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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522868A1
Family ID 2003598
Probable Assignee British Nuclear Fuels Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CHATEAU DE TRANSPORT DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES CHATEAUX DE TRANSPORT DE COMBUSTIBLE
NUCLEAIRE.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne les chateaux de
transport de combustibles nucleaires.
Il est necessaire que la chaleur degagee par la
desintegration radioactive des produits de fission as-
socies aux elements irradies de combustibles nucleaires transportes
dans un chateau de transport de combustible
nucleaire, se degage La dissipation thermique par convec-
tion peut etre accrue par augmentation de la surface ef-
ficace d'echange du chateau de transport, par exemple par addition
d'ailettes En principe, la transmission de la
chaleur est accrue lorsque le nombre d'ailettes, leur lon-
gueur et leur epaisseur sont accrus, mais, en pratique on doit
optimiser les realisationsafin que le poids et/ou le
cout soient reduits De tels perfectionnements sont en gene-
ral appliques a des chateaux de grandes dimensions destines au
transport de combustibles nucleaires irradies Il faut
non seulement que la chaleur de desintegration soit dissi-
pee par convection naturelle et rayonnement mais aussi que les effets
nuisibles d'un essai d'incendie exterieur soient minimaux Le brevet
britannique NO 2 060 466 A decrit une
ailette blindee.
Malheureusement, tous les procedes d'ameliora-
tion de la dissipation de chaleur par convection naturelle
augmentent le poids et/ou augmentent les dimensions globa-
les En consequence, lorsque ces parametres sont limites,
la marge d'amelioration est aussi limitee De plus, le rap-
prochement des ailettes augmente les difficultes de leur fixation par
soudage puisque des soudures realisees des
deux cotes du pied des ailettes sont cachees par les ailet-
tes adjacentes.
L'invention concerne un chateau perfectionne de
transport de combustible nucleaire.
Un chateau de transport de combustible nucleaire
selon l'invention comprend un dispositif amovible d'envelop-
pement du chateau, ce dispositif portant un certain nombre
d'ailettes de transmission de chaleur dirigees vers l'inte-
rieur.
Le dispositif d'enveloppement peut etre consti-
tue par un blindage Dans une variante, il peut etre sous
forme d'un bati ouvert.
Il est avantageux que les ailettes dirigees vers l'interieur ne soient
pas fixees a la surface du chateau. De preference, les ailettes
dirigees vers l'interieur sont imbriquees avec des ailettes de
transmission de chaleur fixees au corps du chateau Il est aussi
avantageux que les ailettes dirigees vers l'interieur presentent des
interruptions qui augmentent le refroidissement par convection.
Les ailettes dirigees vers l'interieur, appelees dans la-suite du
present memoire "ailettes de blindage" ont pour role d'intercepter le
rayonnement des faces des ailettes principales portees par le chateau,
ce rayonnement etant
absorbe en leur absence par une ailette principale analogue.
Ainsi, le rayonnement absorbe par l'ailette de blindage
peut etre transmis par convection par les faces de l'ailet-
te de blindage La surface de convection est accrue en consequence sans
que les caracteristiques de rayonnement 2 O soient serieusement
affectees L'invention met aussi en oeuvre un dispositif
d'enveloppement de chateaux de transport
de combustibles nucleaires ayant des ailettes de transmis-
sion de chaleur, dirigees vers l'interieur.
D'autres caracteristiques et avantages de l'in-
vention ressortiront mieux de la description qui va sui-
vre de deux modes de realisation, faite en reference aux dessins
annexes sur lesquels
la figure 1 est une perspective d'un chateau cy-
lindrique de transport de combustible nucleaire; la figure la est une
perspective avec des parties arrachees et agrandies d'un detail du
chateau de la figure 1;
la figure 2 est une perspective d'un chateau rec-
tangulaire de transport de combustible nucleaire la figure 2 a est une
perspective agrandie avec des parties arrachees d'un detail du chateau
de la figure 2; et les figures 3 a, 3 b et 3 c representent chacune
une configuration d'ailettes, en perspective ou en coupe.
On se refere d'abord a la figure 1 qui represen-
te un chateau cylindrique de transport de combustible
nucleaire destine a etre maintenu en position sensible-
ment horizontale et portant la reference generale 1 Le chateau 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 representes) sont
disposes a l'oppose de ces premiers tourillons Un dispositif 8
d'absorption de chocs est monte a une premiere extremite du chateau Le
corps 2 porte des ailettes 10 qui apparaissent plus claire-
ment sur la figure la Un blindage 12 est dispose autour
du chateau, et il porte des ailettes 13 dirigees vers l'in-
terieur et qui sont imbriquees avec les ailettes 10 du
corps 2.
On se refere maintenant a la figure 2 sur la-
quelle les references identiques a celles de la figure 1 designent des
elements analogues La figure 2 a indique que l'arrangement des
ailettes est analogue a celui du chateau de la figure 1 Evidemment,
les ailettes fixees au chateau de la figure 2 ont une forme
rectangulaire alors que celles
qui sont fixees au chateau de la figure 1 ont une forme an-
nulaire La meme consideration s'applique aux ailettes fixees
aux capots des figures 2 et 1 respectivement.
On considere maintenant la figure 3 a sur laquelle les references
identiques a celles des figures 1 et 2
designent des elements analogues La figure 3 a est un exem-
ple representatif illustrant les problemes qui peuvent se poser lors
du soudage d'ailettes sur un chateau, lorsque
les ailettes sont tres rapprochees des unes des autres.
Sur la figure 3 a, les soudures portent la reference generale Lorsque
ces soudures 15 doivent etre realisees, l'angle disponible pour
l'appareillage de soudage est repere par la reference a; en dehors de
cet angle, l'outil vient cogner une ailette adjacente La figure 3 b
represente des ailettes ayant un plus grand espacement On note sur
cette
figure que l'angle 5 disponible est plus grand En conse-
quence, le soudage des ailettes 10 sur le corps 2 du chateau
est facilite.
La figure 3 c represente les trajets de transfert
de chaleur par rayonnement entre les ailettes 10 (les ai-
lettes du corps du chateau) et les ailettes 13 (les ailet-
tes du blindage) Les trajets de transfert de chaleur par rayonnement
sont reperes par les fleches 20 Le courant
d'air normal de convection est parallele aux plans des ai-
lettes, et est perpendiculaire a la figure Un trajet de
refroidissement du chateau par l'air de convection, lorsque les plans
des ailettes sont horizontaux, est indique par la reference 21 On note
que, dans cette position, le trajet de refroidissement est imbrique
entre les ailettes 10 du
chateau et les ailettes 13 du blindage En outre, des inter-
ruptions constituees par des trous ou ruptures 25 peuvent etre formees
dans les ailettes du capot afin que le passage de l'air soit facilite
et accroisse le refroidissement par
convection Un ventilateur de refroidissement (non repre-
sente) peut etre utilise en cooperation avec cette aeration
par les trous ou ruptures.
La description qui precede montre que la surface
efficace de convection est accrue sans une reduction impor-
tante de la surface rayonnante, surtout lorsqu'un blindage
est dispose pour des raisons de protection contre l'incen-
die ou autres Lorsqu'un blindage n'est pas par ailleurs necessaire,
les ailettes dirigees vers l'interieur peuvent
etre montees suivant un arrangement formant un bati ouvert.
Ces ailettes sont neanmoins imbriquees avec les ailettes
principales du chateau.
L'espacement des ailettes principales est accru, pour un debit donne
de dissipation de chaleur, lors de la mise en oeuvre de l'invention,
si bienque les chateaux
peuvent etre construits plus commodement.
En outre, on peut utiliser des ailettes raccour-
cies afin que les dimensions globales soient reduites pour une charge
donnee de transfert de chaleur Les ailettes
du capot, lorsqu'elles sont demontables avec le capot, re-
duisent le poids du chateau et facilitent l'acces pour le nettoyage et
la decontamination etant donne le plus
grand espacement des ailettes principales.
Comme les ailettes du capot absorbent l'energie rayonnante et
dissipent de la chaleur par convection, il n'est pas necessaire
qu'elles soient formees d'une matiere ayant un coefficient eleve de
conductibilite thermique, bien que la surface doit posseder un
coefficient eleve d'absorption thermique Les ailettes du capot peuvent
etre aussi minces que le permettent les criteres de resistance
mecanique et il n'est pas necessaire qu'elles soient fixees en bon
contact thermique avec le capot Le cout et le poids
d'une ailette de capot peuvent donc etre notablement infe-
rieurs a ceux d'une ailette fixee au corps principal.
Il reste de l'espace entre les extremites des
ailettes du capot et le corps, et entre les ailettes prin-
cipales et le capot, afin que de l'air puisse circuler lors-
que, intempestivement ou volontairement, les ailettes doi-
vent fonctionner en position horizontale Ainsi, un chateau cylindrique
ayant des ailettes radiales est normalement transporte et stocke en
position horizontale, mais il peut etre souleve ou stocke en position
verticale Les ailettes du capot sont aussi destinees a guider le
courant de gaz
de convection dans les cavites formees entre les ailettes.
Un melange turbulent dans la cavite peut etre utilise afin
que la chaleur soit extraite par convection.
Lorsqu'une protection contre l'incendie n'est pas indispensable, les
capots peuvent etre remplaces par un bati ouvert, comme indique
precedemment, permettant un echange radiatif supplementaire avec
l'atmosphere externe et l'entrainement d'air exterieur de
refroidissement En l'absence d'un capot, les ailettes auxiliaires
constituent une mesure de protection contre l'incendie puisque (i)
elles peuvent etre non conductrices, (ii) elles peuvent etre
absorbantes de la chaleur par utilisation d'un materiau consommable,;
(iii) le plus faible espacement des ailettes reduit
le rayonnement direct vers la surface princi-
pale du corps,
(iv) les petites cavites formees entre les ailet-
tes favorisent l'extinction des flammes et reduisent la source de
rayonnement, et (v) le faible espacement des ailettes a tendance a
reduire au minimum le melange turbulent dans la cavite et en
consequence, l'echange par convection avec le corps principale et
ces ailettes.
Un arrangement formant un bati ouvert peut etre realise sous forme de
dispositifs et vents profiles guidant l'air dans la cavite des
ailettes, si bien que le courant
d'air de refroidissement est accentue.
RE VENDI CATIONS
1 Chateau de transport de combustible nucleaire, caracterise en ce
qu'il comprend un dispositif amovible d'enveloppement du chateau, ce
dispositif d'enveloppement (12) portant un certain nombre d'ailettes
(13) de transfert
de chaleur, dirigees vers l'interieur.
2 Chateau selon la revendication 1, caracterise en ce que le
dispositif d'enveloppement (12) est constitue
par un blindage.
3 Chateau selon la revendication 1 caracterise en ce que le dispositif
d'enveloppement (12) est constitue
par un bati ouvert.
4 Chateau selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterise en ce que les ailettes dirigees vers
l'interieur (13) sont imbriquees avec des ailettes
(10) de transfert de chaleur fixees au corps du chateau.
Chateau selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterise en ce que des interruptions (25)
sont formees dans les ailettes dirigees vers l'interieur (13).
6 Dispositif d'enveloppement destine a un chateau de transport de
combustible nucleaire, caracterise en ce qu'il comporte des ailettes
(13) de transfert de chaleur, dirigees
vers l'interieur.
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