Brevet FR2003524A1 — publié le 19691107

L'invention se rapporte, d'une manière générale, aux réacteurs nucléaires et plus particulièrement à des dispositifs de vorrouillage destinés aux mécanismes qui actionnent les barres de contrôle d'un tel réacteur. Dans un médanisme d'actionnement des barres de controle dont l'enveloppe est exposée à la pression relativement élevée régnant à l'intérieur du réservoir du réacteur, il existe un risque, bien que relativement faible, qu?il se produise une défail- lance ou une rupture de l'enveloppe renfermant ce mécanisme, et que la différence de pressions résultante @ rovoque l'éjection de la barre de contrôle hors du réservoir du réacteur à une vitesse relativement élevéc. Les conséquences d'unc telle éjection peuvent être extrêmement graves. Le but de la présente invention est d'éliminer ce risque d'éjection des barres de contrôle du réservoir d'un réacteur nucléaire e Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de verrouillage rapide pour arrêter l'arbre actionnement d'une barre de contrôle et la barre de contrôle elle-même afin d'éviter qu'ils soient éjectés du coeur du réacteur, en excluant les dangers qui en découlent. Selon l'invention, un piston est actionné par une diffé- rence de pressions dans le cas d'une défaillance de l'enveloppe renfermant le mécanisme d'actionnement des barres de contrôle d'un réacteur nucléaire, ce piston actionnant un dispositif de vernouil- lage qui s'applique contre l'arbre dactionnement d'une barre de contrôle de façon à empêcher cet arbre de contre et la barre de contrôle qui en est solidaire de s'élever.Ce piston est fixé a' l'extrémité supérieure d'un manchon pouvant se déplacer logitudi- nalement qui entoure l'arbre d'actionnement et des organes de verrouillage situés à l'extrémité inférieure du manchon sont resous- sés radialement vers l'intérieur par ces surfaces de ca:e d'un tube de support fixe de manière à s'appliquer contre l'arbre d'ectionnement quand le manchon mobile est chassé vers le haut par la différence de pressions agissant sur le piston. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - La örigure 1 est une coupe logitudinale d'une partie du mécanisme d'accionnement d'une barre de contrôle équipé d'un disrositif de verrduillage conforme à l'invention, ce dispositif étant représentC dans sa position normale ou cie non-verrouillage; - La Figure 2 est une vue anaooue à la Figure 1 montrait le dispositir ce verrouillage appliqué; - La Figure 3 est une coupe à plus grande échelle sui vant la ligne III-III de la Figure 2; et, - La Figure 4 est une vue de détail à grande échelle suivant la ligne IV-IV de la Figure 3 de l'un des organes de verrouillage. se référant aux Figures 1 et 2, on voit un agencement qui comprend une partie de la tête ou de la coupole 10 d'un réacteur nuclaire, un arbre d'actionnement de barre de contrôle 11, pouvant se déplacer logitudnalement, disposé à l'intérieur d'un adantateurcylindrique. 12 s'étendant à travers la coupole 10, une partie d'un mécanisme d'actionnement 13 logé à l'i d'une enveloppe tubulaire hermétique 14, un dispositif de verrouillage 15 disposé à l'extrémité inférieure d'un manchon 16, pouvant se déplacer logitudinalement, qui entoure l'arbre d'actionnement 11, un piston 17 @ fixé à l'extrémité supérieure du manchonlo, un tube de support fixe 18 relié à l'extrémité inférieure de l'adaptateur 12 et un prolongateur évasé 19 fixé à l'extrémité inférieure du tube cie support 18.Le réservoir du réacteur, dont seule une partie de la coupole a été représentée est destiné à contenir un réacteur du type à 1 liquide sous pression et est capa- ble de supporter des pressions internes relotivement élevées. Comme rprésenté, l'adaptateur 12 est relié hermétiquement a la coupole 10 par une soudure 210 De même, l'enveloppe 14 du méconisme d' actionnement de la barre de contre est raccordée hermétiquement à : 'extrémité supérieure de 1' adaptateur par une soudure 22. L'extrémité supérieure de l'enveloppe tubulaire 14 est, elle aussi, fenmée hermétiquement d'une manière appropriée. Ainsi, l'enveloppe 14 est soumise à la pression interne rélativement élevée régnant dans le réservoir du réacteur. Le mécanisme d'actionnement 13 des barras ça controle dont une partie soulement est représentée peut être du type de celui décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 158 766 du 24 Novembre 1964 de E. Frisch; assigné à la société Westinghouse Electric Corporation.En bref, ce mécanisme comprend un certain nombre de bras de préhension 23 qui s'appliquent contre les dents circonfémentielles 24 de l'arbre d'actionnement 11 afin d'imprimer à celui-ci des mouvements élémentaires vers le haut ou vers le bas quand ces bras sont actionnés par des dispositifs électromagnétiques excités successivement, de la maniera décrite dans le brevet précité* Comme il a été expliqué ci-dessus, bien que cela soit peu probable, il ntest pas entièrer.lent exclu quten cas de défaillance ou de rupture de l'enveloppe 14 du mécanise d'ctionnement des barres de contrôle, l'arbre d'actionnement 11 et la barre de contre (non-représentée) qui est fixée à l'extrémité inférieure de celui-ci soient positivement éjectés du réservoir du réacteur par la haute pression régnant à l'intérieur de celui-ci0 C'est pour éliminer ce risque que le dispositif de verrouillage 15 est prévu. Comme le montrent clairement les Figures 3 et 4, le dispositif 15 comprend trois organes de verrouillage 25 uniformément espacés autour de l'arbre 11 de manière c?' à appliquer contre les dents 24 de celui-ci. Chaque organe de verrouillage 25 est porté par un bras de flexion 26 dont l'extrémité supérieure est ixé au manchon 16 par une soudure 27.Le bras 26 est disposé dans une fente 28 ménagée entre les éléments de guidage 29 du manchon 16. Comme le montre la Figure 1, le piston 17 est sollicité vers le bas par un ressort 31 disposé entre le côté supérieur de celui-ci et un élément annulaire 32 fixé dans l'enveloppe 14 du mécanisme ci' d'actionnement de la barre de contrôle.Etant donné que la pression qui s'exerce de part et d'autre du piston 17 est normalement équilibréc, le ressort 31 maintiont normalement le manchon 16 et les organes de verrouillage 25 portés par celui-ci dans leur position inférieure comme représenté sur la Figure i Dans cette position, les organes 25 sont écartés de l'arbre d'actionnement 11 par l'action des bras de flexion 26 et par les surfaces de cama 33 et 34 situés respectivement sur le prolongateur 19 et sur les organes 25. Le prolongateur 19 est vissé dans l'extrémité inférieure du tube de support 18.et y est retenu par une goupille 35. De meAme, le tube 1â est vissé sur l'extrémité inférieure de l'adaptateur 12 et est retenu par une goupille 36. En cas de défaillance ou de rupture de l'enveloppe 14 du mécanisme d'actionnement de la barre de contrla, la pression au-dessus du piston 17 diminue et la différence de pressions agissant sur celui-ci le déplace ainsi que le manchon 16, à la position représentée sur la Figure 2. Le mouvement d'ascension du manchon 16 a pour conséquence d'amener les surfaces de came 37 des organes de verrouillage 25 au contact des surfaces de came 38 du tube de support 18, appliquant ainsi les organes de verrouillage 25 contre les dents 24 en empêchant l'éjection de l'arbre d'actionnement 11 et de la barre de contrôle qui en est solidaire, du réservoir du réacteur. Etant donné que le piston 17 du manchon 16 et l'arbre d'actionnement li sont exposés à la même différence de pressions, la vitesse à laquelle le manchon se déplace pour presser .les organes de verrouillage 25 radialement vers l'intérieur contre l'ar- bre d'actionnement, par rapport à la vitesse à laquelle l'arbre d'actionnement des barres de contrôle se déplace est fonction des rapports relatifs force-masseO En utilisant l'aire disponible du piston, on peut obtenir un taux d'accélération du manillon de 10 à 30 fois supérieur à celui de l'arbre d'actionnement de la barre de contrôle, assurant ainsi que l'application des organes de verrouillage contre les dents de l'arbre d'actionnement se produit avant qu'un mouvement appréciable de la barre ait eu lieu. Il ressort clairement de la description précédente que l'invention apporte un dispositif de verrouillage actionné par une différence de pressions qui empêche l'éjection d'une barre de con trôle d'un réservoir de réacteur nucléaire en cas de défaillance ou de rupture de l'enveloppe de mécanisme d'actionnement de la barre, enveloppe qui est exposée à la pression régnant à l'intérieur du réservoir du réacteur. La construction de ce dispositif est relativement simple et celui-ci ne demande qu'un minimum d'espace supplér:lentaire pour être installé dans un réacteur nucléaire. Il va de soi que de nombreuses nodifications peuvent être apportées à l'exemple représenté et décrit sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Un dispositif de verrouillage de l'arbre d'ac tionnement des barres de contrôle d'un réacteur nucléaire comportant un réservoir de réacteur dans lequel règne une pression inter- ne relativement élevée, un arbre d'actionnement des barres de con tr8le pouvant se déplacer longitudinalement, un mécanisme d'actionnement des barres de contrôle disposé à l'extérieur du réservoir du réacteur, une enveloppe hermétique pour ledit mécanisme qui est exposé à la pression régnant à l'intérieur du réservoir du réacteur, ledit dispositif de verrouillage étant normalement écarté de l'arbre d'actionnement de la barre de contrôle et un piston actionné par une différence de pressions se produisant dans ladite enveloppe pour actionner la dispositif de verrouillage de manière qu'il s'applique contre l'arbre d'actionnement. 2. Un dispositif selon I dans lequel des éléments élastiques sollicitent la dispositif de verrouillage à sa position de repos. 3. Un dispositif selon 1 dans lequel un manchon pouvant se déplacer longitudinalement entoure l'arbre d'actionnement, le piston étant fixé à l'extrémité supérieure de ce manchon, le dispositif de verrouillage comportant des organes de verrouillage espacés autour de l'arbre d'actionnement à l'extrémité inférieure dudit manchon. 4. Un dispositif selon 3 dans lequel les surfaces de came repoussent les organes de verrouillage radialement vers l'intérieur contre l'arbre d'actionnement quand le manchon s'élève sous l'action de la différence de pressions agissant sur le piston. 5. Un dispositif selon 3 dans lequel les organes de verrouillage sont portés par des bras de flexion situés sur ledit manchon. 6. Un dispositif selon 4 dans lequel un tube de support fixe est prévu à l'intérieur du réservoir du réacteur et comporte des surfaces de came stappliquant contre les surfaces de cama des organes de verrouillage. 7. Un dispositif selon 3 dans lequel le réservoir du réacteur comporte une coupole et le manchon s'étend à travers cette coupole, le piston étant disposé à l'evtérieur du réservoir et les organes de verrouillage à l'intérieur de celui-ci. 8. Un mécanisme d'actionnement de barres -de contre qui comprend une nveloppe hemmétiqe exposée à une pression interne, un arbre d'actionnement de barre de contrôle pouvant se déplacer longitudinalement dans l'enveloppe, un dispositif de verrouillage normalement écarté dudit arbre de contre et un piston actionné par une différence de pressions se produisant dans ladite enveloppe afin d'actionner le dispositif de verrouillage pour qu'il s'applique contre l'arbre d'actionnement. 99 Un mécanisme selon 8 comportant un manchon pouvant se déplacer longitudinalement entourant l'arbre d'actionnement et 'a l'une des extrémités duquel est fixé le piston, le dispositif de verrouillage comportant des organes de verrouillage espacés autour de l'arbre d'actionnement, à l'autre extrémité du manchon. 10. Un mécanisme selon 9 dans lequel les surfaces de came fixes s'appliquent contre des surfaces de came des organes de verrouillage pour repousser ceux-ci radialement vers ltin- térieur contre l'arbre d'actionnement quand le manchon est déplacé longitudinalement par une différence de pressions agissant sur le piston.