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Bertrand de BRAQUILANGES : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA) - Chef du Département Structures à la direction Novatome de Framatome
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L’objet de ce chapitre est de présenter les sollicitations thermomécaniques auxquelles sont soumis les composants principaux des réacteurs à neutrons rapides et de justifier les conceptions proposées.
Dans un premier temps sont développées les spécificités des réacteurs à neutrons rapides concernant les caractéristiques physiques, les conditions de fonctionnement, les critères de conception, les règles de dimensionnement, les sollicitations hydrauliques ou mécaniques en cas de dynamique rapide.
Il est ensuite montré que la conception des principaux composants est bien adaptée au comportement thermomécanique qui en résulte et qu’elle peut être améliorée avec les progrès des analyses et le retour d’expérience.
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1. Généralités
1.1 Description du réacteur à neutrons rapides
La description générale des réacteurs à neutrons rapides a fait l’objet du chapitre Réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium [B 3 170] dans cette rubrique. Le lecteur pourra s’y référer pour situer les différents composants du réacteur, en particulier ceux appartenant au bloc réacteur (ensemble des structures contenant le cœur et le sodium primaire) et, plus globalement, au circuit primaire (ensemble des composants en contact avec le sodium primaire) et aux circuits secondaires (circuits assurant le transfert de la puissance thermique au circuit eau/vapeur).
Il est cependant utile de décrire plus en détail ces composants, tout en définissant un certain nombre de termes qui serviront par la suite. Les descriptions effectuées sont relatives au concept intégré, qui représente aujourd’hui l’essentiel des réacteurs à neutrons rapides en fonctionnement ou en projet. C’est notamment le cas des réacteurs en fonctionnement en Europe (Phénix, Superphénix) ou à l’étude (projet European Fast Reactor EFR). Les illustrations et descriptions prendront le projet EFR pour support, le genre de problèmes rencontrés étant similaire pour tous les réacteurs de ce type.
La figure 1 représente une coupe verticale du bloc réacteur du projet EFR, tandis que la figure 2 en présente la vue éclatée. Le bloc réacteur comporte les composants principaux cités ci‐après.
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Les assemblages du cœur (assemblages combustibles, fertiles, de protection neutronique) sont positionnés et alimentés en sodium sous pression (» 6 bar) par le sommier.
Ce composant se présente sous la forme d’une boîte cylindrique aplatie, de diamètre important (» 8 m), traversée par un grand nombre de chandelles, c’est‐à‐dire de tubes percés d’orifices joignant les plaques supérieure et inférieure du sommier.
Ces chandelles assurent le positionnement des assemblages du cœur, ainsi que leur alimentation en sodium à partir de l’intérieur du sommier.
Le sommier est lui‐même alimenté en sodium par des tuyauteries en pression...
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