FR2522868A1 - CASTLE FOR TRANSPORT OF NUCLEAR FUEL - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CHATEAUX DE TRANSPORT DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE. LE CORPS 2 D'UN CHATEAU QUI A NORMALEMENT DES AILETTES 10, EST ENTOURE PAR UN DISPOSITIF 12 FORMANT PAR EXEMPLE UN BLINDAGE ET AYANT DES AILETTES 13 DIRIGEES VERS L'INTERIEUR ET IMBRIQUEES AVEC LES AILETTES 10 DU CORPS. CE DISPOSITIF D'ENVELOPPEMENT EST AMOVIBLE. DE CETTE MANIERE, LES AILETTES DU CHATEAU PEUVENT ETRE ESPACEES ET SONT DONC PLUS FACILES A REALISER. APPLICATION AU TRANSPORT DES COMBUSTIBLES NUCLEAIRES.THE INVENTION CONCERNS NUCLEAR FUEL TRANSPORT CASTLES. THE BODY 2 OF A CASTLE WHICH NORMALLY HAS FINS 10, IS SURROUNDED BY A DEVICE 12 FORMING FOR EXAMPLE A SHIELDING AND HAVING THE FINS 13 DIRECTED INTO THE INTERIOR AND IMBRICATED WITH THE FINS 10 OF THE BODY. THIS WRAPPING DEVICE IS REMOVABLE. IN THIS WAY, THE FINS OF THE CHATEAU CAN BE SPACED OUT AND ARE THEREFORE EASIER TO MAKE. APPLICATION TO THE TRANSPORT OF NUCLEAR FUELS.

Description

La présente invention concerne les châteaux deThe present invention relates to castles of

transport de combustibles nucléaires.  nuclear fuel transportation.

Il est nécessaire que la chaleur dégagée par la  It is necessary that the heat released by the

désintégration radioactive des produits de fission as-  radioactive decay of the fission products

sociés aux éléments irradiés de combustibles nucléaires transportés dans un château de transport de combustible  associated with the irradiated elements of nuclear fuels transported in a fuel transport

nucléaire, se dégage La dissipation thermique par convec-  nuclear energy, is released The heat dissipation by convection

tion peut être accrue par augmentation de la surface ef-  may be increased by increasing the surface area

ficace d'échange du château de transport, par exemple par addition d'ailettes En principe, la transmission de la  exchange of the transport castle, for example by the addition of fins In principle, the transmission of the

chaleur est accrue lorsque le nombre d'ailettes, leur lon-  heat is increased when the number of fins, their lon-

gueur et leur épaisseur sont accrus, mais, en pratique on doit optimiser les réalisationsafin que le poids et/ou le  and their thickness are increased, but in practice we must optimize the achievements so that the weight and / or

coût soient réduits De tels perfectionnements sont en géné-  These improvements are generally

ral appliqués à des châteaux de grandes dimensions destinés au transport de combustibles nucléàires irradiés Il faut  applied to large castles for the transport of irradiated nuclear fuels

non seulement que la chaleur de désintégration soit dissi-  not only that the heat of disintegration is dissipated

pée par convection naturelle et rayonnement mais aussi que les effets nuisibles d'un essai d'incendie extérieur soient minimaux Le brevet britannique NO 2 060 466 A décrit une  natural convection and radiation but also that the detrimental effects of an external fire test are minimal. British Patent No. 2,060,466 A discloses a

ailette blindée.armored fin.

Malheureusement, tous les procédés d'améliora-  Unfortunately, all the processes for improving

tion de la dissipation de chaleur par convection naturelle  heat dissipation by natural convection

augmentent le poids et/ou augmentent les dimensions globa-  increase the weight and / or increase the overall

les En conséquence, lorsque ces paramètres sont limités,  Consequently, when these parameters are limited,

la marge d'amélioration est aussi limitée De plus, le rap-  margin of improvement is also limited. Moreover, the report

prochement des ailettes augmente les difficultés de leur fixation par soudage puisque des soudures réalisées des  of the fins increases the difficulties of fixing them by welding since welds made

deux côtés du pied des ailettes sont cachées par les ailet-  two sides of the foot of the wings are hidden by the

tes adjacentes.adjacent ones.

L'invention concerne un château perfectionné de  The invention relates to an improved castle of

transport de combustible nucléaire.  nuclear fuel transportation.

Un château de transport de combustible nucléaire  A nuclear fuel transportation castle

selon l'invention comprend un dispositif amovible d'envelop-  according to the invention comprises a removable device of envelop-

pement du château, ce dispositif portant un certain nombre  the castle, this device carrying a number

d'ailettes de transmission de chaleur dirigées vers l'inté-  heat transfer fins directed to the interior.

rieur.laughing.

Le dispositif d'enveloppement peut être consti-  The wrapping device may be

tué par un blindage Dans une variante, il peut être sous  killed by armor In a variant, it may be under

forme d'un bâti ouvert.form of an open frame.

Il est avantageux que les ailettes dirigées vers l'intérieur ne soient pas fixées à la surface du château. De préférence, les ailettes dirigées vers l'intérieur sont imbriquées avec des ailettes de transmission de chaleur fixées au corps du château Il est aussi avantageux que les ailettes dirigées vers l'intérieur présentent des  It is advantageous that the fins directed inwardly are not fixed to the surface of the castle. Preferably, the inwardly directed fins are nested with heat transfer fins attached to the castle body. It is also advantageous for the inwardly directed fins to have

interruptions qui augmentent le refroidissement par convection.  interrupts that increase convection cooling.

Les ailettes dirigées vers l'intérieur, appelées dans la-suite du présent mémoire "ailettes de blindage" ont pour rôle d'intercepter le rayonnement des faces des ailettes principales portées par le château, ce rayonnement étant  The inwardly directed fins, hereinafter referred to as "shielding fins", are intended to intercept the radiation of the faces of the main fins carried by the castle, this radiation being

absorbé en leur absence par une ailette principale analogue.  absorbed in their absence by a similar main wing.

Ainsi, le rayonnement absorbé par l'ailette de blindage  Thus, the radiation absorbed by the shielding vane

peut être transmis par convection par les faces de l'ailet-  can be transmitted by convection through the faces of the

te de blindage La surface de convection est accrue en conséquence sans que les caractéristiques de rayonnement 2 O soient sérieusement affectées L'invention met aussi en oeuvre un dispositif d'enveloppement de châteaux de transport  The convection surface is increased accordingly without the radiation characteristics being seriously affected. The invention also uses a transport casing wrapping device.

de combustibles nucléaires ayant des ailettes de transmis-  nuclear fuels with transmission fins

sion de chaleur, dirigées vers l'intérieur.  heat, directed inwards.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-  Other features and advantages of the

vention ressortiront mieux de la description qui va sui-  come out better from the following description.

vre de deux modes de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels  two embodiments, with reference to the accompanying drawings in which

la figure 1 est une perspective d'un château cy-  Figure 1 is a perspective of a castle

lindrique de transport de combustible nucléaire; la figure la est une perspective avec des parties arrachées et agrandies d'un détail du château de la figure 1;  nuclear fuel transportation lindrique; Figure la is a perspective with torn and enlarged portions of a detail of the castle of Figure 1;

la figure 2 est une perspective d'un château rec-  Figure 2 is a perspective of a castle

tangulaire de transport de combustible nucléaire la figure 2 a est une perspective agrandie avec des parties arrachées d'un détail du château de la figure 2; et les figures 3 a, 3 b et 3 c représentent chacune  Fig. 2a is an enlarged perspective with torn portions of a detail of the castle of Fig. 2; and Figures 3a, 3b and 3c show each

une configuration d'ailettes, en perspective ou en coupe.  a configuration of fins, in perspective or in section.

On se réfère d'abord à la figure 1 qui représen-  Reference is first made to FIG.

te un château cylindrique de transport de combustible  a cylindrical fuel transport castle

nucléaire destiné à être maintenu en position sensible-  intended to be maintained in a sensitive position

ment horizontale et portant la référence générale 1 Le château 1 comporte un corps 2, des pieds 3 de support et des tourillons 4, 5, 6 et 7 de levage D'autres tourillons de levage (non représentés) sont disposés à l'opposé de ces premiers tourillons Un dispositif 8 d'absorption de chocs est monté à une première extrémité du château Le  The castle 1 has a body 2, supporting feet 3 and lifting journals 4, 5, 6 and 7. Other lifting journals (not shown) are arranged opposite to each other. these first pins A shock absorbing device 8 is mounted at a first end of the castle.

corps 2 porte des ailettes 10 qui apparaissent plus claire-  body 2 carries fins 10 which appear brighter

ment sur la figure la Un blindage 12 est disposé autour  1 shield is placed around

du château, et il porte des ailettes 13 dirigées vers l'in-  the castle, and he wears fins 13 directed towards the

térieur et qui sont imbriquées avec les ailettes 10 du  inside and which are nested with the fins 10 of the

corps 2.body 2.

On se réfère maintenant à la figure 2 sur la-  Reference is now made to Figure 2 on

quelle les références identiques à celles de la figure 1 désignent des éléments analogues La figure 2 a indique que l'arrangement des ailettes est analogue à celui du château de la figure 1 Evidemment, les ailettes fixées au château de la figure 2 ont une forme rectangulaire alors que celles  which references identical to those of Figure 1 designate similar elements Figure 2 a indicates that the arrangement of the fins is similar to that of the castle of Figure 1 Obviously, the fins attached to the castle of Figure 2 have a rectangular shape while those

qui sont fixées au château de la figure 1 ont une forme an-  which are attached to the castle of Figure 1 have an

nulaire La même considération s'applique aux ailettes fixées  The same consideration applies to fixed fins

aux capots des figures 2 et 1 respectivement.  to the hoods of Figures 2 and 1 respectively.

On considère maintenant la figure 3 a sur laquelle les références identiques à celles des figures 1 et 2  We now consider Figure 3a on which the references identical to those of Figures 1 and 2

désignent des éléments analogues La figure 3 a est un exem-  designate similar elements Figure 3a is an example

ple représentatif illustrant les problèmes qui peuvent se poser lors du soudage d'ailettes sur un château, lorsque  represent representative of the problems that can arise when welding fins on a castle, when

les ailettes sont très rapprochées des unes des autres.  the fins are very close to each other.

Sur la figure 3 a, les soudures portent la référence générale Lorsque ces soudures 15 doivent être réalisées, l'angle disponible pour l'appareillage de soudage est repéré par la référence a; en dehors de cet angle, l'outil vient cogner une ailette adjacente La figure 3 b représente des ailettes ayant un plus grand espacement On note sur cette  In FIG. 3a, the welds bear the general reference. When these welds 15 must be made, the available angle for the welding apparatus is indicated by the reference a; outside this angle, the tool hits an adjacent fin. Figure 3b shows fins with a larger spacing.

figure que l'angle 5 disponible est plus grand En consé-  Figure 5 shows that the available angle is larger.

quence, le soudage des ailettes 10 sur le corps 2 du château  quence, the welding of the fins 10 on the body 2 of the castle

est facilité.is easy.

La figure 3 c représente les trajets de transfert  Figure 3c shows the transfer paths

de chaleur par rayonnement entre les ailettes 10 (les ai-  radiation heat between the fins 10 (the

lettes du corps du château) et les ailettes 13 (les ailet-  the body of the castle) and the fins 13 (the

tes du blindage) Les trajets de transfert de chaleur par rayonnement sont repérés par les flèches 20 Le courant  shielding) Radiation heat transfer paths are indicated by the arrows 20 The current

d'air normal de convection est parallèle aux plans des ai-  of normal convection air is parallel to the planes of the

lettes, et est perpendiculaire à la figure Un trajet de refroidissement du château par l'air de convection, lorsque les plans des ailettes sont horizontaux, est indiqué par la référence 21 On note que, dans cette position, le trajet de refroidissement est imbriqué entre les ailettes 10 du  Letters, and is perpendicular to the figure A cooling path of the castle by the convection air, when the planes of the fins are horizontal, is indicated by the reference 21 It is noted that in this position, the cooling path is nested between the fins 10 of

château et les ailettes 13 du blindage En outre, des inter-  the castle and the fins 13 of the armor In addition, inter-

ruptions constituées par des trous ou ruptures 25 peuvent être formées dans les ailettes du capot afin que le passage de l'air soit facilité et accroisse le refroidissement par  ruptures formed by holes or breaks can be formed in the hood fins so that the passage of air is facilitated and increases cooling by

convection Un ventilateur de refroidissement (non repré-  convection A cooling fan (not shown)

senté) peut être utilisé en coopération avec cette aération  can be used in cooperation with this ventilation

par les trous ou ruptures.through holes or breaks.

La description qui précède montre que la surface  The above description shows that the surface

efficace de convection est accrue sans une réduction impor-  effective convection is increased without significant reduction

tante de la surface rayonnante, surtout lorsqu'un blindage  aunt of the radiant surface, especially when shielding

est disposé pour des raisons de protection contre l'incen-  is arranged for reasons of protection against

die ou autres Lorsqu'un blindage n'est pas par ailleurs nécessaire, les ailettes dirigées vers l'intérieur peuvent  die or others When shielding is not otherwise required, the inward fins may

être montées suivant un arrangement formant un bâti ouvert.  to be mounted in an arrangement forming an open frame.

Ces ailettes sont néanmoins imbriquées avec les ailettes  These fins are nevertheless nested with the fins

principales du château.main castle.

L'espacement des ailettes principales est accru, pour un débit donné de dissipation de chaleur, lors de la mise en oeuvre de l'invention, si bienque les châteaux  The spacing of the main fins is increased for a given rate of heat dissipation during the implementation of the invention, so that the castles

peuvent être construits plus commodément.  can be built more conveniently.

En outre, on peut utiliser des ailettes raccour-  In addition, short vanes can be used.

cies afin que les dimensions globales soient réduites pour une charge donnée de transfert de chaleur Les ailettes  so that overall dimensions are reduced for a given heat transfer load.

du capot, lorsqu'elles sont démontables avec le capot, ré-  when they are removable with the hood,

duisent le poids du château et facilitent l'accès pour le nettoyage et la décontamination étant donné le plus  the weight of the castle and facilitate access for cleaning and decontamination given the most

grand espacement des ailettes principales.  large spacing of the main fins.

Comme les ailettes du capot absorbent l'énergie rayonnante et dissipent de la chaleur par convection, il n'est pas nécessaire qu'elles soient formées d'une matière ayant un coefficient élevé de conductibilité thermique, bien que la surface doit posséder un coefficient élevé d'absorption thermique Les ailettes du capot peuvent être aussi minces que le permettent les critères de résistance mécanique et il n'est pas nécessaire qu'elles soient fixées en bon contact thermique avec le capot Le coût et le poids  Since hood fins absorb radiant energy and dissipate heat by convection, they do not need to be formed of a material having a high coefficient of thermal conductivity, although the surface must have a high coefficient The hood fins can be as thin as the mechanical strength criteria allow and they do not have to be fixed in good thermal contact with the hood. Cost and weight

d'une ailette de capot peuvent donc être notablement infé-  hood fin can therefore be significantly lower than

rieurs à ceux d'une ailette fixée au corps principal.  with those of a wing attached to the main body.

Il reste de l'espace entre les extrémités des  There is space between the ends of the

ailettes du capot et le corps, et entre les ailettes prin-  hood fins and body, and between the main fins

cipales et le capot, afin que de l'air puisse circuler lors-  the hood so that air can circulate when

que, intempestivement ou volontairement, les ailettes doi-  that, inadvertently or voluntarily, the fins must

vent fonctionner en position horizontale Ainsi, un château cylindrique ayant des ailettes radiales est normalement transporté et stocké en position horizontale, mais il peut être soulevé ou stocké en position verticale Les ailettes du capot sont aussi destinées à guider le courant de gaz  In this way, a cylindrical castle with radial fins is normally transported and stored in a horizontal position, but can be lifted or stored in a vertical position. The hood fins are also intended to guide the flow of gas.

de convection dans les cavités formées entre les ailettes.  convection in the cavities formed between the fins.

Un mélange turbulent dans la cavité peut être utilisé afin  A turbulent mixture in the cavity can be used to

que la chaleur soit extraite par convection.  that the heat is extracted by convection.

Lorsqu'une protection contre l'incendie n'est pas indispensable, les capots peuvent être remplacés par un bâti ouvert, comme indiqué précédemment, permettant un échange radiatif supplémentaire avec l'atmosphère externe et l'entraînement d'air extérieur de refroidissement En l'absence d'un capot, les ailettes auxiliaires constituent une mesure de protection contre l'incendie puisque (i) elles peuvent être non conductrices, (ii) elles peuvent être absorbantes de la chaleur par utilisation d'un matériau consommable,; (iii) le plus faible espacement des ailettes réduit  Where fire protection is not essential, the covers may be replaced by an open frame, as previously indicated, allowing additional radiative exchange with the external atmosphere and the external cooling air entrainment. the absence of a hood, the auxiliary fins constitute a fire protection measure since (i) they can be non-conductive, (ii) they can be heat absorbing by using a consumable material ,; (iii) the smaller spacing of the fins reduces

le rayonnement direct vers la surface princi-  direct radiation to the main surface

pale du corps,body's pale,

(iv) les petites cavités formées entre les ailet-  (iv) the small cavities formed between the

tes favorisent l'extinction des flammes et réduisent la source de rayonnement, et (v) le faible espacement des ailettes a tendance à réduire au minimum le mélange turbulent dans la cavité et en conséquence, l'échange par convection avec le corps principale et  they promote the extinction of the flames and reduce the source of radiation, and (v) the small spacing of the fins tends to minimize turbulent mixing in the cavity and as a consequence, the convective exchange with the main body and

ces ailettes.these fins.

Un arrangement formant un bâti ouvert peut être réalisé sous forme de dispositifs et vents profilés guidant l'air dans la cavité des ailettes, si bien que le courant  An arrangement forming an open frame can be realized as shaped devices and winds guiding the air in the cavity of the fins, so that the current

d'air de refroidissement est accentué.  cooling air is accentuated.

RE VENDI CATIONSRE VENDI CATIONS

1 Château de transport de combustible nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif amovible d'enveloppement du château, ce dispositif d'enveloppement ( 12) portant un certain nombre d'ailettes ( 13) de transfert  1 nuclear fuel transport castle, characterized in that it comprises a removable device for wrapping the castle, this wrapping device (12) carrying a number of fins (13) transfer

de chaleur, dirigées vers l'intérieur.  heat, directed inward.

2 Château selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'enveloppement ( 12) est constitué  2 castle according to claim 1, characterized in that the wrapping device (12) is constituted

par un blindage.by a shield.

3 Château selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d'enveloppement ( 12) est constitué  3 Castle according to claim 1 characterized in that the wrapping device (12) is constituted

par un bâti ouvert.by an open frame.

4 Château selon l'une quelconque des revendications  Castle according to any one of the claims

précédentes, caractérisé en ce que les ailettes dirigées vers l'intérieur ( 13) sont imbriquées avec des ailettes  previous, characterized in that the inwardly directed fins (13) are nested with fins

( 10) de transfert de chaleur fixées au corps du château.  (10) heat transfer attached to the body of the castle.

Château selon l'une quelconque des revendications  Castle according to any one of the claims

précédentes, caractérisé en ce que des interruptions ( 25)  preceding, characterized in that interruptions (25)

sont formées dans les ailettes dirigées vers l'intérieur ( 13).  are formed in the inwardly directed fins (13).

6 Dispositif d'enveloppement destiné à un château de transport de combustible nucléaire, caractérisé en ce qu'il comporte des ailettes ( 13) de transfert de chaleur, dirigées  6 wrapping device for a nuclear fuel transport castle, characterized in that it comprises fins (13) for heat transfer, directed

vers l'intérieur.towards the inside.