WO2011128258A1 - Liquid-metal-cooled fast-neutron reactor core having a low draining effect - Google Patents

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WO2011128258A1 PCT/EP2011/055497 EP2011055497W WO2011128258A1 WO 2011128258 A1 WO2011128258 A1 WO 2011128258A1 EP 2011055497 W EP2011055497 W EP 2011055497W WO 2011128258 A1 WO2011128258 A1 WO 2011128258A1
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Frédéric VARAINE
Pierre Sciora
Laurent Buiron
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Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Electricite De France
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Abstract

The invention relates to a liquid-metal-cooled fast-neutron reactor core having a low draining effect. The core comprises, from top to bottom, a neutron-absorbing upper zone (8), a liquid-metal plenum zone (10), an upper fertile zone (12), an intermediate fertile zone (14) and a lower fissile zone (16). The horizontal mid-plane (P1) of the intermediate fertile zone, of height HFE*, lies beneath the horizontal mid-plane (P2) of the assembly formed by the lower and upper fissile zones and the intermediate fertile zone, the ratio of HFE* to the height of this assembly varying from 0.25 to 0.40.

Description

COEUR DE REACTEUR A NEUTRONS RAPIDES, REFROIDI PAR UN METAL LIQUIDE, A FAIBLE EFFET DE VIDANGE  FAST NEUTRON REACTOR HEART, COOLED BY A LIQUID METAL, WITH LOW DRAIN EFFECT
DESCRIPTION DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
La présente invention concerne un cœur de réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, à faible effet de vidange.  The present invention relates to a fast neutron reactor core, cooled by a liquid metal, with a low draining effect.
Elle s'applique notamment à un tel réacteur dans lequel le caloporteur (en anglais, coolant) est le sodium liquide, mais n'est pas limitée à l'utilisation de ce métal liquide en tant que fluide de refroidissement du cœur : dans l'invention, le caloporteur peut être un autre métal liquide.  It applies in particular to such a reactor in which the coolant (English, coolant) is liquid sodium, but is not limited to the use of this liquid metal as a cooling fluid of the heart: in the the coolant may be another liquid metal.
La présente invention vise à améliorer la sûreté du cœur d'un réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, dans une gamme de puissances allant de 50 à 5000 MWth, en adaptant la conception du cœur.  The present invention aims to improve the safety of the core of a liquid metal cooled fast neutron reactor in a power range of 50 to 5000 MWth, by adapting the design of the core.
La présente invention consiste à mettre en œuvre une conception de cœur telle que les lois physiques, qui régissent les réactions nucléaires lors de transitoires accidentels conduisant à la perte du caloporteur, tendent naturellement à étouffer tout emballement potentiel du réacteur.  The present invention consists in implementing a core design such that the physical laws, which govern the nuclear reactions during accidental transients leading to the loss of the coolant, naturally tend to smother any potential runaway of the reactor.
L' invention vise à obtenir un effet de vidange (en anglais, void effect) négatif ou proche de zéro dans un réacteur à neutrons rapides, en particulier lorsque le caloporteur est le sodium.  The aim of the invention is to obtain a negative or near zero void effect in a fast neutron reactor, in particular when the coolant is sodium.
Cet effet est positif dans les réacteurs à neutrons rapides, refroidis par le sodium liquide, de taille importante (typiquement, supérieure à 800MWe) , qui ont été conçus à ce jour. Lors de certains transitoires accidentels, conduisant à la vidange du sodium dans le cœur, il se produit une augmentation significative de la réactivité du cœur. Cette augmentation peut conduire à la destruction du coeur par fusion locale ou généralisée des assemblages combustibles . This effect is positive in fast neutron reactors, cooled by liquid sodium, large size (typically greater than 800MWe), which have been designed to date. During some accidental transients, leading to the emptying of sodium in the heart, there is a significant increase in the reactivity of the heart. This increase can lead to the destruction of the core by local or generalized fusion of fuel assemblies.
Rappelons que l'effet de vidange agit sur la réactivité du réacteur et s'exprime en dollars. Il est imputable à la perte du caloporteur.  Remember that the drain effect acts on the reactivity of the reactor and is expressed in dollars. It is attributable to the loss of coolant.
Plus précisément, on définit un coefficient de vidange (en anglais, void coefficient) (exprimé en dollars) qui traduit la variation du facteur de multiplication du réacteur lorsque le caloporteur n'est plus présent dans le cœur. Si ce coefficient est positif, la vidange se traduira par une augmentation de la réactivité et de la puissance. S'il est négatif, cet effet tendra à arrêter la réaction en chaîne.  More specifically, it defines a void coefficient (in English, void coefficient) (expressed in dollars) which reflects the variation of the multiplication factor of the reactor when the coolant is no longer present in the core. If this coefficient is positive, the emptying will result in an increase in reactivity and power. If it is negative, this effect will tend to stop the chain reaction.
Rappelons aussi que le dollar est une unité de réactivité. Un dollar ($) correspond à une augmentation de réactivité comptée par rapport à la proportion de neutrons retardés (en anglais, delayed neutron fraction) .  Recall also that the dollar is a unit of responsiveness. A dollar ($) corresponds to an increase in reactivity counted in relation to the proportion of delayed neutron fractions.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE STATE OF THE PRIOR ART
Le problème de la réduction de l'effet de vidange n'est pas résolu actuellement pour les cœurs de forte puissance unitaire (supérieure à 800MWe) , notamment ceux qui sont prévus pour les filières industrielles . La maîtrise de cet effet implique de mettre en place des systèmes actifs permettant d'assurer un comportement du réacteur acceptable lors de transitoires accidentels. The problem of reducing the emptying effect is not currently solved for cores with a high unit power (greater than 800MWe), especially those intended for industrial sectors. Control of this effect involves setting up active systems to ensure acceptable reactor behavior during accidental transients.
Diverses conceptions du cœur d'un réacteur à neutrons rapides ont déjà été proposées en vue de réduire l'effet de vidange.  Various designs of the core of a fast neutron reactor have already been proposed to reduce the draining effect.
On se reportera à l'article suivant:  We will refer to the following article:
A.N. Chebeskov, « Evaluation of Sodium Void Reactivity On the BN-800 Fast Reactor Design », Physor 1996, vol. 2, C-49.  A.N. Chebeskov, "Evaluation of Sodium Void Reactivity on the BN-800 Fast Reactor Design", Physor 1996, vol. 2, C-49.
La conception décrite dans cet article est associée au réacteur BN-800. Selon cette conception, une plaque fertile interne (entre deux zones de matériau fissile) et un plénum sodium (en anglais, sodium plénum) associé sont prévus. Le but recherché est essentiellement le passage de l'effet de vidange sous la valeur de 0$.  The design described in this article is associated with the BN-800 reactor. According to this design, an internal fertile plate (between two zones of fissile material) and an associated sodium plenum (in English, sodium plenum) are provided. The goal is essentially the passage of the emptying effect under the value of $ 0.
Cela conduit à des cœurs de type « galette » ayant souvent des rayons très importants.  This leads to "pancake" type hearts often having very large radii.
Une comparaison internationale de simulation d'un tel concept sous l'égide de l'AIEA («Evaluation of benchmark calculations on a fast power reactor core with near zéro sodium void effect ») a montré une surestimation du gain annoncé sur l'effet de vidange. On se reportera au document IAEA-TECDOC- 731, Janvier 1994  An international simulation comparison of such a concept under the aegis of the IAEA ("Evaluation of benchmark calculations on a fast power reactor core with near zero sodium void effect") has shown an overestimation of the announced gain on the effect of drain. See IAEA-TECDOC-731, January 1994
On se reportera aussi à l'article suivant : T. Takeda et al., « Optimization ofSee also the following article: T. Takeda et al., "Optimization of
Internai Blanket Configuration of Large Fast Reactor », Short Note, Journal of Nuclear Science and Technology, 30, pp. 481-484, 1983. Internal Blanket Configuration of Large Fast Reactor, Short Note, Journal of Nuclear Science and Technology, 30, pp. 481-484, 1983.
Il s'agit d'une étude paramétrique portant sur une plaque fertile interne dont la hauteur et le rayon varient. On cherche à avoir un faible effet de vidange, tout en conservant le couplage de deux zones axiales fissiles.  This is a parametric study of an internal fertile plate with varying heights and radius. We seek to have a low draining effect, while maintaining the coupling of two fissile axial zones.
Les conclusions tirées dans cet article sont partielles car l'étude paramétrique est limitée : la géométrie de cœur étudiée est fixée à lm, ce qui est différent de la présente invention.  The conclusions drawn in this article are partial because the parametric study is limited: the core geometry studied is fixed at lm, which is different from the present invention.
De plus, la conception proposée ne comporte aucun « creuset », c'est-à-dire aucune différence de hauteur entre la partie interne et la partie externe du cœur, contrairement à ce qui est proposé dans un mode de réalisation préféré de la présente invention.  In addition, the proposed design has no "crucible", that is to say no difference in height between the inner portion and the outer portion of the core, contrary to what is proposed in a preferred embodiment of this invention.
Enfin, la présence d'une zone de « gas plénum », à la partie supérieure des aiguilles dans le plénum, suggère une conception de plénum, avec une quantité d'acier importante. Cette conception est différente de celle qui est utilisée dans la présente invention .  Finally, the presence of a "gas plenum" zone, at the top of the needles in the plenum, suggests a plenum design, with a large amount of steel. This design is different from that used in the present invention.
On se reportera en outre à l'article suivant :  See also the following article:
T. Yokoyama et al . , « A study on reactivity insertion controlled LMR cores with metallic fuel », Progress in Nuclear Energy, vol. 47, pp. 251-259, 2005.  T. Yokoyama et al. "A study on reactivity insertion controlled LMR cores with metallic fuel," Progress in Nuclear Energy, vol. 47, pp. 251-259, 2005.
Il s'agit d'une étude portant sur un cœur à combustible métallique. La forme de creuset y est utilisée sans plaque fertile interne, et l'effet de vidange reste important. On connaît aussi, par le document FR 2 679 062, un cœur de réacteur surgénérateur rapide et un assemblage combustible utilisé dans un tel cœur. This is a study of a metal fuel core. The crucible form is used there without internal fertile plate, and the emptying effect remains important. Document FR 2 679 062 also discloses a fast breeder reactor core and a fuel assembly used in such a core.
EXPOSÉ DE L' INVENTION STATEMENT OF THE INVENTION
La présente invention propose une nouvelle conception du cœur d'un réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, permettant de réduire de façon très importante l'effet de vidange, voire de rendre ce dernier négatif.  The present invention proposes a new design of the core of a fast neutron reactor, cooled by a liquid metal, to significantly reduce the emptying effect, or even to make it negative.
Les effets des anciennes conceptions, comme celles de EFR (European Fast Reactor) ou SUPERPHENIX, conduisaient à des effets de vidange de l'ordre de 5 à 7 $.  The effects of old designs, such as EFR (European Fast Reactor) or SUPERPHENIX, led to emptying effects in the range of $ 5- $ 7.
La présente invention permet d'obtenir un effet de vidange nul, voire de rendre cet effet négatif .  The present invention makes it possible to obtain a zero emptying effect, or even to make this effect negative.
Pour ce faire, l'invention combine plusieurs caractéristiques ; et cette combinaison a des effets physiques sur la redistribution axiale du flux neutronique, effets qui amplifient les gains.  To do this, the invention combines several characteristics; and this combination has physical effects on the axial redistribution of the neutron flux, which amplifies the gains.
L' invention met en œuvre une zone fertile intermédiaire, par exemple en uranium naturel, appauvri ou issu du retraitement, qui est comprise entre deux zones fissiles et dont le plan médian est placé sous le plan médian de l'ensemble des trois zones.  The invention uses an intermediate fertile zone, for example natural uranium, depleted or reprocessed, which is between two fissile zones and whose median plane is placed under the median plane of all three zones.
Cette zone fertile intermédiaire peut ne concerner que la partie centrale du cœur ou l'ensemble de celui-ci. Et la hauteur de matériau fertile est comprise entre 25% à 40% de la hauteur totale (matériau fissile plus matériau fertile) . En outre, l'invention met en œuvre un plénum contenant le caloporteur, par exemple un plénum sodium dans le cas d'un réacteur refroidi par le sodium liquide. Au-dessus du plénum se trouve un matériau neutrophage (en anglais, neutron absorbing) . This intermediate fertile zone may concern only the central part of the heart or the whole of it. And the height of fertile material is between 25% to 40% of the total height (fissile material plus fertile material). In addition, the invention uses a plenum containing the coolant, for example a sodium plenum in the case of a reactor cooled by liquid sodium. Above the plenum is a neutron absorbing material.
De plus, le cœur, objet de l'invention, peut éventuellement comporter une partie externe et une partie interne dont la hauteur peut être inférieure à celle de la partie externe, ce qui lui confère une forme de creuset.  In addition, the core object of the invention may optionally comprise an outer portion and an inner portion whose height may be smaller than that of the outer portion, which gives it a crucible shape.
L'invention permet une réduction de l'effet de vidange d'un réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, par exemple le sodium, y compris pour un réacteur de forte puissance unitaire.  The invention makes it possible to reduce the emptying effect of a fast neutron reactor cooled by a liquid metal, for example sodium, even for a unitary high-power reactor.
Ceci améliore la sûreté du réacteur, et est susceptible de diminuer le nombre des systèmes actifs qui sont associés au réacteur, pour garantir la sûreté de son fonctionnement, et donc de réduire le coût du réacteur .  This improves the safety of the reactor, and is likely to reduce the number of active systems that are associated with the reactor, to ensure the safety of its operation, and thus reduce the cost of the reactor.
En outre, la présence de la zone intermédiaire en matériau fertile conduit à une amélioration du comportement des pastilles de combustible (en anglais, fuel pellets) vis-à-vis de la gaine (en anglais, cladding) , et réciproquement, dans les assemblages combustibles que comporte le cœur, lors du fonctionnement nominal de ce dernier. En effet, cette zone intermédiaire est susceptible de limiter la corrosion à l'interface axiale fissile/fertile, et également de diminuer le facteur de forme axial. In addition, the presence of the intermediate zone in fertile material leads to an improvement in the behavior of the fuel pellets (in English, fuel pellets) vis-à-vis the sheath (in English, cladding), and conversely, in the assemblies fuel that the heart has, during the nominal operation of the latter. Indeed, this intermediate zone is likely to limit corrosion at the fissile / fertile axial interface, and also to reduce the axial form factor.
Et la conception proposée dans l'invention autorise une teneur unique en matière fissile dans les assemblages de combustible, alors que les conceptions connues nécessitent deux à trois teneurs différentes. Cela permet de simplifier le processus de fabrication de la matière fissile. And the design proposed in the invention allows a unique content of fissile material in fuel assemblies, while known designs require two to three different grades. This simplifies the manufacturing process of the fissile material.
De plus, l'invention s'applique à tout cœur de réacteur à neutrons rapides, quels que soient  In addition, the invention applies to any fast neutron reactor core, whatever
- le type de combustible (uranium, plutonium ou autre) ,  - the type of fuel (uranium, plutonium or other),
- le type de matrice-support (matrice d'oxyde, matrice métallique, matrice de carbure, matrice inerte, ou autre) ,  the type of support matrix (oxide matrix, metal matrix, carbide matrix, inert matrix, or other),
- la géométrie des assemblages de combustible, et  - the geometry of the fuel assemblies, and
- le type de métal liquide de refroidissement (sodium, plomb, ou autre) .  - the type of coolant metal (sodium, lead, or other).
De façon précise, la présente invention concerne un cœur de réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, comprenant, en allant de haut en bas du cœur :  Specifically, the present invention relates to a fast neutron reactor core, cooled by a liquid metal, comprising, going up and down the heart:
- une zone supérieure de matériau fissile, an upper zone of fissile material,
- une zone intermédiaire de matériau fertile, et an intermediate zone of fertile material, and
- une zone inférieure de matériau fissile, dans lequel le plan médian horizontal de la zone intermédiaire de matériau fertile est au dessous du plan médian horizontal de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile, la zone intermédiaire de matériau fertile et la zone inférieure de matériau fissile, et dans lequel le rapport R de la hauteur de la zone intermédiaire de matériau fertile à la hauteur de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile, la zone intermédiaire de matériau fertile et la zone inférieure de matériau fissile est dans l'intervalle allant de 0,25 à 0,40 (les hauteurs étant comptées verticalement) , a lower zone of fissile material, in which the horizontal median plane of the intermediate zone of fertile material is below the horizontal median plane of the assembly formed by the upper zone of fissile material, the intermediate zone of fertile material and the zone lower of fissile material, and wherein the ratio R of the height of the intermediate zone of fertile material to the height of the assembly formed by the upper zone of fissile material, the intermediate zone of fertile material and the lower zone of fissile material is in the range of 0.25 to 0.40 (the heights being counted vertically),
caractérisé en ce qu' il comprend en outre une zone absorbante supérieure, faite d'un matériau neutrophage, et, sous la zone absorbante supérieure, une zone de plénum de métal liquide, la zone supérieure de matériau fissile étant sous la zone de plénum de métal liquide.  characterized in that it further comprises an upper absorbent zone, made of a neutron-absorbing material, and, beneath the upper absorbent zone, a liquid metal plenum zone, the upper zone of fissile material being below the plenum zone of liquid metal.
De préférence, le rapport R est dans l'intervalle allant de 0,25 à 0,35.  Preferably, the ratio R is in the range of 0.25 to 0.35.
Avantageusement, le cœur de réacteur à neutrons rapides, objet de l'invention, comprend en outre une zone inférieure de matériau fertile, située sous la zone inférieure de matériau fissile. Cette zone inférieure de matériau fertile permet de respecter les critères de régénération du cœur, c'est-à-dire d'avoir une production de matière fissile égale à la consommation de matière fissile (isogénération) .  Advantageously, the fast neutron reactor core, object of the invention, further comprises a lower zone of fertile material, located under the lower zone of fissile material. This lower zone of fertile material makes it possible to respect the regeneration criteria of the core, that is to say to have a production of fissile material equal to the consumption of fissile material (isogenation).
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le cœur comprend, radialement, une zone interne, de hauteur HZ1 (hauteur de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile, la zone intermédiaire de matériau fertile et la zone inférieure de matériau fissile) , et une zone externe, de hauteur HZ2 (hauteur de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile, la zone intermédiaire de matériau fertile et la zone inférieure de matériau fissile) ; et la zone intermédiaire de matériau fertile s'étend radialement au moins dans la zone interne, tandis que la zone de plénum de métal liquide et la zone inférieure de matériau fertile s'étendent radialement dans la zone interne et la zone externe. According to a particular embodiment of the invention, the core comprises, radially, an internal zone, of height HZ1 (height of the assembly formed by the upper zone of fissile material, the intermediate zone of fertile material and the lower zone of fissile material), and an outer zone, of height HZ2 (height of the assembly formed by the upper zone of fissile material, the intermediate zone of fertile material and the lower zone of fissile material); and the intermediate zone of fertile material extends radially at least in the inner zone, while the liquid metal plenum zone and the inferior zone of fertile material extend radially in the inner zone and the outer zone.
De préférence, le rapport HZ1/HZ2 est dans l'intervalle allant de 0,6 à 1. Ce rapport peut être égal à 1 (HZ1=HZ2) . Mais il peut aussi être inférieur à 1 (HZKHZ2) auquel cas le cœur a une géométrie de type « creuset ».  Preferably, the HZ1 / HZ2 ratio is in the range of 0.6 to 1. This ratio may be 1 (HZ1 = HZ2). But it can also be less than 1 (HZKHZ2) in which case the heart has a "crucible" type geometry.
De préférence, le rapport HFI>/HZ1 est dans l'intervalle allant de 0,3 à 0,5, où HFI> représente la hauteur de la zone supérieure de matériau fissile de la zone interne (radialement) .  Preferably, the ratio HFI> / HZ1 is in the range of 0.3 to 0.5, where HFI> represents the height of the upper zone of fissile material of the inner zone (radially).
Selon un mode de réalisation particulier du cœur, objet de l'invention, la zone interne du cœur forme un volume qui est délimité par un premier cylindre à base polygonale dont la génératrice est verticale, et la zone externe du cœur forme un autre volume qui est délimité, intérieurement, par ce premier cylindre et, extérieurement, par un deuxième cylindre à base polygonale dont la génératrice est parallèle à celle du premier cylindre.  According to a particular embodiment of the core object of the invention, the inner zone of the heart forms a volume which is delimited by a first cylinder with polygonal base whose generator is vertical, and the external zone of the heart forms another volume which is delimited internally by this first cylinder and externally by a second polygonal base cylinder whose generator is parallel to that of the first cylinder.
De préférence, le rapport RZ1/RC est supérieur ou égal à 0,75, où RZ1 représente le rayon moyen de la zone interne et RC le rayon externe moyen de la zone externe.  Preferably, the ratio RZ1 / RC is greater than or equal to 0.75, where RZ1 represents the mean radius of the inner zone and RC the average outer radius of the outer zone.
Le rayon moyen de la zone interne est le rayon du disque dont l'aire est égale à celle qui est délimitée par la base (également appelée directrice) du premier cylindre. Le rayon externe moyen de la zone externe est le rayon du disque dont l'aire est égale à celle qui est délimitée par la base du deuxième cylindre. The average radius of the inner zone is the radius of the disk whose area is equal to that which is delimited by the base (also called director) of the first cylinder. The average outer radius of the outer zone is the radius of the disk whose area is equal to that delimited by the base of the second cylinder.
De préférence, la hauteur de la zone de plénum de métal liquide dans la zone interne est au moins égale à 20 cm.  Preferably, the height of the liquid metal plenum zone in the inner zone is at least 20 cm.
De préférence, la hauteur de la zone de plénum de métal liquide dans la zone externe est au moins égale à 20 cm.  Preferably, the height of the liquid metal plenum zone in the outer zone is at least 20 cm.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la zone intermédiaire de matériau fertile s'étend en outre dans la zone externe.  According to a particular embodiment of the invention, the intermediate zone of fertile material further extends into the outer zone.
Revenons sur les documents Takeda et al. et FR 2 679 062 qui ont été mentionnés plus haut.  Let's go back to the documents Takeda et al. and FR 2 679 062 which have been mentioned above.
L'article de T. TAKEDA et al. ne divulgue ni ne suggère deux caractéristiques essentielles du cœur de réacteur, objet de la présente invention, à savoir la zone absorbante supérieure, faite d'un matériau neutrophage, et sous cette zone, la zone de plénum de métal liquide qui est au-dessus de la zone supérieure de matériau fissile et donc au dessous des éléments combustibles.  The article by T. TAKEDA et al. does not disclose or suggest two essential characteristics of the reactor core, object of the present invention, namely the upper absorbent zone, made of a neutron-absorbing material, and in this zone, the zone of liquid metal plenum which is above the upper zone of fissile material and therefore below the fuel elements.
La présente invention satisfait donc à deux conditions, à savoir la présence d'un matériau neutrophage à la partie supérieure de l'assemblage et l'utilisation d'éléments combustibles qui ne traversent pas le plénum de métal liquide. Ces deux conditions sont nécessaires pour obtenir un cœur de réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, dans lequel on réduit de façon très importante l'effet de vidange, voire on rend ce dernier négatif. Il convient de noter que la partie supérieure de la configuration proposée sur la figure 1 de l'article de Takeda et al. est constituée d'un « gas plénum » qui n'est en aucun cas un matériau neutrophage. The present invention therefore satisfies two conditions, namely the presence of a neutron-absorbing material at the top of the assembly and the use of fuel elements that do not pass through the liquid metal plenum. These two conditions are necessary to obtain a fast neutron reactor core, cooled by a liquid metal, in which the draining effect is very significantly reduced or the latter is made negative. It should be noted that the upper part of the configuration proposed in Figure 1 of the article by Takeda et al. consists of a "gas plenum" which is in no way a neutron-absorbing material.
Un « gas plénum » est constitutif d'un élément combustible et a pour fonction de retenir les gaz de fission. Ceci se traduit par la présence de l'élément combustible jusqu'à la cote 270 indiquée sur la figure 1 de Takeda et al. Il en résulte donc que la zone appelée « Na région », située en dessous, est traversée par l'élément combustible qui doit être continu pour que la région appelée « gas plénum » puisse remplir son rôle.  A "gas plenum" is a fuel element and its function is to retain the fission gases. This results in the presence of the fuel element up to the dimension 270 shown in Figure 1 of Takeda et al. It follows therefore that the area called "Na region", below, is crossed by the fuel element which must be continuous so that the region called "gas plenum" can fulfill its role.
Dans le document FR 2 679 062 sont présentées des configurations géométriques de cœur qui diffèrent fondamentalement de la présente invention. En effet, en aucun cas, ces configurations ne comportent un matériau neutrophage à leur partie supérieure. Or, la présence d'un matériau neutrophage à la partie supérieure du cœur est une caractéristique essentielle de la présente invention et contribue à lui donner des performances uniques en termes de baisse de l'effet de vidange du caloporteur.  In the document FR 2 679 062 are presented geometrical configurations of heart which differ fundamentally from the present invention. Indeed, in any case, these configurations do not include a neutron-absorbing material at their upper part. However, the presence of a neutron-absorbing material at the upper part of the core is an essential feature of the present invention and contributes to its unique performance in terms of lowering the coolant drain effect.
II convient d'ailleurs de noter que les structures qui sont représentées sur les figures 3, 4 et 5 du document ne comportent aucun matériau au-dessus de la zone de réflecteur sodium, et que celles qui sont représentées sur les figures 11, 12, 13 et 14 du document comportent, à leur partie supérieure, un matériau fertile qui n'est en aucun cas un matériau neutrophage . It should be noted that the structures shown in FIGS. 3, 4 and 5 of the document do not include any material above the sodium reflector zone, and that those shown in FIGS. 13 and 14 of the document contain, at their upper fertile material that is by no means a neutron-absorbing material.
Rappelons qu'un matériau neutrophage est un matériau dont les caractéristiques physiques lui confèrent la capacité de capturer les neutrons, et qu'un matériau fertile est un matériau dont les caractéristiques physiques lui confèrent la capacité de produire un matériau fissile sous flux neutronique. Bien qu'un matériau fertile capture des neutrons, il produit des éléments fissiles qui, eux, produisent des neutrons .  Recall that a neutron-absorbing material is a material whose physical characteristics give it the ability to capture neutrons, and that a fertile material is a material whose physical characteristics give it the capacity to produce a fissile material under neutron flux. Although a fertile material captures neutrons, it produces fissile elements that produce neutrons.
La présente invention ne pourrait fonctionner avec un tel matériau fertile.  The present invention would not work with such a fertile material.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :  The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments given below, purely by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue en coupe radiale schématique et partielle d'un mode de réalisation particulier du cœur de réacteur à neutrons rapides, objet de l'invention,  FIG. 1 is a diagrammatic and partial radial sectional view of a particular embodiment of the fast neutron reactor core, object of the invention;
- la figure 2 est une vue en coupe radiale schématique et partielle d'un cœur de réacteur à neutrons rapides connu, et  FIG. 2 is a schematic and partial radial sectional view of a known fast neutron reactor core, and
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe radiale schématiques et partielles d'autres modes de réalisation particuliers du cœur de réacteur à neutrons rapides, objet de l'invention. FIGS. 3 and 4 are diagrammatic and partial radial sectional views of other modes of particular embodiments of the fast neutron reactor core, object of the invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 est une vue en coupe radiale schématique et partielle d'un exemple du cœur de réacteur à neutrons rapides, objet de l'invention. Le cœur 2 de la figure 1 est refroidi par un métal liquide qui est le sodium dans l'exemple. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagrammatic and partial radial sectional view of an example of the fast neutron reactor core which is the subject of the invention. The core 2 of Figure 1 is cooled by a liquid metal which is sodium in the example.
Le cœur 2 forme un volume qui est délimité par un cylindre à base polygonale, ou cylindre externe, dont la génératrice est verticale et dont le rayon moyen est noté RC .  The heart 2 forms a volume which is delimited by a cylinder with polygonal base, or external cylinder, whose generator is vertical and whose average radius is noted RC.
Pour la modélisation du cœur 2, on peut utiliser une géométrie simplifiée de type cylindrique, à base circulaire. Mais ce cœur est en fait constitué de couronnes, ou volumes, délimitées par des cylindres à bases polygonales avec, au centre du cœur, une partie cylindrique à base polygonale.  For the modeling of the core 2, one can use a simplified geometry of cylindrical type, circular base. But this heart is actually made of crowns, or volumes, delimited by cylinders with polygonal bases with, in the center of the heart, a cylindrical portion with a polygonal base.
Les hauteurs dont il sera question par la suite sont comptées suivant un axe vertical z qui est parallèle à la génératrice mentionnée ci-dessus ; et les rayons, notamment le rayon RC, sont comptés suivant un axe horizontal r (qui est perpendiculaire à l'axe z) .  The heights that will be discussed later are counted along a vertical axis z which is parallel to the generatrix mentioned above; and the rays, in particular the radius RC, are counted along a horizontal axis r (which is perpendicular to the z axis).
Le cœur 2 comprend une zone interne 4, de hauteur HZ1, et une zone externe 6, de hauteur HZ2.  The core 2 comprises an inner zone 4, of height HZ1, and an outer zone 6, of height HZ2.
La zone interne 4 forme un volume délimité par un cylindre à base polygonale, ou cylindre interne, dont la génératrice est parallèle à la génératrice mentionnée ci-dessus et dont le rayon moyen est noté RZl . The inner zone 4 forms a volume delimited by a cylinder with a polygonal base, or an internal cylinder, whose generator is parallel to the generatrix mentioned above and whose average radius is RZl.
Et la zone externe 6 forme un autre volume, ou couronne, qui est délimité par les cylindres interne et externe, dont la génératrice est parallèle à la génératrice mentionnée ci-dessus et dont le rayon interne moyen et le rayon externe moyen valent respectivement RZl et RC .  And the outer zone 6 forms another volume, or crown, which is delimited by the inner and outer cylinders, the generatrix of which is parallel to the generatrix mentioned above and whose average internal radius and the mean outer radius respectively are RZ1 and RC.
On précise que les bases (également appelées directrices) polygonales, que l'on a mentionnées ci-dessus, peuvent être des polygones, par exemple des hexagones. Ces polygones, en particulier ces hexagones, peuvent être réguliers mais pas nécessairement . It is specified that the polygonal bases (also known as "guidelines") mentioned above can be polygons, for example hexagons. These polygons, especially these hexagons, may be regular but not necessarily.
Dans l'exemple de la figure 1, la base de chacun des cylindres considérés forme un hexagone régulier et l'on peut alors parler de l'axe commun à ces cylindres, à savoir l'axe z sur la figure 1.  In the example of FIG. 1, the base of each of the cylinders considered forms a regular hexagon and one can then speak of the axis common to these cylinders, namely the z axis in FIG.
Conformément à l'invention, le cœur 2 comprend, en allant de haut en bas du cœur :  According to the invention, the heart 2 comprises, going from the top to the bottom of the heart:
- une zone absorbante supérieure 8, faite d'un matériau neutrophage,  an upper absorbent zone 8, made of a neutron-absorbing material,
- une zone de plénum de sodium 10,  a zone of sodium plenum 10,
- une zone supérieure de matériau fissile an upper zone of fissile material
12, 12
- une zone intermédiaire de matériau fertile 14,  an intermediate zone of fertile material 14,
- une zone inférieure de matériau fissile - une zone inférieure de matériau fertile 18, qui est optionnelle. a lower zone of fissile material a lower zone of fertile material 18, which is optional.
De plus, le plan médian horizontal PI de la zone intermédiaire de matériau fertile est situé au dessous du plan médian horizontal P2 de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile 12, la zone intermédiaire de matériau fertile 14 et la zone inférieure de matériau fissile 16.  In addition, the horizontal median plane P1 of the intermediate zone of fertile material is situated below the horizontal median plane P2 of the assembly formed by the upper zone of fissile material 12, the intermediate zone of fertile material 14 and the lower zone of fissile material 16.
Dans l'exemple représenté, la zone supérieure de matériau fissile 12, la zone intermédiaire de matériau fertile 14 et la zone inférieure de matériau fissile 16 s'étendent uniquement dans la zone interne 4 du cœur 2 ; mais la zone inférieure de matériau fertile 18 et la zone de plénum de sodium 10 s'étendent dans la zone interne 4 et la zone externe 6 ; et la zone externe 6 est faite uniquement de matériau fissile.  In the example shown, the upper zone of fissile material 12, the intermediate zone of fertile material 14 and the lower zone of fissile material 16 extend only into inner zone 4 of core 2; but the lower zone of fertile material 18 and the sodium plenum zone 10 extend in the inner zone 4 and the outer zone 6; and the outer zone 6 is made only of fissile material.
On peut utiliser des matériaux fissiles différents dans les zones 12, 16 et 6. Mais on peut aussi utiliser le même matériau fissile (par exemple uranium ou oxyde mixte uranium-plutonium) pour ces trois zones, comme le permet l'invention.  Different fissile materials may be used in zones 12, 16 and 6. However, it is also possible to use the same fissile material (for example uranium or uranium-plutonium mixed oxide) for these three zones, as allowed by the invention.
Et, en tant que matériau fertile, on peut par exemple utiliser l'uranium 238.  And, as a fertile material, one can for example use uranium 238.
De plus, le cœur 2 est pourvu  In addition, the heart 2 is provided
- d'une zone inférieure 20, faite d'un matériau réflecteur de neutrons, plus simplement appelé matériau réflecteur, sous la zone inférieure de matériau fertile 18, et - d'une zone périphérique 22, également faite d'un matériau réflecteur, qui entoure le cœur 2 et se raccorde à la zone 8 en matériau neutrophage et à la zone 20 en matériau réflecteur, comme on le voit. a lower zone 20, made of a neutron reflective material, more simply referred to as reflective material, under the lower zone of fertile material 18, and - A peripheral zone 22, also made of a reflective material, which surrounds the core 2 and is connected to the zone 8 of neutron-absorbing material and the zone 20 of reflective material, as seen.
A titre d'exemple, la zone 8 est faite pour partie de carbure de bore constituant le matériau neutrophage, la zone 20 est faite de blocs d'acier, traversés par du sodium, et la zone 22 est faite d'assemblages en acier.  For example, zone 8 is made partly of boron carbide constituting the neutron-absorbing material, zone 20 is made of steel blocks, traversed by sodium, and zone 22 is made of steel assemblies.
Sur la figure 1, on a seulement représenté les éléments du cœur 2 qui permettent la compréhension de l'invention. Par exemple, les emplacements des barres de contrôle du réacteur ne sont pas représentés.  In FIG. 1, only the elements of the core 2 which allow the understanding of the invention have been represented. For example, the locations of the reactor control rods are not shown.
De plus, comme on le sait, le cœur 2 résulte d'un ensemble d'éléments combustibles verticaux, à savoir les aiguilles de combustible (en anglais, fuel pins) , qui ne sont pas représentés sur la figure 1.  Moreover, as we know, the core 2 results from a set of vertical fuel elements, namely the fuel pins (in English, fuel pins), which are not shown in FIG.
La nature d'une aiguille dépend de l'emplacement de celle-ci et donc de la coordonnée r. De plus, chaque aiguille comporte un empilement (vertical) d'éléments dans une gaine, et la nature d'un élément dépend de sa position, comptée suivant l'axe z.  The nature of a needle depends on the location thereof and therefore the coordinate r. In addition, each needle comprises a stack (vertical) of elements in a sheath, and the nature of an element depends on its position, counted along the z axis.
Parmi ces éléments, on trouve des pastilles ; et, suivant sa position (comptée suivant l'axe Z) , une pastille peut être faite d'un matériau fissile ou d'un matériau fertile.  Among these elements are pellets; and, depending on its position (counted along the Z axis), a pellet may be made of a fissile material or a fertile material.
Seule la géométrie globale du cœur 2 est représentée sur la figure 1. Les zones de matériau fissile ou de matériau fertile dont il a été question plus haut résultent précisément des assemblages de pastilles que l'on a utilisés. Only the overall geometry of the core 2 is shown in FIG. 1. Areas of fissile material or fertile material discussed higher are precisely pellets assemblies that have been used.
Les conditions suivantes sont respectées dans le cœur 2, quelle que soit la puissance de ce dernier :  The following conditions are respected in the core 2, whatever the power of the latter:
le rapport R de la hauteur HFE* de la zone intermédiaire de matériau fertile 14 à la hauteur HFI> + HFE* + HFK de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile 12, de hauteur HFI>, la zone intermédiaire de matériau fertile 14 et la zone inférieure de matériau fissile 16, de hauteur HFK, est dans l'intervalle allant de 0,25 à 0,40 (ainsi la hauteur de la « plaque fertile interne », c'est-à-dire la zone intermédiaire de matériau fertile 14, dépend- elle de la hauteur de la « zone fissile interne », c'est-à-dire l'ensemble des zones 12 et 16) ;  the ratio R of the height HFE * of the intermediate zone of fertile material 14 to the height HFI> + HFE * + HFK of the assembly formed by the upper zone of fissile material 12, of height HFI>, the intermediate zone of material 14 and the lower zone of fissile material 16, of height HFK, is in the range of 0.25 to 0.40 (thus the height of the "internal fertile plate", that is to say the zone intermediate of fertile material 14, depends on the height of the "internal fissile zone", that is to say all areas 12 and 16);
- le rapport HZ1/HZ2 est dans l'intervalle allant de 0,6 à 1 (ainsi la hauteur de la zone interne dépend-elle de la hauteur de la zone externe) ;  the ratio HZ1 / HZ2 is in the range from 0.6 to 1 (thus the height of the inner zone depends on the height of the outer zone);
- le rapport HFI>/HZ1 est dans l'intervalle allant de 0,3 à 0,5 (ainsi impose-t-on une condition sur la position de la plaque fertile interne au sein de la zone interne) ;  - The ratio HFI> / HZ1 is in the range of 0.3 to 0.5 (so is a condition imposed on the position of the internal fertile plate within the inner zone);
- le rapport RZl/RC est supérieur ou égal à 0, 75 (ainsi le rayon de la zone interne dépend-il du rayon total du coeur) ;  the ratio RZ1 / RC is greater than or equal to 0.75 (thus the radius of the inner zone depends on the total radius of the heart);
- la hauteur de la zone de plénum de sodium 10 dans la zone interne 4 est supérieure à 20 cm ; et la hauteur de la zone de plénum de sodium dans la zone externe 6 est aussi supérieure à 20 cm (ainsi impose-t-on des conditions sur la hauteur minimale de plénum au-dessus de la zone fissile) . the height of the sodium plenum zone 10 in the inner zone 4 is greater than 20 cm; and the height of the sodium plenum zone in the outer zone 6 is also greater than 20 cm (thus are conditions imposed on the minimum plenum height above the fissile zone)?
Le cœur 2 est optimisé pour permettre un pilotage du réacteur satisfaisant. En effet, l'ajout d'une plaque fertile interne (zone 14) tend à découpler les deux zones axiales de combustible (zones 12 et 16) lorsque son épaisseur devient trop importante.  The core 2 is optimized to allow satisfactory reactor control. Indeed, the addition of an internal fertile plate (zone 14) tends to uncouple the two axial zones of fuel (zones 12 and 16) when its thickness becomes too great.
Il a été vérifié que, dans les marges de conception proposées, la courbe d'efficacité des barres de contrôle était compatible avec le pilotage du cœur. Les publications antérieures étudient ce point de conception de manière simplifiée.  It has been verified that, in the proposed design margins, the efficiency curve of the control rods is compatible with the control of the core. Previous publications study this design point in a simplified way.
L'intérêt du cœur, objet de l'invention, en particulier du cœur 2, repose avant tout sur un effet amplificateur, résultant de l'association de caractéristiques individuelles qui réduisent l'effet de vidange, caractéristiques qui avaient été présentées de manière isolée dans l'art antérieur.  The interest of the core object of the invention, in particular the core 2, is based primarily on an amplifying effect, resulting from the combination of individual characteristics that reduce the draining effect, characteristics that had been presented in isolation in the prior art.
Le cœur, objet de l'invention, en particulier le cœur 2, les réunit dans un agencement bien précis. Cela permet de corréler leurs avantages respectifs de façon conséquente et amplifiée.  The heart, object of the invention, in particular the heart 2, brings them together in a very precise arrangement. This makes it possible to correlate their respective advantages in a consistent and amplified way.
L'effet obtenu (le gain sur l'effet de vidange) est près de deux fois supérieur à l'effet escompté en sommant les différents effets pris individuellement .  The effect obtained (the gain on the emptying effect) is nearly twice the expected effect by summing up the different effects taken individually.
En particulier, la géométrie de type « creuset » (HZ1/HZ2<1 c'est-à-dire HZKHZ2) répond bien aux objectifs visés, à savoir la réduction de l'effet de vidange, la possibilité de piloter le cœur et l'optimisation du diamètre du cœur. Les gains obtenus ont été évalués pour la situation la plus pénalisante (fin de cycle) . En plus du gain direct sur l'effet de vidange, à savoir un passage de 5$ à -0,5$, d'autres gains ont été mis en évidence : In particular, the "crucible" type geometry (HZ1 / HZ2 <1, that is to say HZKHZ2) meets the desired objectives, namely the reduction of the draining effect, the possibility of controlling the heart and the optimization of the diameter of the heart. The gains obtained were evaluated for the most penalizing situation (end of cycle). In addition to the direct gain on the drain effect, namely a change from $ 5 to $ -0.5, other gains have been highlighted:
des gains lors de transitoires accidentels :  gains during accidental spikes:
• gains sur les températures du sodium lors d'accidents de perte de débit primaire,  • gains in sodium temperatures during primary rate loss accidents,
• gains sur les températures d' étouffement du cœur, et  • gains in heart choking temperatures, and
• marges sur les temps avant la perte de l'intégrité des structures, lors des transitoires de type perte de source froide (ULOHS pour Unprotected Loss of Heat Sink, ULOSSP pour Unprotected Loss of Station Service Power) ,  • margins on the times before the loss of the integrity of the structures, during transients of cold loss type (ULOHS for Unprotected Loss of Heat Sink, ULOSSP for Unprotected Loss of Station Service Power),
des gains sur le comportement du combustible, dus à un historique de puissance linéique maximale décroissant,  gains in fuel behavior due to a decreasing maximum linear power history,
des gains potentiels en ce qui concerne la corrosion des gaines des aiguilles, et  potential gains in the corrosion of needle sheaths, and
la possibilité d'avoir une seule teneur en matière fissile pour l'ensemble du cœur, ce qui peut compenser la légère complexification du processus de fabrication, lié à la présence de la plaque fertile interne (zone 14) .  the possibility of having a single fissile material content for the whole heart, which can compensate for the slight complexity of the manufacturing process, linked to the presence of the internal fertile plate (zone 14).
Enfin, on peut noter qu'un cœur conforme à l'invention s'inscrit dans les critères que l'on vise pour la quatrième génération de réacteurs.  Finally, it can be noted that a core according to the invention is part of the criteria that is targeted for the fourth generation of reactors.
Afin de confirmer les résultats mentionnés ci-dessus, plusieurs études ont été menées : Plusieurs calculs du cœur et de l'effet de vidange ont été menés de façon indépendante, avec le code de calcul ERANOS qui utilise des schémas de calcul différents, et ont confirmé les résultats (vérification croisée) . In order to confirm the results mentioned above, several studies have been conducted: Several calculations of the core and the emptying effect were carried out independently, with the ERANOS calculation code which uses different calculation schemes, and confirmed the results (cross-checking).
Des calculs ont été réalisés afin de s'assurer que les effets géométriques étaient bien prédits par ERANOS, qui est un code déterministe : les écarts absolus sur l'effet de vidange sont de l'ordre de 0,3$ et ne remettent pas en cause l'invention.  Calculations were made to ensure that the geometric effects were well predicted by ERANOS, which is a deterministic code: the absolute deviations on the emptying effect are of the order of $ 0.3 and do not reset cause the invention.
En outre, plusieurs expériences intégrales avaient été réalisées, par le passé, sur les différentes caractéristiques individuelles, utilisables dans un coeur conforme à l'invention.  In addition, several integral experiments had been carried out in the past on the different individual characteristics that can be used in a core according to the invention.
Deux de ces expériences portaient sur les cœurs hétérogènes axiaux (composition des aiguilles différentes selon l'axe z) alors qu'une autre expérience étudiait l'effet de vidange dans des assemblages comportant un plénum.  Two of these experiments focused on axially heterogeneous cores (z-axis composition of different needles) while another experiment investigated the emptying effect in assemblies with a plenum.
Et une expérience d' irradiation a montré que la plaque fertile interne (zone 14) limitait la corrosion des gaines, ce qui permet d'augmenter le taux de combustion.  And an irradiation experiment showed that the internal fertile plate (zone 14) limited the corrosion of the sheaths, which makes it possible to increase the rate of combustion.
L'optimisation géométrique des différents rapports de hauteurs et de rayons, mentionnés plus haut, permet de maximiser le niveau et le gradient de flux à l'interface du milieu fissile supérieur, de la zone interne et du plénum.  The geometric optimization of the different heights and rays ratios, mentioned above, makes it possible to maximize the level and the flux gradient at the interface of the upper fissile medium, the internal zone and the plenum.
Grâce à cet agencement, le niveau du flux en cet interface est amplifié d'environ 30% par rapport à un cœur homogène de même puissance. Les fuites, dans le cas d'une situation de vidange, sont donc augmentées de façon très conséquente . With this arrangement, the flow level in this interface is amplified by about 30% compared to a homogeneous core of the same power. Leaks, in the case of a situation of emptying, are therefore increased very substantially.
Les fuites axiales vers le plénum, et donc l'effet de vidange, sont directement dépendants de l'épaisseur de la plaque fertile, de sa position axiale, de sa longueur radiale, ainsi que de la hauteur du creuset.  Axial leakage to the plenum, and thus the draining effect, is directly dependent on the thickness of the fertile plate, its axial position, its radial length, and the height of the crucible.
Afin de quantifier les gains, on a réalisé une comparaison entre un cœur de 2400 MWth, de configuration standard (cœur homogène) , et un cœur de même puissance, conforme à l'invention.  In order to quantify the gains, a comparison was made between a core of 2400 MWth, of standard configuration (homogeneous core), and a core of the same power, in accordance with the invention.
Le cœur homogène 24, de configuration standard, est schématiquement et partiellement représenté sur la figure 2. Il présente une symétrie cylindrique autour de l'axe z.  The homogeneous core 24, of standard configuration, is schematically and partially shown in Figure 2. It has a cylindrical symmetry about the z axis.
Il comporte des zones fissiles interne 26 et externe 28 entre deux zones fertiles 30 et 32. La zone 26 et la zone 28 sont faites de matériaux fissiles différents l'un de l'autre.  It has internal 26 and outer 28 fissile zones between two fertile zones 30 and 32. The zone 26 and the zone 28 are made of different fissile materials from each other.
En outre, comme on le voit, une zone 33 en matériau neutrophage est prévue au-dessus de la zone 30, une zone 34 en matériau réflecteur est prévue en dessous de la zone 32, et l'ensemble du cœur est I entouré d'un matériau réflecteur 35.  In addition, as can be seen, a zone 33 of neutron-absorbing material is provided above the zone 30, a zone 34 made of reflective material is provided below the zone 32, and the entire core is surrounded by reflective material 35.
Une modélisation en trois dimensions a été effectuée ; dans celle-ci, chaque assemblage était fondé sur un réseau d'aiguilles hexagonal. Le caloporteur était du sodium, et le combustible utilisé de l'oxyde de plutonium et d'uranium (dans des aiguilles pourvues d'une gaine métallique) . Le code de calcul utilisé était ERANOS, code de référence actuel pour les réacteurs rapides refroidis au sodium. Three-dimensional modeling has been performed; in this one, each assembly was based on a network of hexagonal needles. The coolant was sodium, and the fuel used plutonium oxide and uranium (in needles provided with a metal sheath). The code of The calculation used was ERANOS, the current reference code for sodium cooled fast reactors.
Le tableau ci-dessous présente les valeurs de vidange pour les deux cœurs ; il utilise les paramètres suivants :  The table below shows the emptying values for both cores; it uses the following parameters:
zone neutrophage 8 en B4C de 70 cm d'épaisseur ; HFI> = 32,5 cm ; HFE* = 25 cm ; HFK = 22,5 cm ; HFE< = 30 cm ; HZ1 = 80 cm ; RZ1 = 1, 9 m ; RC = 2, 3 m ; HZ2 = 1 m. Neutrophage zone 8 in B 4 C 70 cm thick; HFI> = 32.5 cm; HFE * = 25 cm; HFK = 22.5 cm; HFE <= 30 cm; HZ1 = 80 cm; RZ1 = 1.9 m; RC = 2.3 m; HZ2 = 1 m.
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Le gain sur cette configuration est supérieur à 5 $ et entraîne, pour le cœur de l'invention, un effet de vidange global négatif, tout à fait conforme aux résultats escomptés. The gain on this configuration is greater than $ 5 and entails, for the heart of the invention, a negative overall drain effect, entirely consistent with the expected results.
L'ensemble des vérifications pour ce cas précis ont été réalisées par des calculs de neutronique, des calculs de transitoires et des calculs de thermique pour le combustible.  All the verifications for this specific case were made by neutron calculations, transient calculations and thermal calculations for the fuel.
Ces calculs ont permis de vérifier le bon comportement du cœur et d'en évaluer les gains potentiels .  These calculations made it possible to check the good behavior of the heart and to evaluate the potential gains.
La figure 3 est une vue schématique et partielle d'un autre mode de réalisation particulier de 1' invention . Comme on le voit, l'exemple de la figure 3 diffère simplement de celui de la figure 1 par le fait que, dans le coeur de la figure 3, la zone intermédiaire de matériau fertile 14 s'étend aussi dans la zone externe 6 du coeur 2 et donc à travers un matériau fissile. Figure 3 is a schematic and partial view of another particular embodiment of the invention. As can be seen, the example of FIG. 3 simply differs from that of FIG. 1 in that, in the heart of FIG. 3, the intermediate zone of fertile material 14 also extends into the outer zone 6 of the heart 2 and thus through a fissile material.
La figure 4 est une vue schématique et partielle d'un autre mode de réalisation particulier de 1 ' invention .  Figure 4 is a schematic and partial view of another particular embodiment of the invention.
Comme on le voit, l'exemple de la figure 4 diffère simplement de celui de la figure 3 par le fait que, dans le coeur de la figure 4, HZ1 et HZ2 sont égaux de sorte que HPl et HP2 le sont également.  As can be seen, the example of FIG. 4 differs simply from that of FIG. 3 in that, in the core of FIG. 4, HZ1 and HZ2 are equal, so that HP1 and HP2 are also equal.
Selon un autre mode de réalisation particulier non représenté, HZ1 et HZ2 sont égaux mais la zone intermédiaire de matériau fertile ne s'étend que dans la zone interne 4 du cœur 2.  According to another particular embodiment not shown, HZ1 and HZ2 are equal but the intermediate zone of fertile material extends only in the inner zone 4 of the core 2.

Claims

REVENDICATIONS
1. Cœur (2) de réacteur à neutrons rapides, refroidi par un métal liquide, comprenant, en allant de haut en bas du cœur (2) : 1. Heart (2) fast neutron reactor, cooled by a liquid metal, comprising, going from top to bottom of the heart (2):
- une zone supérieure de matériau fissile an upper zone of fissile material
(12) , (12),
- une zone intermédiaire de matériau fertile (14), et  an intermediate zone of fertile material (14), and
- une zone inférieure de matériau fissile a lower zone of fissile material
(16) , (16),
dans lequel le plan médian horizontal (PI) de la zone intermédiaire de matériau fertile (14) est situé au dessous du plan médian horizontal (P2) de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile (12), la zone intermédiaire de matériau fertile (14) et la zone inférieure de matériau fissile (16), et dans lequel le rapport R de la hauteur de la zone intermédiaire de matériau fertile (14) à la hauteur de l'ensemble formé par la zone supérieure de matériau fissile (12), la zone intermédiaire de matériau fertile (14) et la zone inférieure de matériau fissile (16) est dans l'intervalle allant de 0,25 à 0,40,  wherein the horizontal median plane (PI) of the intermediate zone of fertile material (14) is located below the horizontal median plane (P2) of the assembly formed by the upper zone of fissile material (12), the intermediate zone of fertile material (14) and the lower zone of fissile material (16), and wherein the ratio R of the height of the intermediate zone of fertile material (14) to the height of the assembly formed by the upper zone of fissile material (12), the intermediate zone of fertile material (14) and the lower zone of fissile material (16) is in the range of 0.25 to 0.40,
caractérisé en ce qu' il comprend en outre une zone absorbante supérieure (8), faite d'un matériau neutrophage, et, sous la zone absorbante supérieure, une zone de plénum de métal liquide (10), la zone supérieure de matériau fissile étant sous la zone de plénum de métal liquide. characterized in that it further comprises an upper absorbent zone (8), made of a neutron absorbing material, and, beneath the upper absorbing zone, a liquid metal plenum zone (10), the upper zone of fissile material being under the liquid metal plenum zone.
2. Cœur selon la revendication 1, dans lequel le rapport R est dans l'intervalle allant de 0,25 à 0,35. The heart according to claim 1, wherein the ratio R is in the range of 0.25 to 0.35.
3. Cœur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant en outre une zone inférieure de matériau fertile (18), située sous la zone inférieure de matériau fissile (16) .  3. Heart according to any one of claims 1 and 2, further comprising a lower zone of fertile material (18), located under the lower zone of fissile material (16).
4. Cœur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, radialement, une zone interne (4), de hauteur HZ1, et une zone externe (6), de hauteur HZ2, dans lequel la zone intermédiaire de matériau fertile (14) s'étend radialement au moins dans la zone interne (4) tandis que la zone de plénum de métal liquide (10) et la zone inférieure de matériau fertile (18) s'étendent radialement dans la zone interne (4) et la zone externe (6) . 4. Heart according to any one of claims 1 to 3, comprising, radially, an inner zone (4), of height HZ1, and an outer zone (6), of height HZ2, in which the intermediate zone of fertile material ( 14) extends radially at least in the inner zone (4) while the liquid metal plenum zone (10) and the lower zone of fertile material (18) extend radially in the inner zone (4) and the external area (6).
5. Cœur selon la revendication 4, dans lequel le rapport HZ1/HZ2 est dans l'intervalle allant de 0,6 à 1. Heart according to claim 4, wherein the HZ1 / HZ2 ratio is in the range of 0.6 to 1.
6. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel le rapport HZ1/HZ2 est égal à 1. Heart according to any one of claims 4 and 5, wherein the ratio HZ1 / HZ2 is equal to 1.
7. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel le rapport HZ1/HZ2 est inférieur à 1. Heart according to any one of claims 4 and 5, wherein the ratio HZ1 / HZ2 is less than 1.
8. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le rapport HFI>/HZ1 est dans l'intervalle allant de 0,3 à 0,5, où HFI> représente la hauteur de la zone supérieure de matériau fissile (12) de la zone interne. Heart according to any one of claims 4 to 7, wherein the ratio HFI> / HZ1 is in the range of 0.3 to 0.5, where HFI> represents the height of the upper zone of fissile material (12) of the inner zone.
9. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel la zone interne (4) du cœur (2) forme un volume qui est délimité par un premier cylindre à base polygonale dont la génératrice est verticale, et la zone externe (6) du cœur (2) forme un autre volume qui est délimité, intérieurement, par ce premier cylindre et, extérieurement, par un deuxième cylindre à base polygonale dont la génératrice est parallèle à celle du premier cylindre. Heart according to any one of claims 4 to 8, wherein the inner zone (4) of the heart (2) forms a volume which is delimited by a first cylinder with a polygonal base whose generator is vertical, and the external zone. (6) of the core (2) forms another volume which is delimited, internally, by the first cylinder and externally by a second polygonal base cylinder whose generator is parallel to that of the first cylinder.
10. Cœur selon la revendication 9, dans lequel le rapport RZ1/RC est supérieur ou égal à 0,75, où RZ1 représente le rayon moyen de la zone interne (4) et RC le rayon externe moyen de la zone externe (6) . Heart according to claim 9, wherein the ratio RZ1 / RC is greater than or equal to 0.75, where RZ1 represents the mean radius of the internal zone (4) and RC the mean external radius of the external zone (6). .
11. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, dans lequel la hauteur de la zone de plénum de métal liquide (10) dans la zone interne (4) est au moins égale à 20 cm. The heart according to any one of claims 4 to 10, wherein the height of the liquid metal plenum zone (10) in the inner zone (4) is at least 20 cm.
12. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, dans lequel la hauteur de la zone de plénum de métal liquide (10) dans la zone externe (6) est au moins égale à 20 cm. Heart according to any one of claims 4 to 10, wherein the height of the liquid metal plenum zone (10) in the outer zone (6) is at least 20 cm.
13. Cœur selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, dans lequel la zone intermédiaire de matériau fertile (14) s'étend en outre dans la zone externe (6) . The heart according to any one of claims 4 to 12, wherein the intermediate zone of fertile material (14) further extends into the outer zone (6).
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