettant de repérer l'assemblage de combustible présentant une fuite.In addition, in the case of a leak on an element of a fuel assembly, there is no means making it possible to identify the fuel assembly having a leak.
On connaît également, par le DE 39 16 359, une installation d'entreposage de matériaux combustibles irradiés disposés à l'intérieur d'étuis qui sont placés dans une disposition horizontale sur des rails supports de râte- liers de stockage et reliés par des éléments articulés, pour être introduits dans ces râteliers ou extraits, de manière groupée. Les étuis sont refroidis par une circulation d'air, au contact de leur surface externe, de sorte que les produits irradiés ne sont séparés de l'air de refroidissement que par la paroi des étuis. Du fait de la très grande diversité de forme et de dimension des assemblages de combustible nucléaire utilisés dans les différents réacteurs en service, il est également très difficile de concevoir un procédé d'entreposage totalement polyvalent. Il peut être nécessaire également de réaliser l'entreposage de déchets activés qui se présentent sous des formes et dimensions très diverses. De tels déchets activés peuvent cependant être conditionnés, par exemple sous la forme de cylindres.DE 39 16 359 also discloses an installation for the storage of irradiated combustible materials arranged inside cases which are placed in a horizontal arrangement on support rails of storage racks and connected by elements. articulated, to be introduced into these racks or extracts, in a grouped manner. The cases are cooled by an air circulation, in contact with their external surface, so that the irradiated products are only separated from the cooling air by the wall of the cases. Due to the great diversity of shape and size of the nuclear fuel assemblies used in the various reactors in service, it is also very difficult to design a completely versatile storage process. It may also be necessary to carry out the storage of activated waste which comes in a wide variety of shapes and sizes. Such activated waste can however be packaged, for example in the form of cylinders.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé d'entreposage de produits irradiés et notamment d'assemblages de combustible nucléaire, de forme allongée et ayant une section transversale sensiblement uniforme suivant leur direction longitudinale, dans un local d'entreposage comportant au moins un emplacement d'entreposage d'au moins un produit irradié de forme allongée, en position sensiblement horizontale, refroidi par une circulation d'air à l'intérieur du local d'entreposage, ce procédé permettant de rendre plus sûres les conditions d'entreposage des assemblages de combustible et de favoriser le refroidissement et la détection de fuite dans ces assemblages.The object of the invention is therefore to propose a method for storing irradiated products and in particular nuclear fuel assemblies, of elongated shape and having a substantially uniform cross section in their longitudinal direction, in a storage room comprising at at least one storage location for at least one irradiated product of elongated shape, in a substantially horizontal position, cooled by an air circulation inside the storage room, this process making it possible to make the storage conditions for fuel assemblies safer and encourage cooling and leak detection in these assemblies.
Dans ce but : - on introduit au moins un produit irradié de forme allongée dans un étui métallique délimitant un logement s'étendant longitudinalement et présentant une section transversale adaptée pour loger la section transversale d'un seul produit irradié de forme allongée,For this purpose: - at least one irradiated product of elongated shape is introduced into a metal case delimiting a housing extending longitudinally and having a cross section adapted to accommodate the cross section of a single irradiated product of elongated shape,
- on introduit un gaz neutre dans le logement de l'étui renfermant l'au moins un produit irradié et on ferme le logement de l'étui de manière étanche au gaz neutre,a neutral gas is introduced into the housing of the case containing the at least one irradiated product and the housing of the case is closed in a sealed manner to neutral gas,
- on introduit l'étui renfermant le produit irradié dans un canal d'entreposage ayant la forme d'un tube dont l'axe est sensiblement horizontal, suivant la direction axiale du canal, par une ouverture d'extrémité du canal dé- bouchant à travers une paroi d'isolation biologique dans une zone de chargement séparée de manière étanche à l'air d'une partie interne du local d'entreposage renfermant le canal d'entreposage., etthe case containing the irradiated product is introduced into a storage channel having the shape of a tube whose axis is substantially horizontal, in the axial direction of the channel, through an end opening of the channel opening out through a wall of biological insulation in an airtight separate loading area of an internal part of the storage room enclosing the storage channel., and
- on fait circuler de l'air de refroidissement dans la partie interne du local d'entreposage, au contact d'une surface externe du canal -dans lequel est logé l'étui.- cooling air is circulated in the internal part of the storage room, in contact with an external surface of the channel - in which the case is housed.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire à titre d'exemple, en se référant aux figures jointes en annexe, la mise en œuvre du procédé de l'invention, dans le cas de l'entreposage d'assemblages de combustible déchargés d'un réacteur CANDU. La figure 1 est une vue en perspective d'une grappe de combustible d'un réacteur CANDU.In order to clearly understand the invention, we will describe by way of example, with reference to the attached figures, the implementation of the process of the invention, in the case of the storage of fuel assemblies discharged from a CANDU reactor. Figure 1 is a perspective view of a fuel bundle of a CANDU reactor.
La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un étui de stockage de grappes irradiées du réacteur CANDU.Figure 2 is an axial sectional view of a storage case for irradiated clusters of the CANDU reactor.
La figure 3 est une vue schématique en coupe par un plan vertical d'une partie d'un local d'entreposage de grappes de combustible irradiées, selon le procédé de l'invention.Figure 3 is a schematic sectional view through a vertical plane of part of a local storage of spent fuel bundles, according to the method of the invention.
La figure 4 est une vue de face suivant 4 de la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un canal d'une installation d'entreposage permettant de mettre en œuvre le procédé suivant l'invention, dans lequel est placé un étui renfermant des grappes de combustible irradiées. La figure 6 est une vue en plan d'une partie de l'installation d'entreposage de combustible irradié.FIG. 4 is a front view along 4 of FIG. 3. Figure 5 is a cross-sectional view of a channel of a storage installation for implementing the method according to the invention, in which is placed a case containing irradiated fuel bundles. Figure 6 is a plan view of a portion of the spent fuel storage facility.
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale suivant 7-7 de la figure 6.FIG. 7 is a view in longitudinal section along 7-7 of FIG. 6.
La figure 8 est une vue schématique d'une partie de l'installation d'entreposage de grappes de combustible irradiées.Figure 8 is a schematic view of part of the storage facility for spent fuel bundles.
Sur la figure 1 , on a représenté une grappe de combustible 1 d'un réacteur CANDU qui est constituée par des éléments de combustible 2 de forme cylindrique allongée maintenus par des grilles-entretoises telles que 3, sous la forme d'un faisceau dans lequel les éléments de combustible 2 sont tous parallèles entre eux. Chacun des éléments de combustible 2 est constitué par un tube en un alliage de zirconium tel que le Zircaloy 4 rempli par des pastilles d'uranium naturel. Les éléments de combustible 2 sont maintenus dans le faisceau de manière qu'il subsiste un certain espace entre les éléments de combustible,-Sur toute la longueur de ces éléments. Les éléments de combustible 2 et la grappe 1 présentent généralement une longueur voisine de 500 mm et la grappe présente un diamètre extérieur de l'ordre de 100 mm.In FIG. 1, a fuel bundle 1 of a CANDU reactor has been represented which is constituted by fuel elements 2 of elongated cylindrical shape maintained by spacer grids such as 3, in the form of a bundle in which the fuel elements 2 are all parallel to each other. Each of the fuel elements 2 is constituted by a tube made of a zirconium alloy such as Zircaloy 4 filled with pellets of natural uranium. The fuel elements 2 are kept in the bundle so that there remains a certain space between the fuel elements, over the entire length of these elements. The fuel elements 2 and the cluster 1 generally have a length close to 500 mm and the cluster has an outside diameter of the order of 100 mm.
Une première étape caractéristique du procédé suivant l'invention consiste à placer les grappes (ou assemblages) de combustible qui ont été déchargées du réacteur nucléaire dans des étuis qui sont remplis de gaz neutre et scellés hermétiquement.A first characteristic step of the process according to the invention consists in placing the fuel bundles (or assemblies) which have been discharged from the nuclear reactor in cases which are filled with neutral gas and hermetically sealed.
Dans le cas d'assemblages de combustible de grande longueur, il peut être nécessaire de tronçonner l'assemblage de combustible puis d'introduire les tronçons longitudinaux correspondant aux parties actives dans des étuis. Dans le cas de déchets activés, on réalise un conditionnement préalable des déchets pour obtenir des produits de forme standard par exemple cylindriques. Ces opérations et la mise sous étui sont généralement réalisées sur le site de la centrale nucléaire, à proximité du bâtiment du combustible dans un local de chargement comportant une cellule de chargement des étuis en communication avec une piscine de stockage du combustible de la centrale et une cellule de fermeture étanche des étuis.In the case of very long fuel assemblies, it may be necessary to cut off the fuel assembly and then to introduce the longitudinal sections corresponding to the active parts in cases. In the case of activated waste, a preliminary conditioning of the waste is carried out in order to obtain products of standard shape, for example cylindrical. These operations and packaging are generally carried out on the site of the nuclear power station, near the building of the fuel in a loading room comprising a case loading cell in communication with a fuel storage pool of the power station and a sealed case closing cell.
Sur la figure 2, on a représenté un étui 4 qui peut être utilisé pour l'entreposage de grappes de combustible 1 déchargées d'un réacteur nucléaire CANDU.In Figure 2, there is shown a case 4 which can be used for the storage of fuel bundles 1 discharged from a CANDU nuclear reactor.
L'étui 4, qui est réalisé en métal et de préférence en acier inoxydable, présente une forme générale tubulaire et peut être constitué par exemple par un tube central 4a fermé à l'une de ses extrémités par un fond 4b en forme d'ogive soudé à l'extrémité de ce tube 4a. A l'extrémité du tube 4a opposée à l'extrémité fermée par le fond 4b, est fixée par soudage une pièce annulaire 4c ayant une surface extérieure conique usinée intérieurement pour constituer une gorge 5 de réception d'un couvercle 6 de fermeture de l'étui. Chacun des étuis tubulaires 4 délimite un logement interne de forme cylindrique et d'axe 7 destiné à recevoir des grappes de combustible irradiées.The case 4, which is made of metal and preferably of stainless steel, has a generally tubular shape and can be constituted for example by a central tube 4a closed at one of its ends by a bottom 4b in the shape of a warhead welded to the end of this tube 4a. At the end of the tube 4a opposite the end closed by the bottom 4b, is fixed by welding an annular part 4c having a conical outer surface machined internally to form a groove 5 for receiving a cover 6 for closing the case. Each of the tubular cases 4 delimits an internal housing of cylindrical shape and axis 7 intended to receive irradiated fuel bundles.
Les étuis 4 et leur couvercle de fermeture 6 sont livrés au local de chargement situé sur le site de la centrale nucléaire en nombre voulu pour recevoir la charge de combustible extraite du cœur d'un ou de plusieurs réacteurs de la centrale nucléaire et déposée dans la piscine du bâtiment du combustible.The cases 4 and their closing cover 6 are delivered to the loading room located on the site of the nuclear power station in sufficient number to receive the charge of fuel extracted from the heart of one or more reactors of the nuclear power station and deposited in the fuel building swimming pool.
Pour réaliser le chargement d'un étui, l'étui est généralement placé dans une disposition telle que l'axe 7 du logement soit horizontal et on en- gage dans le logement qui est fermé à l'une de ses extrémités par le fond 4b et ouvert à sa seconde extrémité, une première grappe de combustible irradié 1 (représentée en pointillés sur la figure 2), dans la direction de l'axe 7, jusqu'au fond du logement. On engage ensuite successivement et une par une d'autres grappes 1 , de manière à remplir le logement de l'étui 4. Après remplissage, on met en place et on soude le couvercle 6 par une soudure périphérique 6', à l'intérieur de la gorge 5 de la partie d'extrémité ouverte de l'étui 4. Le couvercle 6 comporte une ouverture centrale et, fixé suivant cette ouverture par un manchon 8', un tube 8 constituant un ajutage par l'intermédiaire duquel on peut réaliser une évacuation de l'air contenu dans le logement de l'étui 4, puis le remplissage du logement de l'étui 4 renfermant les grappes de combustible 1 par un gaz neutre tel que de l'argon, de l'azote ou de l'hélium. Selon une technique bien connue dans la fabrication des éléments de combustible, on ferme l'étui de manière totalement étanche au gaz neutre, après remplissage en gaz neutre, en réalisant une fusion et une soudure du tube 8.To carry out the loading of a case, the case is generally placed in an arrangement such that the axis 7 of the housing is horizontal and one engages in the housing which is closed at one of its ends by the bottom 4b and open at its second end, a first spent fuel bundle 1 (shown in dotted lines in FIG. 2), in the direction of the axis 7, to the bottom of the housing. Then engages successively and one by one other clusters 1, so as to fill the housing of the case 4. After filling, the cover 6 is put in place and welded by a peripheral weld 6 ', inside of the groove 5 of the open end part of the case 4. The cover 6 has a central opening and, fixed along this opening by a sleeve 8 ', a tube 8 constituting a nozzle through which one can carry out an evacuation of the air contained in the housing of the case 4, then the filling of the housing of the case 4 containing the fuel bundles 1 with a neutral gas such as argon, nitrogen or helium. According to a technique well known in the manufacture of fuel elements, the case is closed in a completely gas-tight manner, after filling with neutral gas, by melting and welding the tube 8.
Le chargement de l'étui peut être réalisé dans un local de chargement, comme indiqué plus haut. L'étui est placé dans la cellule de soudage du local, dans une disposition horizontale de manière que l'extrémité ouverte de l'étui dans laquelle on engage les assemblages de combustible débouche dans la cellule de chargement par une ouverture traversant une cloison de séparation entre la cellule de chargement et la cellule de soudage. Les assemblages de combustible sont extraits de la piscine du combustible et sé- chés dans la cellule de chargement avant d'être introduits un par un dans l'étui. On déplace alors l'étui rempli d'assemblages de combustible vers l'intérieur de la cellule de soudage pour réaliser le remplissage en gaz neutre et la fermeture étanche de l'étui.The case can be loaded in a loading room, as indicated above. The case is placed in the welding cell of the room, in a horizontal arrangement so that the open end of the case in which the fuel assemblies are engaged opens into the loading cell through an opening passing through a partition wall between the load cell and the weld cell. The fuel assemblies are extracted from the fuel pool and dried in the loading cell before being introduced one by one into the case. The case filled with fuel assemblies is then moved towards the interior of the welding cell in order to carry out the filling with neutral gas and the sealed closure of the case.
Dans le cas du chargement et de l'entreposage de grappes de com- bustible d'un réacteur CANDU, on utilise par exemple des étuis d'une longueur supérieure à 3,5 m dans chacun desquels on place sept grappes de combustible, l'une à la suite de l'autre, dans la direction axiale 7 du logement de l'étui 4. Le diamètre intérieur de la partie tubulaire de l'étui 4 constituant le diamètre du logement est légèrement supérieur au diamètre extérieur des grappes de combustible, un jeu diamétral étant prévu entre les grappes de combustible et la paroi du logement, pour permettre une introduction des grappes de combustible sans risque de coincement.In the case of loading and storing fuel bundles of a CANDU reactor, for example cases of more than 3.5 m in length are used, in each of which seven fuel bundles are placed, the one after the other, in the axial direction 7 of the housing of the case 4. The inside diameter of the tubular part of the case 4 constituting the diameter of the housing is slightly greater than the outside diameter of the fuel bundles, a diametral clearance being provided between the fuel bundles and the wall of the housing, to allow an introduction of the fuel bundles without risk of jamming.
Bien entendu, les caractéristiques géométriques et dimensionnelles et le mode de chargement des étuis sont adaptés au type d'assemblage de combustible ou, plus généralement, au produit irradié dont on réalise l'entreposage.Of course, the geometrical and dimensional characteristics and the method of loading the cases are adapted to the type of fuel assembly or, more generally, to the irradiated product which is stored.
Par exemple, dans le cas d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau légère sous pression, les assemblages de combustible qui sont de forme générale parallélépipédique présentent une section carrée ayant un côté d'une longueur voisine de 20 cm et une longueur d'environ 4 m. Dans ce cas, il est préférable de prévoir des étuis permettant de recevoir chacun un seul assemblage de combustible. De manière avantageuse, l'étui peut pré- senter un logement ayant une section carrée dont le côté est très légèrement supérieur au côté de la section maximale de l'assemblage de combustible et dont la longueur totale entre le fond et le couvercle de fermeture est supérieure à la longueur de l'assemblage de combustible.For example, in the case of a nuclear reactor cooled by pressurized light water, the fuel assemblies which are shaped general parallelepiped have a square section having a side of a length close to 20 cm and a length of about 4 m. In this case, it is preferable to provide cases allowing each to receive a single fuel assembly. Advantageously, the case can have a housing having a square section whose side is very slightly greater than the side of the maximum section of the fuel assembly and whose total length between the bottom and the closure cover is greater than the length of the fuel assembly.
Dans le cas de l'entreposage de cylindres résultant du conditionne- ment de déchets activés, on prévoit des étuis tubulaires cylindriques dans lesquels on peut loger un cylindre ou plusieurs cylindres engagés l'un à la suite de l'autre dans la direction axiale dans l'étui.In the case of the storage of cylinders resulting from the packaging of activated waste, provision is made for cylindrical tubular cases in which a cylinder or several cylinders can be accommodated one after the other in the axial direction in the case.
Dans tous les cas, la section transversale du logement de l'étui sera prévue de manière à pouvoir contenir la section transversale d'un seul as- semblage de combustible ou plus généralement d'un seul produit irradié. A l'intérieur de l'étui, les éléments de combustible tels que des crayons d'un assemblage de combustible irradié sont placés dans la position qu'ils occupent dans l'assemblage de combustible en service et plongés dans une atmosphère de gaz neutre. II est possible de remplir l'étui par un gaz neutre à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique ou à une pression légèrement supérieure. Il est possible également de mettre sous pression le logement interne de l'étui par introduction d'un gaz neutre sous plus forte pression, de manière à favoriser les échanges thermiques entre les crayons de combus- tible et la paroi de l'étui 4 et à maintenir les crayons de combustible en- dessous d'un seuil de température défini en fonction du type de combustible.. Par exemple, dans le cas du combustible CANDU, la température doit rester inférieure à 168°C.In all cases, the cross section of the housing of the case will be provided so as to contain the cross section of a single fuel assembly or more generally of a single irradiated product. Inside the case, the fuel elements such as rods of an irradiated fuel assembly are placed in the position they occupy in the fuel assembly in service and immersed in an atmosphere of neutral gas. It is possible to fill the case with a neutral gas at a pressure substantially equal to atmospheric pressure or at a slightly higher pressure. It is also possible to pressurize the internal housing of the case by introducing a neutral gas under higher pressure, so as to promote heat exchanges between the fuel rods and the wall of the case 4 and to keep the fuel rods below a temperature threshold defined according to the type of fuel. For example, in the case of CANDU fuel, the temperature must remain below 168 ° C.
Les combustibles irradiés présentent en effet une puissance rési- duelle qui se dégage sous forme de chaleur, au cours du temps, lors de la décroissance de l'activité du combustible. Pendant l'entreposage du combustible, on doit assurer un refroidissement de la paroi des étuis renfermant des assemblages de combustible, pour évacuer l'énergie dégagée sous forme de chaleur par le combustible irradié.Irradiated fuels indeed have a residual power which is released in the form of heat, over time, when the activity of the fuel decreases. During the storage of the fuel, the wall of the cases containing fuel assemblies, to dissipate the energy released in the form of heat by the spent fuel.
Comme il est visible sur les figures 3, 4 et 5, l'entreposage des assemblages de combustible 1 est réalisé en introduisant les étuis 4, chacun à l'intérieur d'un canal 10 à section circulaire et à axe horizontal, d'une installation d'entreposage.As can be seen in FIGS. 3, 4 and 5, the fuel assemblies 1 are stored by introducing the cases 4, each inside a channel 10 of circular section and horizontal axis, of a storage facility.
L'installation d'entreposage a été représentée de manière schématique sur les figures 6 et 7.The storage installation has been shown diagrammatically in FIGS. 6 and 7.
Pendant leur entreposage à l'intérieur des canaux 10, les assembla- ges de combustible qui sont placés dans les étuis de manière que leur axe longitudinal parallèle aux éléments de combustible se trouve dans la direction axiale du logement de l'étui sont donc placés avec leur axe longitudinal horizontal.During their storage inside the channels 10, the fuel assemblies which are placed in the cases so that their longitudinal axis parallel to the fuel elements is in the axial direction of the housing of the case are therefore placed with their horizontal longitudinal axis.
Les canaux 10 de l'installation d'entreposage sont constitués par des tubes en acier inoxydable dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur maximal des étuis 4 fermés de manière étanche à l'une de leurs extrémités par un fond 10a. Les axes des canaux peuvent être légèrement inclinés vers le bas, en direction de leur extrémité fermée par le fond 10a, de manière à éviter la sortie des étuis en cas de séisme. La longueur des tubes 10 dans leur direction axiale 9 qui est la direction de chargement et de déchargement des étuis est supérieure à la longueur hors tout des étuis 4.The channels 10 of the storage installation consist of stainless steel tubes whose internal diameter is greater than the maximum external diameter of the cases 4 closed in leaktight manner at one of their ends by a bottom 10a. The axes of the channels can be slightly inclined downward, towards their end closed by the bottom 10a, so as to avoid the exit of the cases in the event of an earthquake. The length of the tubes 10 in their axial direction 9 which is the direction of loading and unloading of the cases is greater than the overall length of the cases 4.
Comme il est visible sur la figure 6, l'installation d'entreposage, désignée de manière générale par le repère 11 , comporte un local d'entrepo- sage 12 constitué par un bâtiment en béton qui peut être de très grandes dimensions, dans le cas où il est nécessaire de prévoir le stockage d'un très, grand nombre d'assemblages de combustible.As can be seen in FIG. 6, the storage installation, generally designated by the reference 11, comprises a storage room 12 constituted by a concrete building which can be very large, in the cases where it is necessary to provide for the storage of a very large number of fuel assemblies.
Comme il est visible sur les figures 6 et 7, à l'intérieur du local d'entreposage 12, des parois en béton délimitent une zone d'entreposage pro- prement dite 13, elle-même séparée en modules successifs tels que 13a et 13b, une galerie 14 de manutention des étuis 4 et une galerie de maintenance 15. A l'intérieur de chacun des modules d'entreposage tels que 13a et 13b, sont disposées deux rangées telles que 16a, 16'a ou 16b, 16'b de râteliers d'entreposage 17 comportant chacun un ensemble de canaux d'entreposage 10 parallèles entre eux, comme il est visible sur les figures 3 et 4. Les deux rangées de râteliers tels que 16a et 16'a d'un module tel que 13a sont séparées par une allée 18 dans laquelle une machine de chargement d'étuis 19 circule dans la direction longitudinale 18' de l'allée 18, les deux rangées 16a et 16'a de râteliers 17 et l'allée 18 constituant une travée de râteliers de stockage contenus dans le module d'entreposage 13a. A l'une des extrémités de l'allée 18, la paroi en béton du module 13a comporte une ouverture 20' mettant en communication l'extrémité de l'allée 18 avec une partie inférieure de la galerie de manutention 14 des étuis 4, l'ouverture 20' pouvant être fermée par une porte 20 de manière à isoler totalement le module 13a. L'atelier spécialisé 22 ou local de chargement des étuis 4 avec des assemblages de combustible irradié est en général disposé à proximité du bâtiment du combustible du réacteur nucléaire sur lequel on a réalisé le déchargement des assemblages de combustible. Comme indiqué plus haut, le local de chargement 22 peut comporter une cellule de chargement commu- niquant avec la piscine de stockage du combustible du réacteur et une cellule de soudage des étuis. Après soudage d'étanchéité, les étuis sont transférés depuis la cellule de soudage du local 22, dans un conteneur de transport ayant des parois assurant une protection biologique. Un moyen de transport tel qu'un camion 23 permet de transporter les conteneurs renfer- mant les étuis chargés en assemblages de combustible irradié entre le local de chargement 22 et le bâtiment d'entreposage 12 qui peuvent être séparés par une distance importante, par exemple de plusieurs kilomètres.As can be seen in Figures 6 and 7, inside the storage room 12, concrete walls delimit a proper storage area 13, itself separated into successive modules such as 13a and 13b , a gallery 14 for handling cases 4 and a maintenance gallery 15. Inside each of the storage modules such as 13a and 13b, are arranged two rows such as 16a, 16'a or 16b, 16'b of storage racks 17 each comprising a set of storage channels 10 parallel to each other, as shown in Figures 3 and 4. The two rows of racks such as 16a and 16'a of a module such as 13a are separated by an aisle 18 in which a case loading machine 19 runs in the longitudinal direction 18 'of aisle 18, the two rows 16a and 16'a of racks 17 and aisle 18 constituting a span of storage racks contained in the storage module 13a. At one end of the aisle 18, the concrete wall of the module 13a has an opening 20 'bringing the end of the aisle 18 into communication with a lower part of the handling gallery 14 of the cases 4, l 'opening 20' can be closed by a door 20 so as to completely isolate the module 13a. The specialized workshop 22 or local case for loading cases 4 with irradiated fuel assemblies is generally located near the fuel building of the nuclear reactor on which the fuel assemblies have been unloaded. As indicated above, the loading room 22 may include a loading cell communicating with the fuel storage pool of the reactor and a case welding cell. After sealing welding, the cases are transferred from the welding cell of the room 22, in a transport container having walls ensuring biological protection. A means of transport such as a truck 23 makes it possible to transport the containers containing the cases loaded with spent fuel assemblies between the loading room 22 and the storage building 12 which can be separated by a considerable distance, for example several kilometers.
Le local de chargement pourrait également être situé à proximité ou même sur le site du bâtiment d'entreposage. Les conteneurs renfermant les étuis sont amenés dans une partie d'accès de la galerie de manutention 14 et sont pris en charge par un pont roulant 34 circulant suivant la direction longitudinale dans une partie supérieure de la galerie de manutention 14 et déposés sur la machine de char- gement 19 en position de chargement dans la partie inférieure de la galerie 14, dans le prolongement d'une allée 18 dont la porte 20 a été ouverte pour dégager l'ouverture 20' de passage de la machine de chargement 19. La machine de chargement 19 qui comporte des moyens de transfert de l'étui placé dans le conteneur pour le déplacer horizontalement suivant l'axe d'un canal 10 mis en communication avec une ouverture de sortie du conteneur permet de charger un canal 10 à la fois par déplacement dans la direction 18' de l'allée 18, arrêt en position de chargement et manœuvre de chargement dans la direction axiale 9 du canal 10. Le chargement peut être effec- tué étui par étui, chacun des étuis successifs disposé dans un conteneur étant prélevé par la machine de chargement ou encore par groupe de deux ou trois étuis ou plus dont les conteneurs sont pris en charge par la machine de chargement 19.The loading room could also be located near or even on the site of the storage building. The containers containing the cases are brought into an access part of the handling gallery 14 and are supported by an overhead crane 34 circulating in the longitudinal direction in an upper part of the handling gallery 14 and deposited on the machine. tank- gement 19 in the loading position in the lower part of the gallery 14, in the extension of an aisle 18 whose door 20 has been opened to release the opening 20 ′ for the passage of the loading machine 19. The loading machine 19 which comprises means for transferring the case placed in the container to move it horizontally along the axis of a channel 10 placed in communication with an outlet opening of the container makes it possible to load a channel 10 both by movement in the direction 18 'of the aisle 18, stopping in the loading position and loading maneuver in the axial direction 9 of the channel 10. The loading can be carried out case by case, each of the successive cases arranged in a container being removed by the loading machine or in groups of two or three or more cases whose containers are taken care of by the loading machine 19.
La partie d'un module tel que 13a située entre les deux rangées 16a et 16'a de râteliers 17, à l'aplomb de l'allée 18, dans laquelle circule la machine de chargement 19, constitue un hall de chargement 24 des canaux 10 du module. Chacun des modules successifs tels que 13a et 13b comporte son propre hall de chargement, les opérations de chacun des modules pouvant être réalisées de manière totalement indépendante. Comme il est visible en particulier sur la figure 7, les canaux 10 de chacun des râteliers 17 de l'installation d'entreposage sont refroidis par une circulation d'air (schématisée par les flèches 25) au contact de la surface extérieure des canaux.The part of a module such as 13a located between the two rows 16a and 16'a of racks 17, directly above the aisle 18, in which the loading machine 19 circulates, constitutes a loading hall 24 for the channels 10 of the module. Each of the successive modules such as 13a and 13b has its own loading hall, the operations of each of the modules can be carried out completely independently. As can be seen in particular in FIG. 7, the channels 10 of each of the racks 17 of the storage installation are cooled by an air circulation (shown diagrammatically by the arrows 25) in contact with the external surface of the channels.
Comme il est visible sur la figure 3, les tubes constituant les canaux 10 d'un râtelier d'entreposage 17 sont fixés à leur extrémité fermée par le fond 10a dans une ouverture d'une première paroi du râtelier et engagés et fixés par leur extrémité opposée ouverte dans une seconde paroi 26 constituant la face avant de chargement du râtelier 17, la première et la seconde parois assurant le support des canaux 10 étant parallèles à l'allée 18 du hall de chargement 24. Les tubes constituant les canaux 10 peuvent être également maintenus par une plaque intermédiaire parallèle à la première et à la seconde paroi. La paroi 26 constituant la face de chargement du râtelier est disposée sur le bord de l'allée 18 de manière qu'elle soit accessible aux moyens de chargement de la machine de chargement 19.As can be seen in FIG. 3, the tubes constituting the channels 10 of a storage rack 17 are fixed at their end closed by the bottom 10a in an opening of a first wall of the rack and engaged and fixed by their end opposite open in a second wall 26 constituting the front loading face of the rack 17, the first and second walls ensuring the support of the channels 10 being parallel to the aisle 18 of the loading hall 24. The tubes constituting the channels 10 can be also maintained by an intermediate plate parallel to the first and to the second wall. The wall 26 constituting the loading face of the rack is arranged on the edge of the aisle 18 so that it is accessible to the loading means of the loading machine 19.
Comme il est visible sur la figure 4, les ouvertures d'engagement des extrémités ouvertes des canaux 10 sont placées suivant un réseau régulier dans lequel les ouvertures des rangées successives sont décalées et placées en quinconce.As can be seen in FIG. 4, the engagement openings of the open ends of the channels 10 are placed in a regular network in which the openings of the successive rows are offset and staggered.
Les extrémités ouvertes des canaux 10 sont fixées de manière étanche dans la paroi constituant la face de chargement 26.The open ends of the channels 10 are tightly fixed in the wall constituting the loading face 26.
De l'air atmosphérique circule, à l'intérieur du bâtiment d'entreposage 12, entre une ouverture d'entrée 27 et des ouies de sortie 28, par circulation naturelle, l'ouverture 27 étant placée face à la direction du vent dominant sur le site du bâtiment d'entreposage et les ouies 28 étant placées à la partie supérieure d'une cheminée d'aération. La circulation naturelle de l'air dans le bâtiment d'entreposage 12 a été représentée par les flèches 25. A l'intérieur du bâtiment d'entreposage, l'air en circulation est distribué par un collecteur 29, à la partie inférieure de chacun des râteliers de stockage 17. L'air en circulation traverse le râtelier 17, dans la direction verticale et de bas en haut, pour ressortir dans un collecteur supérieur 29 communiquant avec la cheminée d'aération. De cette manière, de l'air en circulation vient au contact de la surface extérieure des canaux 10 de chacun des râteliers 17, dans une partie inférieure du râtelier 17 séparée, de manière étanche à l'air, du hall de chargement 24 par la paroi 26, et assure le refroidissement de la paroi du canal par l'extérieur. La structure des râteliers de stockage telle que représentée sur la figure 3, par exemple, est analogue à la structure d'un échangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes fixés à leurs extrémités dans des plaques tubulaires et dont la surface extérieure est refroidie par un gaz de refroidissement. Dans le cas d'un entreposage d'assemblages ou grappes de combustible d'un réacteur CANDU dont les éléments de combustible sont constitués par de l'oxyde d'uranium naturel, une circulation naturelle d'air de refroidis- sèment dans le bâtiment d'entreposage est suffisante pour évacuer la chaleur produite lors de la désactivation du combustible irradié.Atmospheric air circulates, inside the storage building 12, between an inlet opening 27 and outlet gates 28, by natural circulation, the opening 27 being placed facing the direction of the prevailing wind over the site of the storage building and the gills 28 being placed at the top of an ventilation chimney. The natural air circulation in the storage building 12 has been represented by the arrows 25. Inside the storage building, the circulating air is distributed by a manifold 29, at the bottom of each. storage racks 17. The circulating air passes through the rack 17, in the vertical direction and from bottom to top, to exit in an upper manifold 29 communicating with the ventilation chimney. In this way, circulating air comes into contact with the outer surface of the channels 10 of each of the racks 17, in a lower part of the rack 17 separated, in an airtight manner, from the loading hall 24 by the wall 26, and provides cooling of the wall of the channel from the outside. The structure of the storage racks as shown in FIG. 3, for example, is analogous to the structure of a heat exchanger comprising a bundle of tubes fixed at their ends in tubular plates and the outer surface of which is cooled by a cooling gas. In the case of storage of fuel assemblies or fuel bundles of a CANDU reactor whose fuel elements consist of natural uranium oxide, a natural circulation of cooling air sowing in the storage building is sufficient to dissipate the heat produced when the spent fuel is deactivated.
Dans certains cas et en particulier dans le cas de combustible enrichi en éléments fissile, il peut être nécessaire d'utiliser une circulation forcée à l'intérieur du bâtiment d'entreposage.In some cases and in particular in the case of fuel enriched in fissile elements, it may be necessary to use forced circulation inside the storage building.
Comme il est visible sur la figure 5, le matériau combustible des éléments 2 est séparé de l'air de refroidissement circulant dans le bâtiment d'entreposage au contact de la surface extérieure des canaux 10, comme représenté par les flèches 25, tout d'abord par la gaine des éléments de combustible, ensuite par la paroi de l'étui 4 dans laquelle est disposée la grappe de combustible et enfin par la paroi du canal 10. En fait, les gaines des éléments de combustible ne peuvent pas être considérées comme susceptibles de former une barrière réelle et fiable, dans la mesure où l'on ne peut garantir leur pérennité et où elles sont très souvent détériorées au mo- ment où l'on réalise l'entreposage des assemblages de combustible.As can be seen in FIG. 5, the combustible material of the elements 2 is separated from the cooling air circulating in the storage building in contact with the external surface of the channels 10, as shown by the arrows 25, all of which first by the sheath of the fuel elements, then by the wall of the case 4 in which the fuel bundle is arranged and finally by the wall of the channel 10. In fact, the sheaths of the fuel elements cannot be considered as likely to form a real and reliable barrier, insofar as their durability cannot be guaranteed and they are very often deteriorated when the fuel assemblies are stored.
En cas de rupture d'une gaine d'un élément de combustible ou lorsque les gaines d'éléments de combustible sont détériorées ou inexistantes lors du stockage des produits irradiés, des substances radioactives se dégagent à l'intérieur du logement de l'étui 4. Ces substances radioactives sont séparées de l'air 25 en circulation dans le bâtiment d'entreposage par une première barrière constituée par la paroi de l'étui 4 et par une seconde barrière constituée par la paroi du canal 10. Le risque de fuite de substances radioactives dans l'air de refroidissement est donc très faible.In the event of a rupture of a fuel element sheath or when the fuel element sheaths are deteriorated or nonexistent during the storage of irradiated products, radioactive substances are released inside the housing of the case 4 These radioactive substances are separated from the air 25 circulating in the storage building by a first barrier constituted by the wall of the case 4 and by a second barrier constituted by the wall of the channel 10. The risk of leakage from radioactive substances in the cooling air is therefore very low.
En outre, en cas de rupture ou de fissuration de la paroi de l'un des étuis 4 de stockage de combustible, dans lequel se sont répandues des substances radioactives, on peut détecter ce risque de contamination du bâtiment d'entreposage, par exemple par un détecteur disposé dans le canal de stockage 10.In addition, in the event of the wall of one of the fuel storage cases 4 breaking or cracking, in which radioactive substances have spread, this risk of contamination of the storage building can be detected, for example by a detector arranged in the storage channel 10.
Lorsqu'on a détecté un canal 10 renfermant un étui présentant une fuite, on réalise, par télécommande de la machine de chargement, le déchargement de l'étui disposé dans le canal puis son évacuation en château de transport vers un atelier spécialisé où l'étui peut éventuellement être réparé. Dans le cas où les canaux 10 ne sont pas fermés et débouchent dans le hall de chargement 14, on peut effectuer la détection de fuite et la surveillance du stockage, depuis le hall de chargement.When a channel 10 containing a leaking case has been detected, the loading machine is unloaded from the loading machine by remote control, then discharged into the transport castle to a specialized workshop where the case can possibly be repaired. In the case where the channels 10 are not closed and open into the loading hall 14, leak detection and storage monitoring can be carried out from the loading hall.
Les différentes fonctions de l'installation d'entreposage selon l'inven- tion ont été représentées sur la figure 8. Tout d'abord la fonction de refroidissement a été schématisée par la flèche 25 de circulation d'air au contact de la surface extérieure des canaux 10.The various functions of the storage installation according to the invention have been shown in FIG. 8. First of all, the cooling function has been shown diagrammatically by the arrow 25 for air circulation in contact with the external surface. channels 10.
On voit en particulier que l'air 25 en circulation venant en contact avec la surface extérieure des canaux 10 est séparé des assemblages de com- bustible irradiés 1 par une première barrière constituée par la paroi de l'étui 4 et par une seconde barrière constituée par la paroi du canal 10.It can be seen in particular that the circulating air 25 coming into contact with the external surface of the channels 10 is separated from the irradiated fuel assemblies 1 by a first barrier constituted by the wall of the case 4 and by a second barrier constituted through the wall of channel 10.
La partie interne du râtelier 17 du local d'entreposage 12 dans laquelle circule l'air de refroidissement au contact de la surface externe des canaux 10 est séparée du hall de chargement 24 par une paroi 26 compor- tant une plaque métallique 26a et une couche de béton 26b doublant la plaque métallique 26a sur le côté intérieur de la paroi 26 dirigée vers l'espace interne du râtelier 17.The internal part of the rack 17 of the storage room 12 in which the cooling air circulates in contact with the external surface of the channels 10 is separated from the loading hall 24 by a wall 26 comprising a metal plate 26a and a layer of concrete 26b lining the metal plate 26a on the inside of the wall 26 directed towards the internal space of the rack 17.
La plaque métallique 26a est traversée par un réseau d'ouvertures dans chacune desquelles est engagée et fixée par une soudure étanche, une extrémité d'un canal tubulaire 10 et constitue ainsi un élément analogue à une plaque tubulaire d'un échangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes parallèles entre eux. L'espace interne des râteliers 17 du local d'entreposage 12 est ainsi séparé, de manière étanche à l'air, des halls de chargement 24. De plus, la couche de béton 26b de la paroi 26 assure une isolation biologique entre la partie interne du local d'entreposage et les halls de chargement 24.The metal plate 26a is traversed by a network of openings in each of which is engaged and fixed by a sealed weld, one end of a tubular channel 10 and thus constitutes an element analogous to a tubular plate of a heat exchanger comprising a bundle of tubes parallel to each other. The internal space of the racks 17 of the storage room 12 is thus separated, in an airtight manner, from the loading halls 24. In addition, the concrete layer 26b of the wall 26 provides biological insulation between the part internal storage room and loading halls 24.
De préférence, la couche de béton 26b est continue suivant toute la longueur de la rangée de râteliers 17 bordant une allée 18, sur un côté ; en revanche, la paroi métallique de fixation des canaux 10 peut être constituée de plaques métalliques discontinues. Les ouvertures des canaux 10 débouchant dans le hall de chargement 14 sont fermées par des bouchons 33a, de manière étanche à l'air, pendant le stockage du combustible.Preferably, the concrete layer 26b is continuous along the entire length of the row of racks 17 bordering an aisle 18, on one side; on the other hand, the metal wall for fixing the channels 10 may consist of discontinuous metal plates. The openings of the channels 10 opening into the loading hall 14 are closed by plugs 33a, in an airtight manner, during the storage of the fuel.
De plus, des bouchons d'isolation biologique 33b sont engagés dans les parties de sortie des canaux 10 dirigées vers le hall 24 avant qu'on ne ferme les canaux par les bouchons 33a. Les bouchons 33a peuvent être des bouchons métalliques qui sont soudés sur la plaque 26a et les bouchons 33b peuvent être en béton ou en résine chargée de produits absorbants. Après avoir réalisé le chargement d'un étui dans un canal 10, on doit mettre en place un bouchon d'isolation biologique 33b dans la partie d'entrée du canal 10, cette opération étant effectuée par la machine de chargement. Pour réaliser le déchargement d'un canal 10, on doit démonter le bouchon étanche 33a de fermeture du canal et enlever le bouchon d'isolation biologique 33b qui comporte une partie terminale d'accrochage d'un outil de trac- tion.In addition, biological isolation plugs 33b are engaged in the outlet parts of the channels 10 directed towards the hall 24 before the channels are closed by the plugs 33a. The plugs 33a can be metal plugs which are welded to the plate 26a and the plugs 33b can be made of concrete or resin loaded with absorbent products. After carrying out the loading of a case in a channel 10, a biological isolation plug 33b must be put in place in the inlet part of the channel 10, this operation being carried out by the loading machine. In order to unload a channel 10, the leaktight plug 33a for closing the channel must be dismantled and the biological isolation plug 33b removed, which has a terminal attachment portion for a traction tool.
La paroi en béton 26b assure une. protection biologique et une isolation étanche du stockage, lorsque les bouchons isolants 33a et 33b ont été mis en place.The concrete wall 26b provides a. biological protection and sealed insulation from storage, when the insulating plugs 33a and 33b have been put in place.
Dans certains, cas, et en particulier lorsqu'on réalise la surveillance de fuites éventuelles à l'intérieur du hall de chargement 24, on peut laisser ouvertes les extrémités des canaux dirigées vers le hall de chargement 24.In some cases, and in particular when monitoring possible leaks inside the loading hall 24, the ends of the channels directed towards the loading hall 24 can be left open.
Le procédé suivant l'invention et l'installation correspondante permettent donc de réaliser de manière très sûre un entreposage de très longue durée d'assemblages de combustibles irradiés. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit.The process according to the invention and the corresponding installation therefore allow very long-term storage of spent fuel assemblies to be carried out very safely. The invention is not limited to the embodiment which has been described.
C'est ainsi que les étuis et les canaux peuvent présenter des formes, et des dimensions différentes de celles qui ont été décrites, ces formes et dimensions étant adaptées aux formes et dimensions des assemblages de combustible irradiés dont on réalise l'entreposage. L'invention s'applique à l'entreposage d'un grand nombre de produits irradiés de forme allongée et présentant une section transversale sensiblement uniforme et en particulier d'assemblages de combustible de types variés constitués par des crayons de combustible dont le matériau combustible nucléaire est contenu dans une gaine tubulaire. Les crayons peuvent être groupés de manières diverses pour former des assemblages dont le nombre et la forme peuvent varier suivant le type de réacteur dans lequel ils sont utilisés. Les termes "assemblages", "cassettes", "grappes" ou "faisceaux" peuvent être utilisés pour les désigner.Thus, the cases and the channels can have shapes and dimensions different from those which have been described, these shapes and dimensions being adapted to the shapes and dimensions of the irradiated fuel assemblies which are stored. The invention applies to the storage of a large number of irradiated products of elongated shape and having a substantially uniform cross-section and in particular of fuel assemblies of various types constituted by fuel rods, the combustible material of which nuclear is contained in a tubular sheath. The rods can be grouped in various ways to form assemblies, the number and shape of which may vary depending on the type of reactor in which they are used. The terms "assemblies", "cassettes", "clusters" or "bundles" may be used to refer to them.
Différents cas peuvent se présenter tels que mentionnés ci-après :Different cases can arise as mentioned below:
Dans les réacteurs à eau occidentaux PWR - BWR, les crayons sont groupés pour former des assemblages à section carrée d'une longueur égale à la hauteur du réacteur. Dans les réacteurs à eau russes VVER, les crayons sont groupés en assemblages à sections hexagonales, d'une longueur égale à la hauteur du cœur,In PWR - BWR western water reactors, the rods are grouped to form square section assemblies of a length equal to the height of the reactor. In Russian VVER water reactors, the rods are grouped into assemblies with hexagonal sections, of a length equal to the height of the core,
Dans les réacteurs à eau lourde de type CANDU, les crayons sont assemblés dans des cassettes ou grappes d'environ 50 cm de long à sec- tion sensiblement circulaire.In CANDU type heavy water reactors, the rods are assembled in cassettes or clusters about 50 cm long with a substantially circular section.
Les réacteurs RBMK comportent des assemblages de grande longueur (environ 10 m) comportant deux faisceaux actifs d'environ 3,5 m de dix-huit crayons chacun et de section approximativement circulaire. Seuls les faisceaux sont conditionnés dans des étuis pour réaliser l'entreposage de ces assemblages.The RBMK reactors comprise assemblies of very long length (approximately 10 m) comprising two active beams of approximately 3.5 m, eighteen rods each and of approximately circular section. Only the bundles are packaged in cases to store these assemblies.
Diverses autres formes de réalisation d'assemblages de combustible peuvent être envisagées, y compris des assemblages ne comportant qu'un seul crayon.Various other embodiments of fuel assemblies can be envisaged, including assemblies comprising only one rod.
Dans tous les cas, le fait de placer dans la section transversale de l'étui de réception de l'assemblage de combustible un seul produit irradié tel qu'un assemblage de combustible permet d'assurer un très bon refroidissement du produit irradié à travers la paroi de l'étui et du canal renfermant l'étui. In all cases, placing a single irradiated product, such as a fuel assembly, in the cross section of the receiving case for the fuel assembly ensures very good cooling of the irradiated product through the wall of the case and of the channel containing the case.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Procédé d'entreposage de produits irradiés et notamment d'assemblages de combustible nucléaire (1 ), de forme allongée et ayant une section, transversale sensiblement uniforme suivant leur direction longitudi- nale, dans un local d'entreposage (12) comportant au moins un emplacement d'entreposage (10) d'au moins un produit irradié de forme allongée, en position sensiblement horizontale, refroidi par une circulation d'air à l'intérieur du local d'entreposage (12), caractérisé par le fait : CLAIMS 1.- Method for storing irradiated products and in particular nuclear fuel assemblies (1), of elongated shape and having a substantially uniform cross section along their longitudinal direction, in a storage room (12) comprising at least one storage location (10) of at least one irradiated product of elongated shape, in a substantially horizontal position, cooled by an air circulation inside the storage room (12), characterized by the fact :
- qu'on introduit au moins un produit irradié (1 ) de forme allongée dans un étui métallique (4) délimitant un logement s'étendant longitudinale- ment et présentant une section transversale adaptée pour loger la section transversale d'un seul produit irradié (1 ) de forme allongée,that at least one irradiated product (1) of elongated shape is introduced into a metal case (4) delimiting a housing extending longitudinally and having a cross section adapted to accommodate the cross section of a single irradiated product ( 1) elongated,
- qu'on introduit un gaz neutre dans le logement de l'étui renfermant l'au moins un produit irradié et on ferme le logement de l'étui (4) de manière étanche au gaz neutre,that a neutral gas is introduced into the housing of the case containing the at least one irradiated product and the housing of the case (4) is closed so as to be neutral gas-tight,
- qu'on introduit l'étui (4) renfermant le produit irradié (1) dans un canal d'entreposage (10) ayant la forme d'un tube dont l'axe est sensiblement horizontal, suivant la direction axiale (7) du canal (10), par une ouverture d'extrémité du canal (10) débouchant à travers une paroi d'isolation biologi- que (26) dans une zone de chargement (24) séparée de manière étanche à l'air d'une partie interne du local d'entreposage (12) renfermant le canal d'entreposage (10), et- Introducing the case (4) containing the irradiated product (1) in a storage channel (10) having the shape of a tube whose axis is substantially horizontal, in the axial direction (7) of the channel (10), by an end opening of the channel (10) opening through a biological insulation wall (26) into a loading area (24) airtightly separated from a part internal of the storage room (12) containing the storage channel (10), and
- qu'on fait circuler de l'air de refroidissement dans la partie interne du local d'entreposage (12), au contact d'une surface externe du canal (10) dans lequel est logé l'étui (4).- That cooling air is circulated in the internal part of the storage room (12), in contact with an external surface of the channel (10) in which the case (4) is housed.
2.- Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé par le fait qu'on réalise en continu pendant le stockage, la détection de fuites éventuelles de substances radioactives à travers la paroi des étuis (4), à l'intérieur des canaux d'entreposage (10). 2.- Method according to claim 1, characterized in that one carries out continuously during storage, the detection of possible leaks of radioactive substances through the wall of the cases (4), inside the storage channels (10).
3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que, lorsqu'on a détecté une fuite de substances radioactives dans un canal (10), on réalise le déchargement et l'évacuation de l'étui (1 ) disposé dans le canal (10). 3.- Method according to claim 2, characterized in that, when a leak of radioactive substances has been detected in a channel (10), the case (1) disposed in the channel (10).
4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans le cas où les produits irradiés (1 ) de forme allongée sont constitués chacun par au moins un tronçon d'un assemblage de combustible irradié constitué principalement par un faisceau d'éléments de combustible nucléaire de forme allongée assemblés dans des dispositions parallèles entre elles, caractérisé par le fait qu'on dispose, dans l'étui (4), une charge présentant au moins l'une des formes suivantes : un seul assemblage de combustible, une pluralité d'assemblages de combustible placés l'un à la suite de l'autre dans la direction longitudinale (7) du logement de l'étui (4), au moins un tronçon longitudinal d'assemblage de combustible.4.- Method according to any one of claims 1 to 3, in the case where the irradiated products (1) of elongated shape each consist of at least one section of an irradiated fuel assembly consisting mainly of a bundle of nuclear fuel elements of elongated shape assembled in parallel arrangements with each other, characterized in that there is, in the case (4), a charge having at least one of the following forms: a single fuel assembly, a plurality of fuel assemblies placed one after the other in the longitudinal direction (7) of the housing of the case (4), at least one longitudinal section of fuel assembly.
5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que les assemblages de combustible (1 ) sont des grappes de combustible constituées d'oxydes d'uranium naturel, déchargées d'un réacteur nucléaire modéré par de l'eau lourde, notamment du type CANDU. 5.- Method according to claim 4, characterized in that the fuel assemblies (1) are fuel bundles made of natural uranium oxides, discharged from a nuclear reactor moderated by heavy water, in particular of the CANDU type.
6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le gaz neutre introduit dans le logement de l'étui (4) est un gaz tel que l'argon, l'hélium, l'azote.6.- Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the neutral gas introduced into the housing of the case (4) is a gas such as argon, helium, nitrogen .
7.- Installation d'entreposage pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte, à l'intérieur du local d'entreposage (12) :7. Storage installation for implementing the method according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that it comprises, inside the storage room (12):
- au moins un râtelier (17) comportant une pluralité de canaux d'entreposage (10) tubulaires parallèles entre eux comprenant chacun une première extrémité longitudinale fermée et une seconde extrémité longitudinale opposée fixée dans une ouverture traversant une paroi (26) et comportant une ouverture de chargement et d'extraction d'un étui (4), dans le canal d'entreposage (10), le râtelier (17) présentant une structure analogue à celle d'un échangeur de chaleur à tubes parallèles,- at least one rack (17) comprising a plurality of parallel tubular storage channels (10), each comprising a first closed longitudinal end and a second opposite longitudinal end fixed in an opening passing through a wall (26) and comprising an opening loading and extracting a case (4), in the storage channel (10), the rack (17) having a structure similar to that of a heat exchanger with parallel tubes,
- une machine de chargement (19) pour la prise en charge d'étuis (4) et le chargement et l'extraction des étuis dans les canaux d'entreposage (10) du râtelier (17), depuis un hall de chargement (24), et- a loading machine (19) for taking up cases (4) and loading and extracting cases in the storage channels (10) of the rack (17), from a loading hall (24 ), and
- des moyens (29, 30) de canalisation d'air de refroidissement pour le faire circuler au contact de la surface externe des canaux d'entreposage (10) dans une partie interne du râtelier (17) séparée, de manière étanche à l'air, du hall de chargement ( 24) par la paroi (26) dans laquelle sont fixées les secondes extrémités des canaux d'entreposage (10).- means (29, 30) for channeling cooling air to make it circulate in contact with the external surface of the storage channels (10) in an internal part of the rack (17) separated, in a sealed manner air, loading hall (24) through the wall (26) in which the second ends of the storage channels (10) are fixed.
8.- Installation suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que la paroi (26) comporte une plaque métallique (26a) traversée par un réseau d'ouvertures dans chacune desquelles est fixée, de manière étanche à l'air, la seconde extrémité d'un canal d'entreposage (10) et une couche de béton (26b) recouvrant une face interne de la plaque métallique (26a) dirigée vers la partie interne du râtelier (17).8.- Installation according to claim 8, characterized in that the wall (26) comprises a metal plate (26a) traversed by a network of openings in each of which is fixed, in an airtight manner, the second end a storage channel (10) and a layer of concrete (26b) covering an internal face of the metal plate (26a) directed towards the internal part of the rack (17).
9.- Installation suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que les ouvertures des secondes parties d'extrémité des canaux d'entreposage (10) comportent un bouchon de fermeture étanche à l'air (33a).9.- Installation according to claim 8, characterized in that the openings of the second end portions of the storage channels (10) comprise an airtight closure plug (33a).
10.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée par le fait qu'un bouchon d'isolation biologique (33b) est engagé dans chacune des ouvertures des secondes parties d'extrémité des canaux d'entreposage (10) renfermant un étui (4).10.- Installation according to any one of claims 8 and 9, characterized in that a biological isolation plug (33b) is engaged in each of the openings of the second end portions of the storage channels (10) containing a case (4).
11.- Installation d'entreposage suivant la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte de plus des moyens de surveillance de fuites de substances radioactives, dans chacun des canaux d'entreposage (10). 11.- Storage installation according to claim 7, characterized in that it further comprises means for monitoring leaks of radioactive substances in each of the storage channels (10).
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