FR2917531A1 - Ensemble d'araignee de barres de commande d'un reacteur nucleaire. - Google Patents

Abstract

Liaison d'ensemble d'araignée de barres de commande entre un bras de raccordement (48) et une barre de commande. Un bouchon d'extrémité supérieur (78) de la barre de commande est fixé à l'alésage intérieur (80) du bras de raccordement (48) creux, par un filetage correspondant, tournant soit à droite soit à gauche et établissant le contact entre la paroi intérieure de l'alésage (80) et la circonférence de la barre de commande. L'extrémité supérieure de la barre de commande est maintenue par un deuxième mécanisme d'assemblage (68) doté du filetage complémentaire, tournant soit à gauche soit à droite. Le deuxième mécanisme d'assemblage (68) est ancré sur le bras de raccordement (48) ou le bouchon d'extrémité supérieur (78), ou aux deux, pour immobiliser la liaison.

Description

B08-1120FR 1 Au nom de : WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY LLC Ensemble

d'araignée de barres de commande d'un réacteur nucléaire Invention de : MCCARTY Jeffrey SPARROW James Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 16 avril 2007 sous le n 11/735.612 Ensemble d'araignée de barres de commande d'un réacteur nucléaire

L'invention concerne d'une manière générale des réacteurs nucléaires et en particulier un ensemble d'araignée de barres de commande comprenant des systèmes de fixation solides pour relier les barres de commande à la structure d'araignée. Dans un réacteur nucléaire classique, par exemple un réacteur à eau sous pression (PWR), le coeur du réacteur comprend un grand nombre d'assemblages combustibles. Chaque assemblage se compose d'un embout supérieur et d'un embout inférieur, entre lesquels une pluralité de tubes-guides allongés, espacés transversalement, s'étendent dans le sens longitudinal et sont fixés aux embouts par leurs extrémités opposées. Plusieurs grilles de support transversales sont espacées axialement le long des tubes-guides et fixées à ceux-ci. Une pluralité d'éléments ou crayons de combustible allongés, espacés les uns des autres et des tubes-guides dans le sens transversal, sont supportés par les grilles transversales, entre les embouts supérieur et inférieur. Les crayons de combustible contiennent chacun de la matière fissile et sont regroupés dans un réseau qui est organisé pour engendrer un flux de neutrons dans le coeur, qui soit suffisant pour favoriser un taux de fission nucléaire élevé et ainsi le dégagement d'une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur. Un caloporteur liquide est pompé vers le haut à travers le coeur, aux fins d'extraire une partie de la chaleur générée dans le coeur, pour produire du travail utile. Puisque le taux de génération de chaleur dans le coeur du réacteur est proportionnel au taux de fission nucléaire et que celui-ci est à son tour déterminé par le flux de neutrons dans le coeur, le contrôle de la génération de chaleur lors du démarrage du réacteur, pendant son fonctionnement et lors de son arrêt est effectué en faisant varier le flux de neutrons. En général, cela est réalisé par absorption des neutrons excédentaires en utilisant des barres de commande qui contiennent une matière absorbant les neutrons. Les tubes-guides constituent non seulement des éléments de construction de l'assemblage combustible mais forment également des canaux pour insérer les barres de commande absorbant les neutrons dans le coeur du réacteur. Le niveau du flux de neutrons, et donc la puissance calorifique du coeur, est normalement régulé par le mouvement des barres de commande qui entrent et sortent des tubes-guides.

Un agencement courant utilisant des barres de commande en association avec un assemblage combustible est divulgué dans le brevet américain n 4,326,919. Ce brevet montre un ensemble d'araignée de barres de commande qui comprend une pluralité de barres de commande et une structure d'araignée supportant les barres à leurs extrémités supérieures. La structure d'araignée est à son tour reliée à un mécanisme d'entraînement et de commande qui lève et abaisse les barres de commande verticalement (opération appelée "action de régulation") pour les faire entrer et sortir des tubes-guides de l'assemblage combustible. La construction classique de la barre de commande utilisée dans un tel agencement se présente sous la forme d'un tube de gainage métallique allongé, dans lequel est placée une matière absorbant les neutrons et qui comporte des bouchons à ses extrémités opposées pour enfermer la matière absorbante dans le tube. La structure d'araignée comprend typiquement une pluralité d'ailettes qui s'étendent dans la direction radiale et sont supportées par un moyeu central, en étant espacées sur la circonférence de celui-ci. Les ailettes sont des plaques métalliques planes qui sont posées sur chant et reliées par leurs extrémités intérieures au moyeu central. Des bras cylindriques de raccordement de barres de commande sont montés sur les ailettes et supportés par celles-ci, certaines des ailettes portant un seul bras de raccordement et d'autres portant une paire de bras espacés, associés à l'ailette.

Typiquement, le bouchon d'extrémité supérieur de chaque barre de commande a une extrémité extérieure filetée, qui peut être insérée dans un alésage de la partie inférieure d'un bras de la structure d'araignée et vissée dans un trou taraudé aménagé dans le bras, à l'extrémité intérieure de l'alésage. Le bouchon d'extrémité est ensuite bloqué ou verrouillé dans l'alésage par une clavette ou une broche insérée dans le côté du bras et du bouchon pour être ensuite soudée, comme le décrit de manière plus détaillée le brevet américain 4,855, 100. La conception actuelle a fonctionné relativement bien pendant plusieurs années, mais dans quelques cas, les barres de commande sont tombées pendant le fonctionnement du réacteur. La chute d'une barre constitue un événement tout à fait indésirable et peut avoir des conséquences importantes en termes de sûreté. Des analyses des causes fondamentales ont été effectuées pour ces incidents de chute de barres et ont déterminé que les barres tombaient suite à des insuffisances des propriétés antirotation de cette conception. Ces propriétés antirotation consistent en un trou, percé dans le bras et dans le prolongement du bouchon d'extrémité de la barre, et en une broche qui est installée et soudée pour empêcher la barre de se dévisser. Cette méthode présente plusieurs inconvénients. Premièrement, les taraudages du bras se situent en haut d'un trou borgne, ce qui signifie qu'une barbe de perçage ou une entaille dans le taraudage peut avoir pour conséquence que la liaison ne soit pas précontrainte de façon appropriée et soit éventuellement sujette à la fatigue et aux défaillances. Deuxièmement, l'assemblage est lent parce qu'il faut percer des trous pour chaque barre pendant l'assemblage. Troisièmement, les trous doivent être percés pour chaque barre avec une tolérance de profondeur serrée, de sorte que la broche soit en prise avec la paroi mince du bras. Si cette opération n'est pas exécutée correctement, la barre peut tourner et se dégager de l'ensemble (dans le passé, il y a eu des cas de chute de barres parce que le trou était percé trop profondément). Quatrièmement, la petite broche est difficile à manipuler. De plus, si la soudure de blocage n'est pas correcte pour l'une des barres, il y a un risque plus élevé de mise au rebut de l'ensemble.

Par conséquent, il est souhaitable de disposer d'une nouvelle conception, garantissant que la liaison filetée de la barre de commande est précontrainte de la manière prévue lors de la fabrication. D'autre part, une nouvelle conception est souhaitable pour garantir que la barre ne se sépare pas pendant le fonctionnement. En outre, une nouvelle conception est souhaitable pour améliorer la fabrication et réduire les coûts et le temps d'assemblage. Enfin, une nouvelle conception est souhaitable pour améliorer le contrôle de qualité et exclure le risque de déformation du raccord flexible de la barre pendant l'assemblage. L'invention propose un ensemble d'araignée de barres de commande, qui est conçu pour satisfaire aux exigences précitées. L'ensemble d'araignée de barres de commande de 1' invention utilise un système de fixation mécanique pour relier chaque barre de commande à la structure d'araignée. Ce système de fixation est simple et relativement facile à reconstituer. D'une manière générale, l'invention propose un ensemble de commande comprenant une structure d'araignée, au moins une barre de commande et un système de fixation pour fixer la barre de commande de manière séparable à la structure d'araignée. Le système de fixation comprend: (a) un bras de raccordement creux de la structure d'araignée, l'alésage du bras présentant une partie supérieure de diamètre réduit et un rebord tourné vers le bas, situé au niveau de la transition avec la partie supérieure de diamètre réduit; (b) un bouchon d'extrémité allongé de barre de commande, ayant une partie supérieure de diamètre réduit, une lèvre étant formée à la transition vers la partie de diamètre réduit, et un premier profil d'assemblage étant formé le long d'une portion supérieure de la partie de diamètre réduit, avec un contour de blocage tournant soit à droite soit à gauche, et un deuxième profil d'assemblage étant formé sur une partie intermédiaire du bouchon d'extrémité allongé, qui s'adapte avec un profil correspondant prévu sur la paroi intérieure du bras de raccordement et présentant le contour de blocage complémentaire, tournant soit à gauche soit à droite; (c) un moyen d'assemblage présentant un profil d'assemblage correspondant et s'accouplant avec au moins une partie du premier profil d'assemblage du bouchon d'extrémité supérieur, une fois que le bouchon a été inséré à travers le bras de raccordement, le deuxième profil d'assemblage est en prise avec le profil d'assemblage correspondant de la paroi intérieure du bras de raccordement, et le rebord, orienté vers le bas, du bras est en appui contre la lèvre du bouchon d'extrémité allongé de barre de commande; et (d) un moyen d'ancrage pour bloquer le moyen d'assemblage en rotation sur le bras de raccordement ou le bouchon d'extrémité supérieur, ou sur les deux, et pour compléter le système de fixation entre le bras de raccordement de la structure d'araignée et le bouchon d'extrémité supérieur de la barre de commande. Par conséquent, un mode de réalisation de l'invention propose un ensemble de commande comprenant une structure d'araignée, au moins une barre de commande et un système de fixation pour fixer la barre de commande de manière séparable à la structure d'araignée. Le système de fixation comprend: (a) un bras de raccordement creux de la structure d'araignée, l'alésage du bras présentant une partie supérieure de diamètre réduit et un rebord tourné vers le bas, situé au niveau de la transition vers la partie supérieure de diamètre réduit; (b) un bouchon d'extrémité allongé de barre de commande, ayant une partie supérieure de diamètre réduit, avec un premier profil d'assemblage, doté sur sa surface extérieure d'un contour de blocage tournant soit à droite soit à gauche, et un deuxième profil d'assemblage formé sur une partie intermédiaire du bouchon d'extrémité allongé, qui s'accouple avec un profil correspondant prévu sur la paroi intérieure du bras de raccordement et présentant le contour de blocage complémentaire, tournant soit à gauche soit à droite; (c) un moyen d'assemblage inséré sur au moins une partie du premier profil d'assemblage du bouchon d'extrémité supérieur, une fois que le bouchon a été inséré à travers le bras de raccordement et le deuxième profil d'assemblage est en prise avec le profil d'assemblage correspondant de la paroi intérieure du bras de raccordement; et (d) un moyen d'ancrage pour bloquer le moyen d'assemblage en rotation sur le bras de raccordement ou le bouchon d'extrémité supérieur, ou sur les deux, et pour compléter le système de fixation entre le bras de raccordement de la structure d'araignée et le bouchon d'extrémité supérieur de la barre de commande. En particulier, selon un mode de réalisation préféré, le moyen de raccordement creux présente un alésage central qui est réalisé dans ledit moyen, depuis son extrémité inférieure jusqu'à son extrémité supérieure. Une partie d'extrémité supérieure de l'alésage présente un diamètre inférieur à celui d'une partie inférieure de l'alésage, de manière à former un épaulement annulaire, orienté vers le bas, sur la paroi intérieure du bras de raccordement, entre les parties d'extrémité supérieure et inférieure. De préférence, le bouchon d'extrémité supérieur allongé de la barre de commande comporte la partie axiale supérieure de diamètre réduit, dotée du profil d'assemblage mâle ou femelle, sur sa section axiale ou le long de sa section axiale s'étendant sensiblement au-dessus de l'extrémité supérieure du bras de raccordement lorsque le bouchon d'extrémité supérieur est inséré dans le bras, depuis l'extrémité inférieure de celui-ci. Il est souhaitable que la partie d'assemblage intermédiaire du bouchon d'extrémité supérieur allongé soit complémentaire du profil d'assemblage correspondant de la paroi intérieure du bras de raccordement, juste sous l'épaulement annulaire orienté vers le bas, lorsque le bouchon d'extrémité supérieur est inséré dans le bras de raccordement, depuis l'extrémité inférieure de celui-ci. Selon un autre mode de réalisation préféré, le profil d'assemblage de la partie supérieure, de diamètre réduit, du bouchon d'extrémité supérieur et le profil d'assemblage intermédiaire sont filetés, le profil de diamètre réduit comportant soit un filet à droite, soit un filet à gauche, et le profil intermédiaire comportant le filet opposé, tournant soit à gauche soit à droite. Les avantages et résultats obtenus avec l'invention seront évidents pour l'homme du métier à l'étude de la description détaillée ci-après, en relation avec les dessins qui montrent et décrivent un mode de réalisation illustratif de l'invention. Au cours de la description détaillée qui suit, il sera fait référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue de côté, où des éléments sont partiellement coupés et supprimés pour plus de clarté, d'un assemblage combustible de l'art antérieur, comprenant un ensemble d'araignée de barres de commande de l'art antérieur, disposé au-dessus de l'assemblage combustible; la figure 2 est une vue de dessus en plan de l'ensemble d'araignée de barres de commande, lorsqu'il est retiré de l'assemblage combustible de la figure 1; la figure 3 est une élévation, avec des éléments partiellement coupés, de l'ensemble de commande vu suivant la ligne 3ù3 de la figure 2; la figure 4 est une vue fragmentaire agrandie, où des éléments sont partiellement coupés et supprimés, d'une structure d'araignée de l'ensemble de commande de la figure 3; la figure 5 est une vue fragmentaire en coupe transversale d'une ailette et d'un bras de raccordement de barre de commande de la structure d'araignée, suivant la ligne 5ù5 de la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe transversale du bras de raccordement, suivant la ligne 6-6 de la figure 4; la figure 7 est une vue fragmentaire agrandie d'une barre de commande de l'ensemble de commande de la figure 3, dont elle illustre le bouchon d'extrémité supérieur; la figure 8 est une vue fragmentaire agrandie, où des éléments sont partiellement coupés et supprimés, de l'ensemble de commande de la figure 3, illustrant un système de fixation de l'art antérieur entre le bras de raccordement de barre de commande, disposé sur une ailette de la structure d'araignée de l'ensemble de commande, et le bouchon d'extrémité supérieur de l'une des barres de commande de cet ensemble; la figure 9 est une vue en coupe transversale du bouchon d'extrémité supérieur inséré dans le bras de raccordement, suivant la ligne 9ù9 de la figure 8, illustrant une broche qui verrouille le bouchon et le bras l'un avec l'autre; la figure 10 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'invention, partiellement en coupe et montrant un bras de raccordement et un bouchon d'extrémité supérieur de barre de commande, un mécanisme de fixation, doté d'un filetage mâle, liant le bouchon d'extrémité supérieur solidement au bras de raccordement; et la figure 11 est une vue en plan d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, partiellement en coupe et montrant le bouchon d'extrémité supérieur de barre de commande, le bras de raccordement et un mécanisme de fixation, avec un filetage femelle fixant solidement le bouchon d'extrémité supérieur.

Dans la description qui suit, des références identiques désignent des éléments identiques ou correspondants dans l'ensemble des différentes vues. D'autre part, dans la description qui suit, des termes tels que "avant", "arrière", "gauche", "droite", "vers le haut", "vers le bas" et analogues, sont des termes de commodité et ne doivent pas être interprétés comme limitatifs. Il sera maintenant fait référence aux dessins et notamment à la figure 1 qui montre une vue de côté d'un assemblage combustible d'un réacteur nucléaire, représenté sous une forme raccourcie dans le sens vertical et globalement désigné par la référence 10. L'assemblage combustible 10 est du type utilisé dans un réacteur à eau sous pression (PWR) et comprend fondamentalement une structure d'extrémité inférieure ou embout inférieur 12, destiné à supporter l'assemblage sur la plaque de coeur inférieure (non représentée) dans la région du coeur du réacteur (non représenté), et un certain nombre de tubes-guides ou chaussettes 14 qui s'étendent dans la direction longitudinale et vers le haut depuis l'embout inférieur 12.

L'assemblage 10 comprend en outre une pluralité de grilles 16 transversales, espacées axialement le long des tubes-guides 14, et un réseau organisé de crayons de combustible 18 allongés qui sont espacés dans la direction transversale et supportés par les grilles 16. D'autre part, l'assemblage 10 comporte un tube d'instrumentation 20, disposé en son centre, et une structure d'extrémité supérieure ou embout supérieur 22 qui est fixé de manière amovible aux extrémités supérieures des tubes-guides 14 pour former un ensemble monobloc qui peut être manipulé de façon classique, sans endommager les éléments de l'assemblage. Comme mentionné plus haut, les crayons de combustible 18, dans leur agencement dans l'assemblage 10, sont maintenus dans une relation espacée les uns par rapport aux autres par les grilles 16 qui sont à leur tour espacées sur la longueur de l'assemblage combustible. Chaque crayon de combustible 18 contient des pastilles 24 de combustible nucléaire, et les extrémités opposées des crayons sont fermées par des bouchons supérieurs et inférieurs 26, 28 pour fermer le crayon de façon hermétique. Généralement, un ressort de compression 30 est disposé entre le bouchon d'extrémité supérieur 26 et les pastilles 24 pour maintenir ces dernières dans une relation tassée et serrée dans le crayon 18. Les pastilles 24 de combustible, composées d'une matière fissile, sont responsables de la génération de la puissance réactive du réacteur nucléaire. Un modérateur/caloporteur liquide, par exemple de l'eau ou de l'eau contenant du bore, est pompé vers le haut à travers les assemblages combustibles du coeur, aux fins d'extraire la chaleur générée dans ceux-ci pour produire du travail utile. Il sera maintenant fait référence aux figures 2 et 3 ainsi qu'à la figure 1, qui montrent un mode de réalisation typique d'un ensemble d'araignée classique de barres de commande, qui est désigné globalement par la référence 32 et est destiné à être utilisé dans l'assemblage combustible 10 classique de la figure 1. Pour ce qui est des composants de base, l'ensemble de commande 32 comprend plusieurs barres de commande 34 et une structure d'araignée 36 qui supporte les barres de commande à leurs extrémités supérieures. La structure d'araignée 36 maintient les barres de commande 34 dans une disposition qui est adaptée à celle des tubes-guides 14 et permet de les insérer à travers l'embout supérieur 22 et vers le bas, à travers les tubes-guides 14 de l'assemblage combustible 10 du réacteur. La structure d'araignée 36 est reliée à un mécanisme de commande (non représenté) qui peut agir d'une manière connue pour déplacer les barres de commande 34 de manière à réguler la puissance du coeur. Dans une construction classique, chaque barre de commande 34 de l'ensemble de commande 32 se compose d'un tube de gainage 38 métallique allongé, dans lequel est disposée une matière absorbant les neutrons, et de bouchons d'extrémité 40, 42 supérieur et inférieur, fixés aux extrémités opposées du tube de gainage 38 pour enfermer la matière absorbante hermétiquement dans le tube. La structure d'araignée 36 de l'ensemble de commande 32 comprend typiquement plusieurs pattes ou ailettes 44 qui s'étendent dans la direction radiale et sont supportées par un moyeu central 46 et espacées sur la circonférence de celui-ci. Des bras 48 cylindriques de raccordement de barres de commande sont montés sur les ailettes 44 et supportés par celles-ci. Certaines des ailettes 44 portent un seul bras de raccordement 48, tandis que d'autres ailettes 44 portent une paire de bras 48 espacés l'un de l'autre. Les figures 4 à 9 illustrent un système de fixation de l'art antérieur, qui est désigné globalement par la référence 50 et est prévu entre chaque bras 48 de raccordement de barre de commande, disposé sur l'ailette 44 de la structure d'araignée 36 d'ensemble de commande, et le bouchon d'extrémité supérieur 40 de chaque barre de commande 34. Typiquement, le bouchon d'extrémité supérieur 40 de chaque barre de commande 34 a une extrémité extérieure 52 filetée. Chaque bras de raccordement 48 est monté sur l'ailette 44 par une liaison soudée de type baïonnette et présente un alésage axial 54 aménagé dans une partie inférieure 56 du bras, avec réalisation d'un trou taraudé 58 de diamètre plus faible, à l'extrémité intérieure de l'alésage 54. L'extrémité extérieure filetée 52 du bouchon d'extrémité supérieur 40 est montée par vissage dans le taraudage 58, lorsque le bouchon 40 est inséré dans l'alésage 54 axial.

Le bouchon 40 est fixé ou bloqué dans le taraudage par une clavette ou une broche 60 qui est insérée par des trous 62, 64 alignés, prévus sur les côtés du bras 48 et du bouchon 40, puis soudée à ceux-ci. Entre parenthèses, il convient de souligner que l'alésage 54 axial se termine au début d'une partie supérieure 66 de chaque bras de raccordement 48, à l'endroit où le bras se raccorde à l'ailette 44.

Un inconvénient essentiel de cet ensemble de commande 32 classique réside dans le fait qu'il ne peut pas être reconstitué, c'est-à-dire que l'ensemble 32 ne peut pas être retiré facilement pour remplacer des éléments usés ou endommagés. Au lieu de cela, l'ensemble doit être mis au rebut dans sa totalité. En outre, comme mentionné plus haut, le système de fixation de l'art antérieur est difficile à fabriquer de manière précise et a provoqué dans certains cas la chute de barres de commande. Cependant, comme expliqué plus haut, des ensembles d'araignée de barres de commande comportant des barres de commande amovibles sont connus dans l'art antérieur. Un ensemble récent d'araignée de barres de commande qui peut être reconstitué est divulgué dans la demande de brevet français n 86/08381. De manière similaire à l'ensemble de commande de l'art antérieur décrit plus haut, l'ensemble décrit dans cette demande de brevet français comprend une structure d'araignée avec des bras de raccordement, montés sur des ailettes, et une pluralité de barres de commande munies de bouchons d'extrémité supérieurs, dotés d'une extrémité extérieure filetée. Cependant, le système de fixation utilisé pour relier chaque barre de commande à un bras de raccordement est légèrement modifié par rapport à celui décrit plus haut. Chaque bras de raccordement de l'ensemble de commande français présente un alésage axial s'étendant d'une extrémité à l'autre. Lorsque le bouchon d'extrémité supérieur d'une barre de commande est inséré dans l'alésage axial, son extrémité extérieure filetée s'étend au-dessus de l'extrémité supérieure du bras. Un élément d'attache ou un écrou est vissé sur l'extrémité extérieure du bouchon d'extrémité supérieur de la barre de commande, jusqu'à ce qu'il entre en contact avec l'extrémité supérieure du bras. Ensuite, une coupelle de blocage tubulaire, façonnée sur le bouchon d'extrémité supérieur de la barre de commande, au-dessus de l'extrémité extérieure filetée et s'étendant au-dessus de l'écrou fileté, est déformée radialement vers l'extérieur aux fins de se verrouiller dans une rainure de l'écrou pour retenir l'écrou sur le bouchon. Toutefois, cela présente l'inconvénient que pour retirer la barre de commande de la structure d'araignée, la partie du bouchon d'extrémité qui comprend l'extrémité extérieure filetée, à laquelle est fixé l'écrou, doit d'abord être détachée ou coupée. De ce fait, l'écrou de fixation doit être remplacé après le retrait, et la barre de commande démontée, dont le bouchon d'extrémité supérieur est en partie coupé, doit également être remplacée. L'invention remplace la broche 60 soudée, représentée dans la figure 9, par un capuchon séparé, doté d'un filetage qui est orienté dans le sens opposé au filetage se trouvant dans le bras de raccordement de l'ensemble d'araignée de commande de grappe de barres. La barre de commande, appelée parfois "crayon", et le capuchon peuvent être verrouillés l'un à l'autre en utilisant un élément de verrouillage dans le capuchon, par exemple un enroulement hélicoïdal ou un élément à friction autobloquant, tel qu'un contre-écrou autobloquant, commercialisé par Emhart Teknologies, une société de Black & Decker, à Shelton, Connecticut, qui utilisent des filetages déformés, intégrés dans une couronne ou un écrou à blocage latéral, ou bien le capuchon à filetage opposé peut être soudé par points au bras de raccordement et/ou au bouchon d'extrémité, après avoir été monté sur le bouchon d'extrémité prolongé de la barre de commande. La barre ne peut pas se dévisser, une fois que le capuchon est bloqué par l'élément de verrouillage, parce que le capuchon avec des filetages opposés empêche la rotation dans une direction, et le bras de raccordement, doté de filetages standards, empêche la rotation dans l'autre direction. Cette conception autorise une installation et une inspection simples et assure un maintien très solide de la barre de commande. La figure 10 montre l'extrémité d'une ailette d'araignée 44, qui est reliée à un bras de raccordement 48 creux, dans lequel est fixé un prolongement 78 de bouchon d'extrémité de barre de commande. Le bras de raccordement 48 présente un alésage 80 qui s'étend dans le bras et comporte une partie supérieure 82 rétrécie, de diamètre réduit, qui forme un épaulement annulaire 84, tourné vers le bas, sur la paroi intérieure du bras de raccordement 48, entre les parties inférieure et supérieure de celui-ci. Cette partie supérieure, de diamètre réduit, de l'alésage présente un profil fileté à la surface de l'alésage, par exemple un filet à droite. De manière similaire, le prolongement de bouchon d'extrémité 78 présente une partie 82 de diamètre réduit, dont une portion au moins est filetée. Une partie inférieure 88 du prolongement de bouchon supérieur 78 s'étend radialement sur la totalité du diamètre de la partie inférieure de l'alésage 80 et, selon le mode de réalisation préféré, présente une lèvre qui est formée par la transition entre la partie 88 et la partie 82 de diamètre réduit et porte contre l'épaulement annulaire 84, orienté vers le bas, de la paroi intérieure du bras de raccordement 48, lorsque le filetage 86 de la partie 82 de diamètre réduit est en prise. Une deuxième partie 74 de diamètre réduit, située dans la partie inférieure du prolongement de bouchon d'extrémité 78 et désignée par le terme "raccord flexible", est prévue pour autoriser un fléchissement de la barre de commande, de manière à réduire à un minimum les charges et l'usure agissant sur l'assemblage combustible, les structures du réacteur et l'ensemble de barres de commande. Une coiffe 68 est utilisée pour maintenir le prolongement de bouchon d'extrémité 78 à l'intérieur del'alésage du bras de raccordement 48. Si le filetage 86 de la partie 82 de diamètre réduit du prolongement tourne à droite, la tige 72 de la vis de la coiffe 68 présente un filet à gauche, ou vice versa. Une fois que la vis de la coiffe 68 est en place, elle est soudée par points en 70 au bras 48, de sorte que toute rotation de la barre de commande provoque le serrage soit de la liaison vissée 86 entre le prolongement de bouchon d'extrémité 78 et l'alésage 80 du bras 48, soit de la liaison entre la tige 72 de la vis de coiffe et la partie intérieure supérieure du prolongement de bouchon d'extrémité. Il découle de la description qui précède que les filetages entre la paroi intérieure de l'alésage 80 et le prolongement de bouchon d'extrémité 78 peuvent être déplacés de la partie 82 de diamètre réduit à la partie inférieure 88 du prolongement de bouchon d'extrémité ou à un autre endroit le long de ce dernier, qui soit en contact étroit avec la paroi intérieure de l'alésage 80. En outre, bien que des éléments d'assemblage à vis aient été décrits en tant que mécanisme d'assemblage pour ce mode de réalisation, il convient de préciser que d'autres mécanismes d'assemblage peuvent être utilisés. Par exemple, le mécanisme d'assemblage peut être de type à baïonnette, dont un élément a un engagement orienté vers la droite et l'autre élément a un engagement orienté vers la gauche. De même, la barre de commande et la coiffe peuvent être bloquées entre elles pour empêcher une rotation en utilisant d'autres moyens de blocage, tels qu'un enroulement hélicoïdal ou un élément à friction autobloquant.

Par ailleurs, il existe d'autres solutions pour la vis de coiffe 68, qui remplissent la même fonction. La figure 11 illustre un tel exemple. Le bras de raccordement de barre de commande représenté dans la figure 11 est en grande partie le même que celui de la figure 10, sauf en ce qui concerne la partie supérieure du prolongement de bouchon d'extrémité 78 qui se trouve au-dessus de la partie 82 de diamètre réduit. Cette partie supérieure, située au-dessus de la partie 82 de diamètre réduit, présente un diamètre qui est réduit davantage et comporte un filetage sur sa face extérieure, à une certaine hauteur au-dessus de la partie 82 de diamètre réduit. Cette partie filetée supérieure, dont le diamètre est encore réduit davantage, est maintenue dans la vis de coiffe 68 qui présente un taraudage conjugué, les filetages de la coiffe 68 et de la partie de diamètre encore plus réduit du bouchon d'extrémité ayant des sens d'engagement opposés au filetage 86. Ainsi, la coiffe 68 du mode de réalisation de la figure 11 a la forme d'un écrou qui peut être soudé par points en 70 au bras de raccordement 48 ou être retenu d'une autre manière, comme expliqué plus haut. Par conséquent, la conception selon l'invention établit une liaison solide entre le bras de raccordement et la barre de commande, tout en autorisant une reconstitution avec un effort minimal et des déchets négligeables. Par exemple, la liaison peut être annulée facilement par meulage de la soudure par points 70 et dévissage du capuchon 68. Bien que des modes de réalisation spécifiques de l'invention aient été décrits en détail, l'homme du métier comprendra que diverses modifications et variantes peuvent être apportées à ces détails, à la lumière de l'ensemble des enseignements de la description. Par exemple, l'alésage 80 du bras de raccordement 48 peut être conçu avec un même diamètre depuis son extrémité inférieure et jusqu'à un endroit situé juste au-dessus de son extrémité supérieure, une lèvre annulaire étant prévue à son extrémité supérieure. De manière similaire, le prolongement de bouchon d'extrémité 78 peut présenter un même diamètre, s'adaptant de façon serrée dans l'alésage 80, et être maintenu par la vis de coiffe 68 qui est montée au-dessus de la lèvre annulaire à l'extrémité supérieure du bras de raccordement 48. Par conséquent, les modes de réalisation particuliers divulgués le sont uniquement à titre d'exemple et ne limitent pas la portée de l'invention dont l'étendue est définie par les revendications annexées et toutes leurs équivalences.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Ensemble d'araignée de barres de commande, destiné à être utilisé avec un assemblage combustible nucléaire (10), ledit ensemble d'araignée (32) de barres de commande comportant une structure d'araignée (36) et au moins une barre de commande (34), ainsi qu'un système de fixation pour fixer la barre de commande (34) à la structure d'araignée (36), ledit système de fixation comprenant : un bras de raccordement (48) creux de ladite structure d'araignée (36), doté d'un alésage (80) central aménagé dans le bras, depuis son extrémité inférieure jusqu'à son extrémité supérieure, une partie d'extrémité supérieure dudit alésage (80) ayant un diamètre inférieur à celui d'une partie inférieure de l'alésage (80), de manière à former un épaulement annulaire (84), orienté vers le bas, sur la paroi intérieure dudit bras (48), entre lesdites parties d'extrémité inférieure et supérieure; un bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé de ladite barre de commande (34) ayant une partie axiale supérieure (82) dotée d'un profil d'assemblage (52, 86) mâle ou femelle, façonné sur ou dans une section axiale de cette partie, au moins une portion du profil d'assemblage (52, 86) de ladite partie axiale supérieure (82), de diamètre réduit, s'étendant sensiblement jusqu'à ladite extrémité supérieure dudit bras de raccordement (48), lorsque le bouchon d'extrémité supérieur (78) est inséré à travers le bras de raccordement (48), depuis ladite extrémité inférieure de celui-ci, et ledit bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé ayant une partie inférieure (88) dotée d'un profil d'assemblage mâle ou femelle, façonné sur une section axiale de la paroi extérieure de cette partie ou le long de celle-ci et complémentaire du profil femelle ou mâle correspondant, prévu sur la paroi intérieure du bras de raccordement (48), lorsque le bouchon d'extrémité supérieur (78) est inséré dans le bras de raccordement (48), depuis l'extrémité inférieure de celui-ci, le profil d'assemblage de la section axiale de la partie inférieure (88) comportant un élément de fermeture tournant soit à droite soit à gauche, et le profil d'assemblage (52, 86)de la partie axiale supérieure (82), de diamètre réduit, comportant l'élément de fermeture opposé, tournant soit à gauche soit à droite; un moyen d'assemblage (68) pouvant être inséré de manière à entrer en prise avec au moins une partie de ladite section profilée d'assemblage (52, 86) axiale supérieure, de diamètre réduit, dudit bouchon d'extrémité supérieur (78), une fois que ledit bouchon (78) a été inséré dans ledit bras de raccordement (48) et le profild'assemblage de la partie inférieure (88) de bouchon d'extrémité supérieur est en prise avec le profil d'assemblage correspondant du bras de raccordement (48), ledit moyen d'assemblage (68) présentant un profil d'assemblage (72) intérieur qui s'accouple avec le profil d'assemblage (52, 86) de la partie axiale supérieure (82), de diamètre réduit, du bouchon d'extrémité supérieur (78), lorsqu'ils sont en prise l'un avec l'autre; et un moyen d'ancrage (70) destiné à bloquer le moyen d'assemblage (68) en rotation sur le bras de raccordement (48) ou le bouchon d'extrémité supérieur (78) ou aux deux.

2. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ancrage (70) est immobilisé en rotation sur le bras de raccordement (48).

3. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'ancrage (70) est immobilisé en rotation sur le bras de raccordement (48) par une liaison mécanique.

4. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'ancrage (70) est immobilisé en rotation sur le bras de raccordement (48) par une liaison métallurgique.

5. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison métallurgique est une soudure par points.

6. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil d'assemblage (52, 86) de la partie axiale supérieure (82), de diamètre réduit, du bouchon d'extrémité supérieur (78) et le profil d'assemblage de la partie axiale inférieure (88) du bouchon (78) sont filetés, le profil d'assemblage (52, 86) de la partie axiale supérieure (82), de diamètre réduit, comportant soit un filet à droite, soit un filet à gauche, et le profil d'assemblage de la partie axiale inférieure (88) comportant le filet opposé, tournant soit à gauche soit à droite.

7. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ancrage (70) est un capuchon de blocage et le mécanisme de blocage est soit un enroulement hélicoïdal, soit un élément à friction autobloquant.

8. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé de ladite barrede commande (34) présente une partie axiale supérieure de diamètre réduit, qui forme une lèvre angulaire entre la partie axiale supérieure, de diamètre réduit, et une section axiale inférieure du bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé, la lèvre angulaire portant contre l'épaulement annulaire (84) lorsque les profils d'assemblage de la section axiale de la partie inférieure sont en prise.

9. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que le profil d'assemblage (52, 86) de la partie axiale supérieure (82), de diamètre réduit, s'étend sensiblement au-dessus de l'extrémité supérieure du bras de raccordement (48), lorsque le bouchon d'extrémité supérieur (78) est inséré dans le bras de raccordement (48), depuis l'extrémité inférieure de celui-ci, et est maintenu au-dessus du bras (48) par le moyen d'assemblage (68).

10. Ensemble d'araignée de barres de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen d'assemblage (68) est un élément mâle qui est maintenu dans le profil d'assemblage (52, 86) dans la partie axiale supérieure (82) du bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé.

11. Ensemble de commande de grappe de barres de commande, comprenant : une barre de commande (34); un bras de raccordement (48) creux destiné à relier la barre de commande (34) à l'ensemble (32) de commande de grappe, le bras de raccordement (48) comportant un alésage central (80) aménagé dans le bras (48), depuis son extrémité inférieure jusqu'à son extrémité supérieure, une partie d'extrémité supérieure dudit alésage (80) ayant un diamètre inférieur à celui d'une partie inférieure de l'alésage, de manière à former un épaulement annulaire (84), orienté vers le bas, sur la paroi intérieure dudit bras (48), entre lesdites parties d'extrémité inférieure et supérieure; un bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé de ladite barre de commande (34) ayant un axe le long de sa dimension allongée et un premier contour d'assemblage (52, 86), sensiblement à l'extrémité supérieure dudit bouchon d'extrémité supérieur (78), avec un profil mâle ou femelle et un engagement orienté soit à droite soit à gauche, ledit bouchon d'extrémité supérieur (78) allongé ayant une partie inférieure (88) avec un deuxième contour d'assemblage doté d'un profil mâle ou femelle et d'un engagement orienté dans le sens opposé, tournant soit à gauche soit à droite, le deuxième élément d'assemblage s'accouple avec un profild'assemblage complémentaire prévu sur la paroi intérieure de l'alésage (80) du bras de raccordement (48); un mécanisme d'assemblage (68) présentant un profil d'assemblage complémentaire du premier contour d'assemblage (52, 86); et un moyen (70) pour ancrer le mécanisme d'assemblage (68) sur le bras de raccordement (48) ou le bouchon d'extrémité supérieur (78) ou aux deux.