FR2521764A1 - NEUTRON PROTECTION DEVICE FOR RADIO-ACTIVE PRODUCT - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de protection neu-The present invention relates to a neutral protective device
tronique pour un produit radio-actif, tel qu'un combustible nucléaire, per- for a radioactive product, such as a nuclear fuel,
mettant une bonne évacuation de la chaleur produite par ce produit L'in- good evacuation of the heat produced by this product.
vention s'applique notamment aux conteneurs pour produits radio-actifs. This applies in particular to containers for radioactive products.
Les produits fortement radio-actifs, tels que les combustibles nucléaires sont délicats à stocker ou à transporter parce qu'ils émettent Highly radioactive products, such as nuclear fuels are difficult to store or transport because they emit
des rayonnements dont il faut empêcher la propagation et parce qu'ils pro- radiation which must be prevented from spreading and because
duisent en même temps une quantité de chaleur qu'il faut évacuer en perma- at the same time provide a quantity of heat that must be permanently
nence. De tels conteneurs sont généralement constitués d'une enveloppe vance. Such containers generally consist of an envelope
cylindrique étanche de forte épaisseur -Une telle enceinte doit être étu- cylindrical waterproof thick -This speaker must be studied
diée pour résister mécaniquement à des chocs accidentels, pour constituer en même temps un écran deprotection contre les rayonnements radio-actifs, et enfin pour permettre l'évacuation de la chaleur produite par la matière to mechanically withstand accidental shocks, to constitute at the same time a screen for protection against radioactive radiation, and finally to allow the evacuation of the heat produced by the material
radio-active.radio-active.
En ce qui concerne la protection contre les rayonnements radio- With regard to protection against radio-
actifs, l'enveloppe ne suffit généralement pas, et il est souvent prévu d'en- assets, the envelope is usually not sufficient, and it is often
tourer cette enveloppe d'une couche relativement épaisse constituée d'une turn this envelope with a relatively thick layer consisting of a
matière absorbant les neutrons, telle qu'une résine spéciale. neutron absorbing material, such as a special resin.
En ce qui concerne l'évacuation de la chaleur produite en permanen- With regard to the evacuation of permanently generated heat,
ce par la matière radio-active enfermée dans le conteneur, il est prévu géné- by the radioactive material enclosed in the container, it is generally expected that
ralement une multitude d'ailettes ou de plaques réparties tout autour de usually a multitude of fins or plates spread all around
l'enveloppe cylindrique et destinées à évacuer dans l'air ambiant les calo- the cylindrical envelope and intended to evacuate the ambient air
ries par convexion naturelle Or comme la matière destinée à absorber les neutrons est généralement un mauvais conducteur thermique, et qu'elle se trouve en général interposée entre l'enveloppe cylindrique et les ailettes However, the material intended to absorb neutrons is generally a poor thermal conductor, and is generally interposed between the cylindrical envelope and the fins.
de refroidissement, l'évacuation de la chaleur se fait relativement mal. cooling, the evacuation of heat is relatively poor.
Par ailleurs, lorsque de tels conteneurs sont utilisés pour le transport de combustibles nucléaires, ces conteneurs peuvent être exposés à Moreover, when such containers are used for the transport of nuclear fuels, these containers may be exposed to
l'humidité ambiante ou aux intempéries Dans ces conditions, la résine absor. In these conditions, the absorbent resin absorbs the ambient humidity or the elements.
bant les neutrons qui entoure l'enveloppe cylindrique se trouve en contact avec l'humidité, et il a été fréquemment observé des infiltrations d'eau danl the neutrons surrounding the cylindrical envelope are in contact with moisture, and water infiltration has frequently been observed.
des fissures qui se forment dans la résine, lorsque celle-ci accuse un cer- fissures that form in the resin, when it shows a certain
tain vieillissement Un tel conteneur devient alors relativement dangereux parce que, même après un lavage et un séchage de sa face externe, l'eau qui s'est infiltrée dans la résine et qui est devenue radio-active resue pendant This container then becomes relatively dangerous because, even after washing and drying its outer surface, the water which has infiltrated into the resin and which has become radioactive is still
un temps assez long, présentant ainsi un danger de contamination. a long time, thus presenting a danger of contamination.
Par ailleurs, l'opération consistant à appliquer une forte épais- In addition, the operation of applying a large
seur de résine autour de l'enveloppe cylindrique est une opération diffici- resin around the cylindrical shell is a difficult operation.
le à réaliserpouvant entrainer des décollements à cause du retrait lors de son séchage Un conteneur ainsi réalisé présente aussi le grave inconvénient que la résine est exposée à un vieillissement accéléré ainsi qu'à des The container thus produced also has the serious disadvantage that the resin is exposed to accelerated aging, as well as
chocs accidentels pouvant entrainer des fissures. accidental shocks may cause cracks.
La présente invention vise à pallier tous ces inconvénients. The present invention aims to overcome all these disadvantages.
La présente invention concerne donc un dispositif de protection The present invention therefore relates to a protective device
neutronique recouvrant la paroi externe d'une enveloppe d'un réceptacle en- neutron covering the outer wall of an envelope of a receptacle
fermant un produit radio-actif, ce dispositif comprenant essentiellement une closing a radioactive product, this device essentially comprising a
matière absorbant les neutrons disposée autour de l'enveloppe du réceptacle. neutron absorbing material disposed around the receptacle shell.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce disposi- According to an essential characteristic of the invention, this device
tif comprend en outre une pluralité d'éléments identiques présentant la for- tif further comprises a plurality of identical elements presenting the
me générale de bandes de tôle incurvées, de profil constant sur toute leur General of curved metal strips, of constant profile over their entire
longueur, ces bandes étant disposées régulièrement tout autour de l'envelop- length, these bands being arranged regularly around the envelope
pe et reliées à elle de façon à ménager des cavités fermées juxtaposées pe and connected to it so as to provide closed cavities juxtaposed
tout autour de l'enveloppe, la matière absorbant les neutrons étant intro- around the envelope, the neutron absorbing material being introduced
duite dans lesdites cavités ainsi constituées. in said cavities thus formed.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune de ces ban- According to another characteristic of the invention, each of these
des de t 8 le s'étend parallèlement à son enveloppe, a une forme rectangulaire allongée et présente chacune un pliage d'un certain angle selon une ligne parallèle à ses bords latéraux Ces bandes sont d'autre part disposées les unes à côté des autres autour de l'enveloppe cylindrique, un bord latéral de chaque bande étant relié, sur toute sa longueur, à l'enveloppe cylindrique, et l'autre bord latéral de chaque bande étant relié, sur toute sa longueur, The strips extend parallel to its casing, have an elongated rectangular shape and each has a bend at a certain angle along a line parallel to its lateral edges. These strips are also arranged next to one another. around the cylindrical envelope, a lateral edge of each band being connected, throughout its length, to the cylindrical envelope, and the other lateral edge of each band being connected, over its entire length,
à la bande suivante.to the next tape.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront Other features and advantages of the invention will become apparent
lors de la description détaillée de l'exemple de réalisation qui va suivre, in the detailed description of the exemplary embodiment which follows,
3 y illustré par les dessins annexés. 3 illustrated in the accompanying drawings.
La figure 1 est une vue partielle en coupe radiale d'un conteneur muni d'un dispositif de protection conforme à l'invention, La figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale du même conteneur. Figure 1 is a partial view in radial section of a container provided with a protective device according to the invention, Figure 2 is a partial longitudinal sectional view of the same container.
La figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une va- FIG. 3 is a partial view in longitudinal section of a vault
riante du conteneur.laughing at the container.
En se reportant à la figure 1, on distingue une enveloppe cylindri- Referring to FIG. 1, a cylindrical envelope can be distinguished
que 1 en acier, de forte épaisseur, et qui définit un volume interne cylin- steel, of great thickness, and which defines a cylindrical internal volume
drique 2 dans lequel peuvent être disposés des éléments radio-actifs tels que des éléments de combustible nucléaire L'enveloppe cylindrique 1 est 2 in which may be arranged radioactive elements such as nuclear fuel elements The cylindrical shell 1 is
suffisamment 4 paisse pour éviter la propagation de la plupart des rayon- enough to prevent the spread of most
nements radio-actifs ainsi que pour résister mécaniquement à tout choc ac- radioactive substances and to mechanically resist any
cidentel envisageable Sur la face externe 3 de cette enveloppe, sont dis- on the outer face 3 of this envelope, are
posées une série de bandes de soudure par feuillard 5 régulièrement espa- placed a series of strip welding strips 5 regularly spaced
cées et suivant des génératrices de cette enveloppe cylindrique i Tout autour de cette enveloppe cylindrique, sont ensuite disposés des éléments 4, tous identiques, réalisés à partir de tôles en matériau bon conducteur thermique, par exemple en cuivre Chacun de ces éléments 4 est constitué d'une bande rectangulaire, de longueur sensiblement égale à la longueur de According to the generatrices of this cylindrical envelope, all elements 4, all identical, made from sheets made of a good thermal conductive material, for example copper, are arranged around each of these cylindrical shells. 'a rectangular band, of length substantially equal to the length of
l'enveloppe cylindrique 1 L'un ( 6) des bords latéraux de chaque bande mé- the cylindrical envelope 1 One (6) of the lateral edges of each metal strip
tallique 4 est soudé en 15 le long d'une bande de soudure par feuillard 5 correspondante; à partir de ce bord 6, l'élément 4 s'étend vers l'extérieur selon une première partie plane 7 pliée une première fois, longitudinalement, selon une ligne 8, pour être ramené dans un plan circonférentiel, pliée dans l'autre sens selon une seconde ligne 9 parallèle à la ligne 8, puis pliée selon une troisième ligne parallèle 10 de la même manière que le premier 4 is welded at 15 along a corresponding strip welding strip; from this edge 6, the element 4 extends outwards in a first flat portion 7 folded a first time, longitudinally, along a line 8, to be brought back in a circumferential plane, folded in the other direction along a second line 9 parallel to the line 8, then folded along a third parallel line 10 in the same manner as the first
pliage 8, de manière que la partie 1 i de l'élément soit située circonféren- 8, so that the part 1 i of the element is circumferentially
tiellement Du fait des trois pliages rapprochés parallèles 8, 9, 10, on donne à l'élément 4 une forme générale de dièdre dont les deux côtés sont Due to the three parallel close folds 8, 9, 10, the element 4 is given a general dihedral shape, the two sides of which are
constitués par les parties 7 et 11, et, plus précisément, dans la zone com- formed by Parts 7 and 11, and more specifically in the Com-
mune aux parties 7 et 11, on réalise une rainure 25 de faible dimension en forme, elle aussi, de dièdre L'élément 4 comporte, d'autre part, un bord latéral 12 soudé à l'élément 4 suivant, ce bord 12 venant s'ajuster dans In parts 7 and 11, a groove 25 of a small dimension, which is also in the form of a dihedral, is also formed. The element 4 also has a lateral edge 12 welded to the element 4 which follows, this edge 12 coming from adjust in
la rainure 25 réalisée à l'aide du pliage inverse 9 Dans cet exemple par- the groove 25 made using the reverse folding 9 In this example par-
ticulier de réalisation, la dimension de cette rainure 25, dans la direc- particular embodiment, the dimension of this groove 25, in the direction
tion radiale, est égale à l'épaisseur de la partie 11 de l'élément de façon que les faces externes 13 des parties périphériques 1 i des éléments 4 soient dans le prolongement l'une de l'autre pour constituer une paroi radially, is equal to the thickness of the portion 11 of the element so that the outer faces 13 of the peripheral portions 1 i of the elements 4 are in the extension of one another to form a wall
cylindrique parfaite, dépourvue de décrochements On réalise alors une sou- cylindrical perfect, devoid of recesses We realize then a sou-
dure 14 qui relie le bord 12 d'un élément 4 avec l'élément 4 suivant, en remplissant l'espace restant de la rainure 25, ce qui constitue ainsi une paroi cylindrique externe étanche Dans cet exemple, les éléments 4 sont réalisés à partir de tôles découpées et pliées, mais on peut aussi les 14 which connects the edge 12 of an element 4 with the next element 4, filling the remaining space of the groove 25, which thus constitutes a sealed cylindrical outer wall In this example, the elements 4 are made from cut and folded sheets, but they can also be
concevoir à partir de matériaux forgés, moulés ou usinés. design from forged, molded or machined materials.
Pour monter l'ensemble des éléments 4, on commence à souder un premier élément 4 sur l'enveloppe cylindrique 1, ou plus exactement sur la soudure par feuillard 5, puis on soude un élément 4 suivant situé, en faisant référence à la figure 1, à gauche du premier élément 4 On monte ainsi tous les éléments 4 en progressant donc dans le sens contraire des aiguilles d'une montre Ce montage ressemble en fait à la mise en place successive des tuiles sur une toiture, la dernière tuile posée comprenant un bord reposant sur la charpente de la toiture et son autre bord sur la To mount all the elements 4, we begin to weld a first element 4 on the cylindrical shell 1, or more exactly on the strip welding 5, and then welded a next element 4 located, with reference to Figure 1 , to the left of the first element 4 Thus, all the elements 4 are mounted, thus progressing in a counter-clockwise direction. This assembly actually looks like the successive placement of the tiles on a roof, the last tile placed including a edge resting on the frame of the roof and its other edge on the
tuile précédemment posée.tile previously laid.
On peut remarquer que les deux soudures 14 et 15 sont faci- It can be seen that the two welds 14 and 15 are easily
les à réaliser parce que l'accès n'est pas gêné par d'autres éléments 4. to realize them because access is not impeded by other elements 4.
On peut remarquer aussi que, lorsque l'on a soudé à ses deux extrémités 6 et 12 unelément 4, il constitue un espace étanche 16 délimité par la paroi externe 3 de l'enveloppe cylindrique 1, par les faces internes des parties 7 et 1 i d'un élément 4, ainsi que par la face externe de la partie 7 de It may also be noted that, when two elements 6 and 12 have been welded to an element 4, it constitutes a sealed space 16 delimited by the outer wall 3 of the cylindrical envelope 1, by the internal faces of the parts 7 and 1 i of an element 4, as well as by the external face of the part 7 of
l'élément 4 précédent.the previous element 4.
On peut remarquer d'autre part, que l'exécution des soudu- It may be noted, on the other hand, that the execution of
res 15 et 14 de chaque élément 4 est facile à réaliser parce qu'il n'y a aucun élément 4 qui gêne cette exécution Un problème se pose toutefois res 15 and 14 of each element 4 is easy to achieve because there is no element 4 which hinders this execution A problem arises however
pour le dernier élément 4 que l'on doit souder, parce qu'il rejoint le pre- for the last element 4 that we have to weld, because it joins the first
mier élément 4 soudé en début Pour résoudre ce problème, on dispose un pre- first element welded at the beginning To solve this problem, we have a first
mier élément 41, soudé avant tout autre, qui ressemble aux éléments 4 normaux mais qui est toutefois dépourvu de la partie 11 de ces éléments 4 Lorsque le dernier élément 42, identique à tous les autres éléments 4, est soudé sur l'enveloppe cylindrique 1, cette soudure est possible puisque l'élément 41 laisse un espace libre entre lui et l'élément 42 On peut alors achever first element 41, welded before any other, which resembles the normal elements 4 but which is however devoid of the part 11 of these elements 4 When the last element 42, identical to all the other elements 4, is welded to the cylindrical envelope 1 this welding is possible since the element 41 leaves a free space between itself and the element 42.
la construction de l'ensemble en mettant un élément 43 qui a une forme iden- the construction of the assembly by putting an element 43 which has an identical shape.
tique à celle des parties 11 deséléments normaux 4, et qui achève la cons- to that of parts 11 of normal elements 4, and which completes the con-
truction de la paroi cylindrique externe étanche constituée par l'ensemble truction of the sealed outer cylindrical wall constituted by the assembly
des parties 11 des éléments 4.parts 11 of the elements 4.
A ce stade de la construction, oxpeut remplir les espaces étanches 16 dont l'accès d'une des deux extrémités est laissé libre, avec At this stage of the construction, oxpeut fill the sealed spaces 16 whose access from one of the two ends is left free, with
une matière absorbant les neutrons, connue en soi. a neutron absorbing material, known per se.
On remarque qu'un conteneur comme décrit précédemment est tout particulièrement efficace parce que, tout autour de son enveloppe cylindrique Note that a container as described above is particularly effective because, all around its cylindrical envelope
1, est disposée une matière absorbant les neutrons qui remplit tous les es- 1, is disposed a neutron absorbing material which fills all the
paces 16 qui sont juxtaposés La matière absorbant les neutrons constitue donc une couche pratiquement continue tout autour de l'enveloppe cylindrique 1, cette couche est toutefois interrompue par les parties métalliques 7 des élénents 4 Pour cette raison, il est d'ailleurs préconisé, comme représenté paces 16 which are juxtaposed The neutron absorbing material thus constitutes a substantially continuous layer all around the cylindrical envelope 1, this layer is however interrupted by the metal parts 7 of the elements 4 For this reason, it is also recommended, as represent
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en figure 1, de ne pas disposer ces parties 7 exactement radialement, mais in Figure 1, not to have these parts 7 exactly radially, but
de les incliner légèrement d'un certain angle oc par rapport à une direc- to tilt them slightly from a certain angle oc to a direction
tion radiale 17.radial effect 17.
Outre ses bonnes qualités de protection contre les radiations, un conteneur conforme à la présente invention est aussi capable d'évacuer efficacement la chaleur produite par les éléments radio-actifs stockés dans la chambre 2 En effet l'enveloppe cylindrique 1 est mise en communication avec la paroi cylindrique externe formée des parties 11 des éléments 4, à l'aide de toutes les parties 7 des éléments 4 On voit par conséquent que la chaleur de l'enveloppe cylindrique 1 peut se transmettre facilement aux parties 7 des éléments 4, puis aux parties il de ces éléments 4 qui sont directement en contact avec l'air ambiant Si l'on évacue par exemple par convexion natuw Ile la chaleur de la paroi externe formée par les parties In addition to its good radiation protection qualities, a container according to the present invention is also capable of efficiently evacuating the heat produced by the radioactive elements stored in the chamber 2. Indeed, the cylindrical envelope 1 is put into communication with the outer cylindrical wall formed of the parts 11 of the elements 4, with the aid of all the parts 7 of the elements 4. It can therefore be seen that the heat of the cylindrical envelope 1 can easily be transmitted to the parts 7 of the elements 4, then to the parts 11 of these elements 4 which are directly in contact with the ambient air If, for example, the heat of the outer wall formed by the parts is evacuated by natural convection.
11, on est en mesure d'extraire une grande puissance calorifique de l'en- 11, one is able to extract a great calorific power from the
veloppe cylindrique 1 Pour refroidir efficacement cette paroi externe, on peut disposer, sur chaque élément 11, une multitude d'ailettes 18 radiales soudées aux éléments 11 Il est préférable bien s r, de souder ces ailettes 18 sur les parties Il avant de procéder au remplissage des cavités 16 avec Cylindrical Pusher 1 To effectively cool this outer wall, it is possible, on each element 11, a plurality of radial fins 18 welded to the elements 11 It is of course preferable to weld these fins 18 on the parts II before filling cavities 16 with
la matière absorbant les neutrons.the neutron absorbing material.
Comme on peut le voir en figure 2 les cavités longitudinales 16 remplies de matière absorbant les neutrons débouchent aux extrémités dans As can be seen in FIG. 2, the longitudinal cavities 16 filled with neutron absorbing material open at the ends in
des cavités annulaires 19, 20 qui sont elles-mêmes remplies de matière ab- annular cavities 19, 20 which are themselves filled with ab-
sorbant les neutrons, des t 8 les annulaires 21, 22 reliant de façon étanche sorbant neutrons, t 8 annular 21, 22 sealingly connecting
les extrémités de la paroi cylindrique 11 et les extrémités 23, 24 de l'en- the ends of the cylindrical wall 11 and the ends 23, 24 of the
veloppe cylindrique 1 De cette manière, la matière absorbant les neutrons est entièrement enfermée dans une enveloppe étanche, on peut ainsi immerger dans une piscine un tel conteneur en évitant tout risque d'infiltration de l'eau à l'intérieur de la matière absorbant les neutrons D'autre part, cette matière résiste beaucoup plus longtemps au vieillissement que si elle était In this way, the neutron absorbing material is entirely enclosed in a sealed envelope, it is thus possible to immerse in a swimming pool such a container, avoiding any risk of infiltration of the water inside the material absorbing the neutrons. neutrons On the other hand, this material withstands much longer aging than if it was
exposée à l'air libre.exposed to the open air.
Les profilés 7 peuvent aussi s'étendre sur toute la longueur du conteneur (comme représenté en figure 3) Dans ce cas, les éléments 21 et 22 n'existent pas, les extrémités 23, 24 de l'enveloppe obturent directement The profiles 7 can also extend over the entire length of the container (as shown in Figure 3) In this case, the elements 21 and 22 do not exist, the ends 23, 24 of the envelope close directly
les extrémités des cavités 16.the ends of the cavities 16.
Il est possible aussi de concevoir les ailettes de refroidissement 18 comme faisant partie intégrante des éléments 4 Pour réaliser celà, il It is also possible to design the cooling fins 18 as an integral part of the elements.
suffit de prévoir pour chaque élément 4 un prolongement radial vers l'exté- simply provide for each element 4 a radial extension towards the outside.
rieur à l'extrémité 12 de ces éléments 4. at the end 12 of these elements 4.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais elle en comporte au contraire toutes The invention is not limited to the embodiment which has just been described by way of example, but on the contrary it comprises all
les variantes de réalisation.the variants.
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