CH455068A - Cartouche de combustible pour réacteur nucléaire - Google Patents

Description

  Cartouche de     combustible    pour réacteur     nucléaire       Le brevet principal a pour objet une cartouche de  combustible pour réacteur nucléaire, comprenant un tube  de matériau combustible pourvu d'une gaine intérieure  et d'une gaine extérieure, cette dernière présentant des  ailettes de refroidissement destinées à être mises en con  tact avec un fluide circulant dans un canal où est placée  la cartouche, caractérisée en ce que la gaine intérieure  présente dans sa face interne des parties en saillie de  hauteur telle que le     coefficient    de frottement par unité  de surface de fluide au contact de la gaine intérieure  soit 5 à 25 fois moins élevé que le coefficient de frotte  ment par unité de surface du fluide au contact de la  gaine extérieure.  



  La présente invention est relative à une cartouche de  combustible pour réacteur nucléaire, telle que celle définie  ci-dessus et caractérisée en outre en ce que la surface de  la gaine intérieure est divisée en un nombre pair de sec  teurs     longitudinaux,    chacun desdits secteurs comprenant  des ailettes de faible hauteur orientées selon des portions  d'hélices parallèles faiblement inclinées sur l'axe de la  cartouche, les sens d'inclinaison desdites portions d'hé  lices étant opposés d'un secteur aux secteurs adjacents  de sorte que lesdites ailettes forment des chevrons sur la  surface de ladite gaine intérieure.  



  Cette cartouche peut, en certaines de ses formes d'exé  cution préférées, être telle que  - le rapport de la hauteur desdites ailettes au diamètre  intérieur de ladite gaine intérieure est inférieur à       15        %    ;    - les angles d'inclinaison desdites portions d'hélices par  rapport à l'axe dudit élément sont inférieurs à     20,1    ;  - lesdits secteurs     longitudinaux    sont séparés entre eux  par des couloirs exempts d'ailettes ;  - lesdits secteurs longitudinaux sont adjacents, chacune  des ailettes d'un secteur étant raccordée aux ailettes  correspondantes des deux secteurs voisins, de sorte    que lesdites ailettes forment des chevrons continus sur  toute la surface de ladite gaine intérieure ;

    - certains secteurs sont adjacents à l'un au moins des  secteurs voisins, tandis que d'autres secteurs sont sé  parés entre eux par des couloirs exempts d'ailettes.  Le dessin annexé illustre, à titre d'exemples, diverses  variantes d'exécution de la cartouche selon l'invention.  La     fig.    1 est une vue en coupe longitudinale partielle  suivant     a-a    de la     fig.    2 d'une forme d'exécution dans la  quelle les secteurs longitudinaux sont séparés par des  couloirs.  



  La     fig.    2 est une vue en coupe transversale suivant     b-b     de la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est une vue agrandie en coupe suivant     c-c     de la     fig.    1.  



  La     fig.    4 est une vue en coupe partielle suivant     d-d     de la     fig.    5 d'une forme d'exécution dans laquelle les sec  teurs longitudinaux sont adjacents.  



  La     fig.    5 est une vue en coupe longitudinale partielle  de cette même cartouche, et  la     fig.    6 est une vue en coupe agrandie suivant     e-e     de la     fig.    5.  



  Comme on le voit sur la     fig.    1, la gaine intérieure 2  d'une cartouche de combustible a la forme générale d'un  cylindre fileté extérieurement en 4 et 6 à ses deux extré  mités afin de recevoir des bouchons, non représentés, qui  la solidariseront avec une gaine extérieure, également non  représentée, le combustible prenant place dans l'intervalle  annulaire ménagé entre lesdites gaines et ledit bouchon.  



  La surface interne de la gaine intérieure 2 est divisée  en un nombre pair de secteurs longitudinaux 12a et 12b.  Chacun de ces secteurs comporte des ailettes 14a et 14b  dont les traces sur la surface de la gaine intérieure 2 des  sinent des portions d'hélices parallèles et de sens opposés  d'un secteur à l'autre.      Comme on le voit sur la     fig.    2, les ailettes 14a et 14b  s'étendent perpendiculairement à la surface de la gaine  intérieure 2 et sont     solidaires    de cette gaine.  



  La     fig.    3 montre une section agrandie, perpendicu  laire aux ailettes 14b de la gaine 2, ailettes dont la section  peut être rectangulaire et qui peuvent être     réalisées    par  usinage intérieur du cylindre de la gaine 2.  



  Les secteurs longitudinaux 12a et 12b sont séparés  par des couloirs 16 exempts     d'ailettes.     



  Dans l'exemple, la gaine intérieure 2 a une longueur  de 600 mm, un diamètre extérieur de 77 mm, un dia  mètre intérieur, mesuré dans les couloirs 16, de 73 mm;  les ailettes inclinées de 100 sur l'axe de la gaine 2, ont  une hauteur de 5 mm, une épaisseur de 0,8 mm et sont  distantes de 0,8 mm.  



  Les secteurs 12a et 12b peuvent être adjacents, de  sorte qu'aucun couloir 16 n'apparaît entre les différents  secteurs     (fig.    4).  



  Les ailettes 14a et 14b tendent à se rejoindre sur une  ligne fictive de séparation des deux secteurs 12a et 12b  adjacents, pour     former    un chevron     contihu    de     sommet     18.  



  Les ailettes peuvent avoir également une section rec  tangulaire et être réalisées par usinage interne du cylin  dre de la gaine 2     (fig.    6).  



  Dans cet exemple-ci, la gaine intérieure 2 a une lon  gueur de 600 mm, un diamètre extérieur de 54 mm, un  diamètre intérieur de 45 mm, mesuré au sommet des ai  lettes, les ailettes ont une hauteur de 2,5 mm, une épais  seur de 0,8 mm, et sont distantes de 0,8 mm.  



  La faible hauteur des ailettes permet de les réaliser  fines et serrées dans des dimensions compatibles avec leur  tenue technologique dans le réacteur. Ce grand resserre  ment possible des ailettes permet d'augmenter très sensi  blement la surface d'échange et ainsi d'obtenir de bons  échanges     thermiques,        supérieurs    à ceux obtenus avec des  profils à plissements, à ailettes longitudinales ou hélicoï  dales. La section droite du métal de telles gaines étant  faible, la capture des neutrons est réduite.  



  En outre, une telle gaine intérieure peut être asso  ciée à une gaine extérieure quelconque, mais qui peut  être avantageusement   à ailettes en chevrons  , et dans  ce cas on doit observer un certain rapport entre les va  leurs des coefficients de frottement par unité de surface    respectivement des gaines externe et interne, ce rapport  étant de l'ordre de 5, si la     gaine    interne présente, comme  il est souhaitable, un coefficient de frottement de l'ordre  de 5 à 10 fois celui d'une gaine lisse.

Claims (1)

1. REVENDICATION Cartouche de combustible selon la revendication du brevet principal, caractérisée en ce que la surface de la gaine intérieure est divisée en un nombre pair de secteurs longitudinaux, chacun desdits secteurs comportant des ailettes de faible hauteur orientées selon des portions d'hélices parallèles faiblement inclinées sur l'axe de la cartouche, les sens d'inclinaison desdites portions d'hé lices étant opposés d'un secteur aux secteurs adjacents de sorte que lesdites ailettes forment des chevrons sur la surface de ladite gaine intérieure. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Cartouche de combustible selon la revendication, caractérisée en ce que le rapport de la hauteur desdites ailettes au diamètre interne de ladite gaine intérieure est inférieur à 15 %. 2. Cartouche de combustible selon la revendication, caractérisée en ce que les angles d'inclinaison desdites portions d'hélices par rapport à l'axe de la cartouche sont inférieurs à 200. 3. Cartouche de combustible selon la revendication, caractérisée en ce que lesdits secteurs longitudinaux sont séparés entre eux par des couloirs exempts d'ailettes. 4.

   Cartouche de combustible selon la revendication, caractérisée en ce que lesdits secteurs longitudinaux sont adjacents, chacune des ailettes d'un secteur étant raccor dée aux ailettes correspondantes des deux secteurs voisins, de sorte que lesdites ailettes forment des chevrons conti nus sur toute la surface de ladite gaine intérieure. 5. Cartouche de combustible selon la revendication, caractérisée en ce que certains secteurs sont adjacents à l'un au moins des secteurs voisins, tandis que d'autres secteurs sont séparés entre eux par des couloirs exempts d'ailettes.