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Montas. combU..t1bl'. nuoléA1Í": .''".;'''x= ,', ,":"'":;.:Y:i?:\
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La présente invention concerto des û'tY5lt..xr¯t11.'e ' .I '....'."'. ,..\:;,1\'\;:: . D nuc14AÙ:". du type competnant plusieurs 61.8D- qomW..1>1'..: ûlon.
6<!s, supportas en un fa18coLiu, avec ).<UP6 u',Í"lo!i1'Í\il'.ral 13.a. lIab1 tuelleaent ces montages sont re.rro1 ,.,fiAoien;'4'Wl cou, rant d'agent de refroidiseeaent tel queus l'at.\..lo':1, :eïÍtre les dlémientz combustibles,, pr..leanen à 1=8 "00 --Iongl tqdlnaùx.
Des moyens sont incorpora d4ne les =ontaÎ.':'COllb1.i.t1.b'"!: H..j ' w.. 'n,,xy.t,in?5,.t'. h L, ' : ,rztsn.r ea érment aauuabldreox,.ïti ,,;,' ''-'. ''/'''''y'''-''''''-'''' oombuetibles connu., ces moyens r:iiitwn4Fj'p'wrlsk.4,AVei$' . dans lesquelles les 61é..ents 0-1. "*ont munies de saillies destin engager -et 4^^ VYl:,;.',L.,.1 ,"'., '-f' ,."'.i..'.;,\:ft:;,(; .", "1:':':":'' f:"' :.;, '>" .combustibles. Il est également Ciinxiti-t61,ji8'".;lli.!iix$ HE 41 .. ' ... , :,rtn.1'tiBtt,p!'""'r :y i.
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tîbloa dlns un montage combustible au moyen de vS,Nl...tt:41 bègues dont les axes sont parallèles eux axas longitudinaux des 'l4ment.
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combustibles, les viroles étant fixées aux cSlÚ1en'. OOla'bu.t4,bll. eu I:1nos pour forcer une construction rigide.
Cette construction présente des inconvénients, pendant le fonctionneront, dus aux contraintes engendrées par des différences de température et, Pen- dant la fabrication, par suite du risque d'affaiblir lai élément combustibles en y fixant les viroles. #< ,.
Suivant la présente invention, un i4ont4ge cttible nucléaire comprend plusieurs élisent* combustible* allongés sup-
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portés en un faisceau avec leurs axée longitudinaux parallèles,
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une grille alvéolée dans laquelle sont enfilât le* élément eoabus- tibles et des organes d'espaceront 4laitiques supportée par la Grille et intercales entre des éléments combustibles adjacents, cha que organe d'espacement ayant la forât d'une bouclë élastique place en contact avec des éléments combustibles e.djacent... gan.
un =on- #t'zo cOIJbust1blo nucléaire suivant l'invention, la résistance des éléments combustibles au flambage est déterminée par la rdsis-
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tance de la boucle élastique et 1' écartèrent entre des éléments combustibles adjacents est déterminé par les distensions des boucles
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élastiques qui, néAnmoins,ri' rendent pas le montA.' Go.bu.t1ble rigide. Chaque org&ne d'eitpaceaent a de préférence la ferme d'une boucle circulaire dont les axes opposés de la boucle ont en on* tact avec des éléments combustibles adjacent, ..". .t l'écartesent entre des 4lu';acn-e..s' combustibles adjacents est déteralné par le diamètre
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de la boucle.
Dans une force d'exécution de 1 'invention un aontage
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combustible nuolér..1re comprend plusieurs clients èoatbHStibles allonges supportés en un faisceau avec leurs &X.. loni1n6Ux parallèles, une grille alvéolée transversale Tarait de bandes Netal. tiques sinueuses assemblées pour :
t"orJ\Clr des alvéolée hexagonaux
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dans lesquels- sont enfiles les éléments combustibles et des boucles
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circulaires feraees estupées dans les 'bn4e..4 t.&U.s.q,.." et dont les axes sont parallèles aux axes longitudinaux a'<)M<SMte eoat-
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bustibles, les boucles étant disposées pour former des organes d'e pacement à un coin sur deux de chaque alvéole., de manière à être chacune en contact avec trois éléments combustibles adjacente@
Dans une seconde forme d'exécution de l'invention, un montage combustible nucléaire comprend plusieurs éléments combusti blés allonges supportés en un faisceau avec leurs axes longitudinal parallèles,
une grille alvéolée formée de bandes métalliques sinueuses assemblées pour former des alvéoles hexagonaux dans lesquels sont enfilés les éléments combustibles, des fenêtres qui s'étendent longitudinalement dans les bandes à un coin sur deux de chaque alvéole, et des bagues élastiques fixées dans les fenêtres avec leurs axes parallèles aux axes longitudinaux des éléments co bustibles de manière à être chacune intercalées comme organe d'espacement entre trois éléments combustibles adjacents, chaque bague étant bloquée dans un logement formé par trois fenêtres coop rantes ménagées dans des bandes adjacentes.
Des montages combustibles nucléaires suivant l'invention comprennent des grilles d'espacement qui sont robustes, offrent peu de résistance au passage d'un fluide et sont économiques à fabriquer tout en Assurant un degré de précision élevé dans 'es pacement des éléments combustibles.
Des constructions de montage combustible nucléaire et de leurs grilles d'espacement, conformes à l'invention, seront décrites di-après,à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexes dans lesquels la Fig 1 est une coupe transversale d'un monta,. con bustible montrant une première grille d'espacement; la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la Fig. 1 la Fig 3 est une vue d'une seconde grilla d'espacent sombalbe à celle de la Fig 2; la Fige 4 est une coupe transversale d'un montaf com- bustible montrant une troisième grille d'espacement; la Fig 5 est une vue en perspective d'un détail de la Fig. 4;
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la Fig 6 est une vue on plan d'une partie d'une quatre me grille d'espacement;
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la Fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la Fil. 6;
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la Fis. 6 est une vue en perspective d'une partie d'une cinquième grille d'espacement, la Fig. 9 est une vue en perspective d'une partie d'un autre montage combustible; la Fig. 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la
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Fig. 9 montrant une sixième grille d'espacement incorporée dans le montage de la Fig. 9; la Fig. 11 est une vue, à plus grande échelle, d'une par' tie de la Fig 10; les Figs. 12 et 13 sont des vues de parties constituti- ves de la sixième grille d'espacement; la Fig. 14 est une vue en perspective d'une partie d'une septième grille d'espacement;
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la F1C' 15 est une vue en plan de la grille de la Fig. ,4 traversée par des éléments combustibles; et, la Fig. 16 est une vue en élévation de la '±1- 1 Preaiere Mille d'espacer t.
Le montage combustible nuoé.1re des 1il', 1 et 2 com- prend un faisceau de 37 éléments combustibles allongés 11 qui sont disposas avec leurs axes longitudinaux parallèles et qui comprennent chacun un empilage de pastilles de bioxyde d'uranium
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entemé dans une gttine tubulaire en acier inoxydable. Ces éléments combustibles ont une longueur d'environ 1 m et sont supportés à leurs extrémités par des grilles d* support supérieure et inférieu-
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re (non représentées) Lorsqu'il est placé dans un réacteur nuoléal rw aodéré et refroidi à l'eau, le montage combustible est balayé par un courant d'eau qui s'écoule longitudinal sent sur les éléments combustibles.
A Intervalles le long des éléments combustibles sont prévues trois grilles d'espacement 12 (dont une seule est représen- tée) qui servent à espacer les éléments combustibles les uns des
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autres et à contenir omit non empêcher le flambage des élément* -
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entre leurs extraites.
i #*## Chaque grille d'espacement 12 comporte ua 5Qâdj? aent hexagonal 13 en acier inoxydable, les trois grilles etMtt espacées l'une de loutre dans le sens longitudinal du montage ainsi que de ses embouts d'extrémité par des longerons 14 prenant des cor- nières qui s'étendent sur toute la longueur de montage combustible et qui sont soudées aux encadrements des grilles. Un grillage
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alvéolé placé dans 1 encadrement est formé de bandes d'acier 3.zu>acy.. dbla sinueuses 15 qui sont pliées en zigzag de telle façon que, une fois soudées ensemble, elles forment des alvéoles hexagonaux.
Les bords de ce grillage sont soudés à l'encadrement 13 et aux longerons 14 les extrémités libres des bandes 14 formant des lues de ressort élastiques 16. Quatre côtés de chaque alvéole intérieur portent des organes d'espacement élastiques identiques 17 qui sont communs à deux alvéoles adjacents;
les .alvéoles extérieurs sont en général munis d'un plus petit nombre d'organes d'espacement 17 aux- quel$ s'Ajoutent toutefois les lames de ressort 16. Les éléments combustibles du montage combustible pénètrent dans le grillage alvéolé, un élément étant maintenu due chaque alvéole par contact
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avec les organes d'espacement 17 et les lames de ressorte 16# Chaque organe d'espacement 17 (?ig.
2) comprend une bande élastique d'acier Inoxydable qui est pourvue d'une boucle circulaire procurant deux parties de contact opposées qui viennent respective- mont en contact avec deux éléments combustibles adjacents 11. Chaque
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organe dllespacezent 17 comporte donc une tige là et une boucle ouverte 19 et ses parties de contact opposées comprennent des arcs diamétralement opposés de la boucle.
Les organes d'e6pACea<mt'$ont supportés par la grille par des points de soudure qui fixent les tiges des organes d'espacement aux bandes métallique 15. ; Les orsa" nos d'espacement sont suspendus entre deux éléments combustibles adjacents et, dans cette aesure, ils sont eomaauni à deux' alvéoles adjacents. ; : : Seconde r . 2 La Fig. 3 représente une seconde grill! d'espacement '
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semblable à colle des Figt. 2 sauf que les organes d'espacement 17 sont d'une pièce avec les bandes 15 du grillage. Ces bandes 15 sont en tôle estompée et comportent des languettes d'tepaoementl
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saillantes qui sont ultdrieureaent façonnées en des bouclée ouvertes
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19.
Dúns cette variante, la tige de .'oxgsKxe d'espaCement est cepen- dint forcée è±.r la bande de maintien. ;'olJi rril1e d'eQouet
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Une variante de montage combustible est pourvue d'une
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troisième forae de grille d'espacoQent représentée sur loti Pige.
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4 et 5. Chaque grille comporte un encadrement hexagonal 21 en acier inoxydable supporta par des longeront 22 de section en substance en
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foras de Y, ces longerons 4t&nt formés par deux profilés fixés dos à dos. Un grillage alvéolé semblable à celui de la '1g. 1 est formé
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par des bondes en zigzag 23 et des lames de ressorts semblables 24
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sont prévues à l*encadrement.
Les organes el' ospacQ.en t fixés ruz cette grille compren- nent ccnLnt des boucles circulaires élastiques 2' dent l'Axe est parallèle eux axûs longitudinaux des éléments combustibles; ces boucles ont donc un axe qui est perpendiculaire â l'axe des bou- cles dos Io 2 et 3. Les boucles 25 sont disposé., de m1ère à être co;.:.:,une3 à trois Alvéoles hexagonaux décents et servent b. iuaintvnir des éléments combustibles dons los alvéoles par contact avec les éléments. Chaque boucle 25 est d'une pièce avec un* bande 23 du ;::'1l1.a;e coue le contre la Fig. 5. Avant de former la boucle, on nervure l' :b,uc :c de bande de fAçon que la boucle finie comporte
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une nervure de ceinture périphérique 26.
Trois parties de contact
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opposées, destinas à contacter les iliments combu,t,1W....-4.1.acont.,
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sont farces par trois arcs opposes de la nervure 26, la nervure
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el7.e-;.k:e servant ù diminuer lu surface de contact entre lu boucle
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et des éléments coabustibles Adjacents. Dans ces tomes d'exécution de l'invention, 1' espaceront
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entre les él&1e:nts combustibles adjacents est déterminé par le dixaè tre des boucles d'espacement élastiques 19 et 2%. Un flambage des
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clients coabustibles entre leurs extrémités est contrecarré amis
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non empéché par l'élasticité des boucles 19 et 25.
Dans les premiè re seconde et troisième grilles d'effacement décrites plus haut, les boucles 19 et 25 ne sont pas fermées de sorte qu'un certain degré* de résistance au flambage d'un élément combustible est exercé initialement par l'élasticité des boucles; lorsqu'un flambage des éléments combustibles s'est produit et est suffisant pour fermer les boucles, la résistance offerte par ces organes à un nouveau flambage des éléments combustibles est notablement accrue.
Quatrième grile d'espacemetn
La Fig 6 représente une quatrième grille d'espacement qui peut remplacer la troisième dans le montage combustible repré sentd sur la Fig 4. Cette 'quatrième grille d'espacement comprend un grillage alvéolé de bandes en zigzag 42 formant des alvéoles hexagonaux traversés par des éléments combustibles 41 Les organes d'espacement fixés à cette grille comprennent des boucles circulai- res élastiques 43 (une boucle étant représentée sur les Figs. 6 et 7) dont les -axes sont parallèles aux axes des éléments combustibles.
Les boucles. 4-3 sont disposées de manière à être communes à trois alvéoles hexagonaux adjacents et servent à maintenir les éléments combustibles dans les 'alvéoles par contact avec les éléments* Trois , parties de contact opposées de chaque boucle sont formées par trois bossettes saillantes 4 Chaque boucle est fermée et peut être formée par exemple en coupant un long tube en petits tronçons. Des encoches 46 dans les bandes 42 reçoivent les boucles qui sont dcha cune fixées aux bandes par une languette 47 estampée dans la péri- phérie de la boucle et soudée par points à une bande du grillade.
Cinqui1èm, e grille d'espacemtn
Une cinquième grille d'espacement représentée sur .la Fig 8 montre la formation d'organes d'espacement en forme de bou- cles fermées d'une pièce avec une grille d'espacement. Dans cette cinquième grille, les boucles d'espacement 47 qui sont venues d'une pièce avec les bandes 48 formant la grille, sont fermées en soudât leurs extrémités libres en 49 à leurs autres extrémités. Il est à remarquer que les organes d'espacement 47 ont la forme de tonnelets
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renflés pour être en contact ponctuel avec les éléments combustible adjacents.
Ces boucles d'espacement fermées ont 1 Avantage d'offrir une résistance uniforme à une pression radiale de n'importe quel angle.
Sixième grille d'espacement
Une sixième grille d'espacement semblable à la grille de la Fig 4 est incorporée dans le montage combustible représente sur la Fig 9. Dans ce montage combustible, trente-sept éléments combustibles allongés 51 sont supportas dans un faisceau avec leurs axes longitudinaux parallèles. Ces éléments combustibles sont dis- posas en triangle pour former un faisceau de section hexagonale. Le faisceau d'éléments combustibles est logé dans une gaine hexagonale
52 dans laquelle l'agent de refroidissement du réacteur doit passer dans le sens axial des clients. Les ouvertures triangulaires 53 permettent à l'agent de refroidissement de circuler transversale- ment entre des montages adjacents.
L'écartement des clients combustibles du faisceau entre leurs extraites est maintenu par une grille alvéolée 54 qui est traversée par les éléments. Cette grille (Fgi 10) comporte un encadrement extérieur 55 de section hexagonale qui est soudé à la face intérieure de la gaine 52 et un grillage formé de bandes en zigzag 56 qui sont soudées ensemble pour former trente-sept alvéo- les hexagonaux et qui comportent des rebords à leurs extrémités soudées à l'encadrement 55 Chaque alvéole est traversé par un élément combustible* La grille porte des boucles d'espacement élas- tiques 57 qui sont placées de manière à être communes a trois alvéoles hexagonaux adjacents et qui servent à maintenir des élé- ments combustibles dans les alvéolée par un
contact à glissement avec les éléments. Des organes d'espacement marginaux élastiques 58 59 et 60 de section en forme do B de section triangulaire et.de section trapézoïdale respectivement sont soudes à la face intérieure de l'encadrement de manière à contacter la couronne hexa- gonale extérieure d'éléments combustibles. Les boucles d'espacement
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57 et les organes d'espacement xaiti:inlux $3 59 et 60 sont situas dcns un at'4u pi un ,a..desus du plun du grillage alvéole.
Un coin de la grille de la Fige 10 est représenta un détail sur la ?!±# 11. Afin d'éviter toute surchauffe locale due à une augmentation du report voluaetrique eautoonbustible aux coins des ant,,oa le4l6ment de coin 5l est décale legereaient vers l'inw4 tdrieur du raiscrau hexagonal. On utilise à cet effet une boucle d'espacement do coin à ce plus petit clumètre que les boucles restantes 57; do utmok l'orgoie d' espacement marginal de coin 58a est plus ha:ut que les autrtra orgues d'espaceaent h section en , torzo de B 53* La grille â,vdo.âc 5, gout...$tre facilement construite à partir dO6l'mcnta siaples L'c-ncadreraent 55 est ettiapd dans une bande d'acior inoxydeble (Fige 13); il comporte des languettes 55a ± qui correspondent, aux entre toises de ha gaine ajourée 12 ('i,. 1).
Cet c-noadrczlnt 55 est plié et soude en un anneau hexagonal. Les
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bandes on .sic.zag 30 dyaltaent en acier inoxydable, sont venues d'une pitec avec 1& boucle d'espaceacsnt 57 coaie le montre la ?ig.l2$ qui représente quatre stades de leur fabrication. -Initi&leacnt on découpe la bande 56 pour foraer une languette z destinée à forcer la boucle d'c::p.oc.aent. n plie ensuite la bande 56 dans sa for3.e en zi4z&C finale, la x.nucate aba restant droite. On donne à la languette 56a 1& forse d'une boucle ouverte 56b qui est cintrée trnsvers.l,aer.t en tor.e de tonnelet, cette foMe servant à dimi- nucr la surface do contact untre la boucle d' espacement finie et un dl fouit cahust ile Fina3.snent, on t'e:.e la boucle 56a en soudant par points une patte 56c de la boucle à la partie 56d à laquelle la
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boucle d'espacement est relire.
On soude les bandes finies 16 avec
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les organes d'espacement 57 ensemble pour former le grillage alvéole que l'on fixe d9xs .encadrenEnt 55 en soudant des pattes prévues aux .',.tr...,'iJ.v.,r des bandes à la face intérieure de 1' encadrement.
Toutes les boucles 1117 sont disposées d'un cote du grillage alvéole.
'<> Les orgues d'esp&ceacnt marginaux 58, 59 et 60 sont également en acier inoxydable et sont soudés à la face intérieure de Ifencadre-
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nent de manière à Être situes dans ,Le mme plan que le boucles d'espacement ')7. La grille assemblée est alors soudée dans la eaine 52 t est prûte à recevoir et à maintenir des éléments combustibles qui ,;a9avcn, t*:tre elisséa entre des organes 4"BAoc#Gn adjacents.
, r!,l.ct t"'"g..,cec ,c,",t, Une septième grille d'espacement destinés à ttr<! utilisé r.s un on :É,e de combustible semblable bu celui de la yïgè 9 est
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représentée sur les Fies. 14 à 16. Comme précédassent, le montage
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combustible nucléaire comprend un faisceau de trtatt-64pt éléments combustibles DllonÓ8 61 qui sont disposas Ivec leurs axes loncitu- d:nux parallèles et qui comprennent ch&cun un empilage de pastille de bioxyde d'utun1uI11 ent<trm6 dans une ceins tabulaire d'acier inoxydable. Les éléments combustibles ont une l.onsuwr ''anv1ron 1 si et sont supportés r leurs extraites par dea .grilles de support
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supérieure et inférieure (non représentées).
Lorsqu'il est on place
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èL.n$ un réacteur nucléaire., par exemple un facteur =0411'4 et re- froidi à l'ecu, le aontuge combustible est balayé par Un courant dpuau qui s'écoule lonG1td1n61eent sur les éléments combustibles.
Trois grilles 62 sont prévues à intervalles le longs dea éléments combustibles et servent à espacer les éléments les une des autres.
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Les éléments combustibles sont disposés en triangle (vu
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en pisn) et sont groupes de ftçon que le montage soit ,tescarr.,t.
De ra.ao, chaque grille d'espacement est supportée -par un encadre- ment hcònDl, la grille comprenant des bandes d#acier inoxydable qui sont pliées en zigzag, et Qui sont fixées dans l' encadrement.
Ces bandes sont soudées ensemble en rsÓe8 psrri,Ie 4. sorte que
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chaque paire de bandes adjacente forme un certain noabre d'alvéoles
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hexagonaux 64j! ch&que alvéole est traverse par un 414a.o t coabusti- ale. Des bagues élastiques 65 sont fixées à demeure 4arA. la grille de manière à être intercalées sous forme d'orguie 4'..aou.ent ' entre des éléments combustibles adjacents Co:n:40 le montre la 1":1.g.
1S, chaque bague 65 engage trois éléments combustibles adjacente et chaque oignent combustible est engagé par trois bagues. Les bagxt sont cintrées triJ18Verselemt.nt en tome de tonnelet 4,'u.n1ltro à être en contact ponctuel avoc les 6eat soabustibles et sont
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fabriquées avec un diamètre extérieur précis, cette dimension étant le facteur qui détermine 1'écarremetn entre les éléments combusti bloc du montage combustible.
L'élasticité des bagues est telle qu' elles cèdent élastiqueaent, sous les contraintes engendrées dans le montage combustible et qu'elles évitent ainsi toute déformation des gaines d'élément combustible. De même, la grille peut se défor- mer pour permettre aux bagues de se déplacer latéralement, suffisam- ment pour absorber un déplacement relatif des barreaux combustibles.
Un déplacement axial des bagues est contenu par la grille.
Pour fabriquer la grille d'espacement, on prépare les bandes métalliques en y ménageant des fenêtres 66. Ces fenêtres sont rectangulaires et ont une longueur, dans le sens longitudinal de la bande, égale au diamètre extérieur des bagues 65 et une lat geur égale à la profondeur des bagues. Les bandée sont alors pliées!! en zigzag, un otude sur deux passant par les centres des fenêtres j (Fig. 14 Les bagues 6$,sont fixées dans les fenêtres dans lesquel- les elles sont étroitement ajustées et la grille est assemblée par des points de soudure 67 entre des bandes adjacentes.
Les ba- gués sont fixées à demeure dans des logements fermes dans la grille par la coopération de fenêtres ménagées dans des bandes adjacente ; la bague 65a dans la grille inachevée représentée sur la Fig 14 peut donc être retirée de sa fenêtre ménagée dans la bande 63a tandis que la bague 65b ne peut pas être retirée de ses fenêtres menaces dans les bandes adjacentes 63a et 63b sans séparer les bandes.
REVENDICATIONS.
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