Brevet FR2000086A1 — publié le 19690829

La présente invention concerne un dispositif pour actionner hydrauliquement un objet mobile, en particulier une barre de com mande d'un réacteur nucléaire et plus précisément un réacteur nu cléaire refroidi par -nu. Une barre de commande est une barre d'absorptie. 2 neutrons qui est utilisable pour le réglage précis de la réactivi.t et également pour arrêter complètement le réac tueur. Comme le montrera la description qui va suivre, une barre de commande peut remplir les deux fonctions précitées.L'invention se rapport plus particulièrement à un dispositif du type comprenant un piston relié à la barre de commande, des moyens pour alimenter en fluide sous pression l'espace situé en-dessous du piston de manière à faire monter la barre de commande et un conduit pour décharger le fluide sous pression de manière que la barre de commande puisse descendre sous l'effet de son propre poids. L'invention a pour but de permettre que la dite descente de la barre de commande s'effectue à une vitesse constante. Ceci est par ticulièrement important dans les cas où la barre de commande ne doit descendre que sur une fraction prédéterminée de sa course to tale de descente. Dans ces conditions, il est souhaitable que la distance de descente soit déterminée à partir du temps de descente et il est, par conséquent, essentiel d'obtenir une vitesse de des cente constante et connue. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu t un régulateur d'écoulement est branché dans le conduit de décharge de fluide sous pression de manière à établir, pratiquement indépendam ment de la pression, un écoulement constant par unité de temps. Lorsque la barre de commande descend, elle déplace une quantité de fluide sous pression correspondant à la distance de descente. Puisque cette quantité de fluide passe dans le conduit de décharge un débit constant, la barre de commande conserve une vitesse de descente constante. Pour obtenir une descente de barre assez rapide à une vitesse constante il est avantageux de brancher le régulateur d'écoule merk aussi près que possible de la barre de commandeS en évitant ainsi des longueurs considérables de tuyauteries0 suivant un mode de réalisation de 1'invention, la barre de commande a une forme tubulaire et est agencée de manière à entourer un support central et axial qui est alimenté en fluide sous pression de maigre à faire monter la barre de commande, ce mode de réalisation étant caractérisé en ce que le régulateur d'écoulement est disposé à l'extrémité inférieure du support central. D'autres avantages et caractéristiques de l'inventlon seront mis en é-idence dans la suite de la description, adonnée à titre d'exemple non-limitatif3 en référence aux dessins annexés dans lesquels - figure a représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention et - figures 2 et 3 sont des coupes de deux modes de réalisation du régulateur d'écoulement. La figure t représente un tube extérieur X qui est disposé d'une manière connue dans un réacteur nucléaire, non-représenté, refroidi et modéré par eau. Le tube t est placé au-dessus du coeur de réacteur contenant le combustible nucléaire fissile. Le tube t comporte une pièce rapportée se composant d'une tête supé rieure 2, sur laquelle est fixée une tige centrale creuse 3, et d'un tube extérieur 4. A l'aide d'un épaulement 6, la pièce rap portée s' appuie sur une saillie de la paroi intérieure du tube t. A sa partie supérieure, la texte 2 comporte une collerette 5 à l'- aide de laquelle la pièce rapportée peut tre soulevée par la ma chine de rechargement en combustible du réacteur. Une barre de commande 8 de forme tubulaire et contenant une matière absorbant les neutrons telle que de l'argent , du cadmium, est placée dans la pièce rapportée 2-4. La barre de commande est pourvue à sa partie supérieure d'une teAte 9 doit la face inté rieure s'applique contre la face extérieure de la tige 3. Dans la face intérieure de la barre 9 est ménagée une gorge 12 qui est re liée par au moins un canal 10 à la face extérieure de'la tête. Dans la face extérieure de la tige 3 sont ménagées plusieurs rai nures 11 à des niveaux correspondant aux positions désirées de la barre de commande ta hauteur des rainures tt est supérieure à la distance séparant le bord inférieur de la gorge t2 de la face in férieure 13 de la tête 9. La tige creuse 3 est pourvue à son extrémité inférieure d'une partie en forme de piston dont la paroi extérieure vient s'appli quer co tre la paroi intérieure de la barre de commande 8. La parti 7 7 en forme de piston comporte un chambrage cylindrique t4 dans lequel est disposé un régulateur d'écoulement.Ce régulateur se compose d'une soupape sollicl-wee par pression et dont le corps 15 est supporté par un ressort à boudin 170 Le corps 15 du régulateur a la forme d'un piston dans lequel est ménagé un conduit 16 qui s'étend de la face supérieure du piston à sa face inférieure. Unqéntretoise 18 permet au corps de soupape 15 de supporter un obturateur conique 19 coopérant avec un siège 20 de façon à former un intervalle annulaire par l'intermédiaire duquel le chambrage 14 communique- avec la partie creuse de la tige 3o La partie du chambrage 14 située en-dessous du corps de soupape 15 est sollicitée par la pression régnant dans le réacteur par l'intermédiaire d'un orifice 21. Le fluide est mis en pression par une pompe 23 qui reçoit de l'eau en provenance du réacteur nucléaire par l'intermédiaire d'un conduit 22. Une soupape de trop-plein 25 est branchée dans un conduit de'dérivation 24 de manière à permettre la décharge de l'eau lorsque la pression de pompe dépasse une valeur prédéterminée. Le conduit 22 comporte également une vanne d'arrêt 27 actionnée magnétiquement et une vanne de commande 28 permettant d'établir un débit approprié . Une vanne d'arrêt 30 actionnée magnétiquement et une pompe de dosage 3t sont branchées dans un conduit de dérivation contournant les vannes 27, 28. La pompe 3' comporte un cylindre contenant un piston 32 et un ressort à boudin 33 qui pousse le piston vers le bas.Une vanne d'arrêt 35 actionnée magnétiquement est branchée dans une dérivation 34 contournant la pompe de dosage 3t. Un conduit 36 sollicité par la pression du réacteur est également relié au conduit 22. Le conduit 36 comporte une vanne d'arrêt 37 actionnée magnétiquement . A l'aide d'un conduit 38 ménagé dans la tête 2, le conduit 22 est relié à la partie creuse de la tige centrale 3. Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante : la barre de commande 8 se trouve dans la position de repos sur le dessin. Les vannes du conduit 22 sont ouvertes et du fluide sous pression pénètre, par conséquént, à l'intérieur de la tige centrale 3 de manière à s'écouler dans les canaux 39 ménagés dans la partie inférieure de la tige 3, puis le fluide s coule à l'extérieur de la tige 3 et passe dans la rainure 11a partiellement obturée par la tête 9, puis dans la rainure 12 et les canaux 10, puis dans les orifices 42 ménagés dans le tube 4 pour sortir du dispositif, en partie, par l'intermédiaire des ori fices 40 ménagés dans le tube 1 et, en partie, par l'intermédi aire de l'intervalle 41 existant entre les parties inférieures des tubes 1 et 4. Une diminution de la pression en-dessous de la tête 9 provoque un léger déplacement vers le bas de la tête 9. Dans ce cas, l'entrée de la rainure lla est encore plus étranglée, ce qui produit une augmentation de pression en dessous de la tête 9 et un nouvel état d'équilibre. Une augmentation de la pression-en dessous de la tête 9provoque une diminution de l'étranglement du canal lla de sorte qu'on atteint un nouvel état d'équilibre dans lequel la tête O est un peu plus remontée.La position de la barre n'est pas par conséquent, sensiblement influencée par des modifications relativement importantes de l'écoulement0 Une certaine quantité de fluide sous pression sort du dispositif du fait de fuites et par l'intermédiaire du régulateur d'écoulement 15-19. Cette quantité est compensée par un réglage approprié de la vanne de commande 28. Lorsque la barre de commande 8 doit être descendue d'un nombre prédéterminé d'échelons, la vanne 27 est fermée pendant une période qui a été déterminée par expérience comme correspondant au temps que met la barre de commande pour descendre d'un peu plus que cette distance à une vitesse constante. Lorsque la barre de commande 8 a descendu de cette manière de la distance déterminée par la période de pré-réglage, la vanne 27 est ouverte. La texte 9 dégage alors la rainure ti désirée qui est située immédiatement au-dessus du point où le mouvement de descente a été interrompu. Pendant le mouvement de descente, l'eau se trouvant dans l'es- pace situé en dessous de la tête 9 est refoulée par le poids de la barre de commande en s'écoulant dans les canaux 39, le trou t4, le canal t6 et le canal 210 Tant que la vitesse de descente de la barre de commande est déterminée seulement par la résistance à l'écoulement dans l'intervalle existant entre l'obturateur conique 19 et le siège 20 et dans le canal t6, la barre de commande se déplace à une vitésse constante sans modification de position du ré gulateur d'écoulement t5-t9. Cependant, s'il se produit une augmentation intempestive de frottement, par exemple entre la tête 9 et la tige centrale 3, ce frottement diminue légèrement la pression en dessous de la barre de commande. Cette réduction de pression provoque une diminution de la pression du liquide sollicitant la surface supérieure du corps de soupape 15. Il en résulte que le ressort à boudin t7 refoule légèrement vers le haut le corps de soupape t5, en mebme temps que l'obturateur conique t9 > de sorte que la largeur de l'intervalle entre l'obturateur 19 et son siège 20 augmente.La résistance à l'écoulement dans le régu lateur diminue par conséquent de sorte que, malgré la réduction de la pression en dessous de la texte 9, le débit de liquide revient rapidement à la valeur constante correspondant à la vitesse désirée de descente de la barre de commande 8. Lorsque l'augmentation intempestive de frottement cesse, la pression en dessous de la tete 9 augmente d'une manière correspondante, ce qui provoque une réduction de l'intervalle entre l'obturateur conique t9 et son siège 20 jusqu'à ce que le débit d'écoulement constant et désiré soit rétabli. Si la barre de commande 8 doit être remontée, la vanne 30 est ouverte. La vanne 35 est fermée et la vanne 27 est encore maintenue ouverte. Le piston 32 se déplace maintenant dans sa position limite supérieure dans la pompe de dosage 31. Ceci provoque une augmentation d'écoulement de liquide qui ne peut pas passer dans la rainure tta et la tête 9 franchit par conséquent cette rainure. La distance dont est remontée la barre de commande est déterminée par le débit de la pompe de dosage 31. Ce débit peut être réglé de manière à faire monter la barre de commande d'un ou plusieurs échelons. Lorsque le piston 32 a atteint ma postion-limite supérieure, la vanne 30 est fermée et la vanne 35 ouverte de manière que le ressort 33 pousse le piston 32 vers le bas afin que l'eau située en dessous du p-Levor re-zienne dl côte supérieur de ce der nier. La vanne 35 est ensuite fermée et la pompe de dosage 31 est prête à faire monter à nouveau la barre de commande. Si, lors d'un arrêt du réacteur, la barre de commande doit être descendue rapidement dans sa position-limite inférieure, la vanne 27 est fermée et la vanne 37 ouverte. La barre de commande commen ce alors à descendre sous l'effet de son propre poids et l'eau si tuée en dessous de la texte 9 s'écoule par l'intermédiaire du ré gulateur de la manière décrite plus haut de façon à revenir dans le réacteur par l'intermédiaire des conduits 38 et 36. La vitesse de descente est, par conséquent, plus grande que lorsque la barre de commande est descendue par échelons. Le régulateur d'écoulement représente sur la figure 2 est une variante de celui de la-figure t et les mêmes références'numéri- ques ont été utilisées pour désigner les parties correspondantes des deux figures. Une bague d'étanchéité 43 appliquée contre la paroi intérieure du cylindre est montée dans le corps de soupape 15. A la partie supérieure de l'obturateur conique 99, il est prévu un prolongement 44 engagé dans un trou ménagé dans un guide 45. Le corps de soupape 15 glisse contre la paroi de cylindre en exerçant un certain frottement dans les modes de réalisation des figures t et 2. Pour diminuer ce frottement et augmenter ainsi la sensibilité du régulateur d'écoulement, le corps de soupape 15 de la figure 3 a été réalisé avec un jeu supérieur, Le corps 15 a été relié au siège de soupape 20 à l'aide d'un soufflet 46 qui peut se dilater dans le sens de déplacement du corps 15 de manière que cette augmentation du jeu ne provoque pas un accroissement des fuites, REVENDICATIONS 10 - Dispositif pour actionner hydrauliquement un objet déplaçable verticalement, en particulier ue barre de commande d'un réacteur nucléaire, comprenant un piston relié à l'obJet , des moyens pour alimenter en fluide sous pression l'espace situé en dessous du piston de manière à faire monter l'objet et un conduit de décharge du fluide sous pression permettant à l'objet de descendre par son propre poids, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'un régulateur d'écoulement est branché dans le conduit de décharge de manière à permettre, pratiquement indépendamment de la pression, l'établissement d'un débit constant par unité de temps pour que l'objet conserve une vitesse de descente constante. 20 - Dispositif suivant la revendication t0, dans lequel l'ob- jet a'une forme tubulaire et entoure un support central et axial par l'intermédiaire duquel le fluide sous pression est fourni pour faire monter l'objet, ce dispositif étant caractérisé en ce que le régulateur d'écoulement est installé à l'extrémité inférieure du support. 30 - Dispositif suivant la revendication 10 ou 20, caractérisé en cê que 'le régulateur d'écoulement comprend un corps de soupape mobile supporté par un ressort, ce corps ayant la forme d'un piston et étant engagé dans une partie cylindrique du canal de décharge, un canal de passage de fluide ménagé dans le corps de soupape, un siège prévu dans le canal de décharge et un obturateur conique supporté par le corps de soupape, cet obturateur étant disposé par rapport au siège de manière qu'une augmentation de la différence de pression dans le régulateur provoque une réduction de l'intervalle entre le corps et l'obturateur conique et inversement.