Brevet FR2020072A1 — publié le 19700710

La présente invention concerne un appareil de contrôle d'un réacteur nucléaire et plus particulièrement un appareil de ce genre qui contrôle les paramètres correspondant à des conditions anormales et enregistre des informations concernant ces paramètres. L'appareil construit selon les principes de l'invention est particulièrement adapté - parmi d'autres applications possibles-àl'emploi en liaison avec des centrales nucléaires modernes. Bien qu'on ait employé avec succès de nombreux types différents de systèmes d'enregistrement et de contrôle pour des réacteurs nucléaires, l'invention concerne un appareil nouveau et perfectionné de contrôle des réacteurs nucléaires qui constitue une amélioration par rapport à ces appareils de la technique antérieure, comme cela découle de la description ci-après. En principe, l'appareil selon l'invention de contrôle des réacteurs nucléaires est destiné à recevoir-de manière continue - à l'entrée des informations concernant le fonctionnement du réacteur,obtenues par un contrôle continu. I1 permet de comparer les données enregistrées pour déterminer si elles sont comprises entre des limites prédéterminées et,gr ce à ltexécution de calculs à distance, il met à jour automatiquement les paramètres de comparaison. I1 analyse les données et prévoit, sur demande, les caractéristiques des futures conditions- de fonctionnement.Si un ou plusieurs signaux d'entrée sont en dehors de l'intervalle normal, le système entre en état d'alarme et cesse de fonctionner en émettant un signal d'alarme, la valeur particulière correspondante étant indiqué à l'équipe faisant fonctionner l'installation. Si cette valeur se rapproche d'une limite critique déterminée, un signal d'alarme critique est émis et cette valeur particulière est indiquée en même temps que la manière d'agir conseillée pour empêcher d'atteindre cette limite critique. I1 est évident que les circuits classiques d'arrêt automatique brusque fonctionnent indépendamment du présent appareil et arrêteraient brusquement le réacteur si une limite critique était atteinte avant qu'on ne puisse entreprendre une manoeuvre corrective. Dans le cas où des informations ou des calculs spéciaux sont demandés par les opérateurs du réacteur ou les ingénieurs atomiciens, on peut alors faire fonctiolmer l'appareil suivant un mode spécial d'interrogation. Les variantes,concernant ce mode, s'étendent de simples demandes d'informations plus détaillées concernant les enregistrements périodiques à des calculs de programmes proposés concernant les barres et des conditions futures de fonctionnement. Si les données de fonctionnement sont comprises entre les limites de fonctionnement normales, l'appareil continue à fonctionner normalement, sauf si ce fonctionnement est interrompu par des informations reçues se trouvant en dehors de l'intervalle normal ou par des demandes particulières formulées par les opérateurs du réacteur ou des ingénieurs atomiciens. L'invention concerne la réalisation d'un nouveau système perfectionné de contrôle d'un réacteur nucléaire, qui comprend des capteurs pour l'installation, des dispositifs d'extraction des valeurs en dehors des intervalles de fonctionnement normaux prédéterminés et des dispositifs pour mémoriser ces valeurs. De plus, ledit appareil -comprend des dispositifs d'extraction des valeurs mémorisées dans le cas où il s'agit de données importantes et pour transmettre ces données à un centre de traitement de l'information qui peut être placé à une certaine distance de la centrale nucléaire. Ce centre peut comprendre des mémoires intermédiaires, un fichier pilote d'informations et des ensembles pour mémoriser des programmes.De plus, le centre de traitement de l'information reçoit des informations du service technique nucléaire qui sont utilisées comme entrée pour un ou plusieurs programmes mémorisés. En outre, il établit des signaux d'entrée à partir des données courantes concernant le fonctionnement, figurant dans le fichier pilote d'information. Les signaux de sortie provenant de ces programmes sont transmis au service technique et au système de traitement continu des données afin de tenir à jour les paramètres de calcul mémorisés dans l'équipement de traitement continu et à partir desquels on extrait les informations provenant des capteurs. On a décrit assez sommairement ci-dessus les caractéristiques les plus importantes de la présente invention pour faciliter la compréhension de la description ci-apres de ladite invention et pour permettre de mieux apprécier sa contribution à la technique, Des caractéristiques additionnelles de l'invention qui seront décrits ci-après constitueront l'objet des revendications ci-annexées.Les praticiens se rendront compte que les idées servant de base à la présente description peuvent facilement être utilisées comme points de départ pour la réalisation d'autres ensembles permettant d'atteindre les divers objectifs de l'invention. I1 importe, par conséquent, de considérer les revendications comme comprenant ces réalisations équivalentes sans que, pour celan ces dernières ne soient en dehors dé l'esprit et de la pori~ée de l'inventions D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins sur lesquels - la figure 1 est un schéma fonctionnel de l'ensemble de traitement sur place de l'information - la figure 2 est un schéma fonctionnel du centre de traitement de l'information ; et - la figure 3 est un schéma fonctionnel destiné à faire comprendre le mode normal de fonctionnement de l'appareil, selon les principes de l'invention. La figure 1 représente l'appareil de contrôle selon l'invention d'un réacteur nucléaire qui comprend plusieurs capteurs 10 de contrô-le continu de l'installation qui sont des capteurs nucléaires et des capteurs classiques. Le convertisseur 12 sert à convertir les signaux analogiques provenant des capteurs 10 en signaux numériques. Des organes d'extraction et d'établissement de la moyenne des données 14 sont incorporées pour extraire les signaux numériques correspondant à des valeurs à l'extérieur d'un intervalle normal de fonctionnement prtsrminé. Ces valeurs sont ensuite enregistrées temporairement dans une mémoire 16 à grande capacité, par exemple à disque ou à tambour, pour pouvoir s'y reporter ultérieurement. Chacun des capteurs de l'installation peut être exploré une fois par minute et les données ainsi obtenues peuvent être accumulées par exemple pour une période d'une heure. L'appareil de traitement de l'information sur place comprend, en outre, un dispositif de présentation et un ensemble 18 permettant aux opérateurs de demander des informations particulières non imprimées normalement, indiquant aux opérateurs de l'installation les valeurs ainsi extraites. Des ensembles 20 d'alarme et d'impressoil- sont également incorporées. Le calculateur 22 exécute des calculs basés sur des relations semi-empiriques, dont les paramètres sont périodiquement tenus à jour par des signaux de sortie provenant de la simulation plus précise dans le centre de traitement de l'information à distance. Un dispositif 24 d'enregistrement d'une série d'événements et une imprimante d'appel des événements 26 sont incorporés en liaison avec la mémoire 16. Un dispositif d'enr.egistrement 28 de l'information est également relié à la mémoire 16 t Un poste à distance 30 (figure 1) est destiné à être en contact avec l'appareil de traitement continu de l'information et à transmettre et à recevoir des informations en provenance et en direction d'un centre de traitement de l'information 32, (figure 23, Ce poste à distance comprend dispositif d'extraction 34 d'informations de la mémoire 16 et des organes de transmission 38 qui transmettent l'information reçue du dispositif d'exploration 34 à une voie de transmission 36. Le dispositif d'extraction 34 sert à identifier des modifications importantes concernant les limites et/ou les paramètres de calculs employés dans le calculateur 22 et à modifier les quanti tés mémorisées. De plus, la voie de transmission 36 reçoit des informations en provenance du centre de traitement, qu'il transmet par des dispositifs récepteurs 40 au dispositif d'extraction 34 et à l'imprimante 42 des résultats. Comme on le voit sur la figure 2, le centre 32 de traitement de l'information comprend un dispositif 44 de réception de l'information qui reçoit des informations émises sur place par la centrale nucléaire, en passant par la voie de transmission 36 et les mémorise dans la mémoire intermédiaire 46. Autrement dit, l'information reçue périodiquement de l'emplacement du réacteur est mémorisée temporairement dans une mémoire 46 à grande capacité et utilisée ensuite pour tenir à jour le fichier pilote d'information 48. Ce fichier pilote transmet les informations reçues par une mémoire de transit 50 à une série de sous-programmes mémorisés dans un ensemble central de traitement et de mémorisation 52 de l'information, suivant le caractère des informations reçues, telles que des informations normales, des demandes particulières ou des interruptions à la suite d'une alerte, par exemple. Les signaux de sortie de cette série de programmes sont transmis à l'emplacement du réacteur par un transmetteur 54 et une voie de transmission 36. Une seconde voie de transmission 56 établit une liaison avec le département-technique nucléaire. Un récepteur 58 sert à la réception d'informations provenant du département technique par la voie de transmission 56 et introduit ces informations dans une mémoire intermédiaire 60, incorporée dans ce but. Le dispositif d'appel 62- reçoit des données provenant de la mémoire temporaire 60 et du fichier pilote d'information 48 tenu à jour. Ces informations sont utilisées comme signaux d'entrée pour un ou plusieurs programmes mémorisés dans l'ensemble 52 central de traitement et de mémorisation, par l'intermédiaire d'un dispositif d'appel 64 des programmes mémorisés et de la mémoire de transit 66. Les signaux de sortie provenant de ces programmes sont transmis au département technique par le transmetteur 68 et la voie 56 de transmission. Si tous les capteurs de l'installation donnent des indications dans leurs intervalles de fonctionnement normal et si des demandes spéciales n'ont pas été formulées, le système continue à fonctionner normalement. Dans ce mode de fonctionnement, ledit système utilise les informations provenant des capteurs de l'installation pour évaluer le comportement de l'installation, ce qui conduit à la réalisation d'enregistrements périodiques récapitulant les paramètres appropriés de fonctionnement de l'installation. L'interruption du fonctionnement à la suite d'une alerte et le mode de fonctionnement en cas de demande spéciale correspondent à des programmes mémorisés dans le centre de traitement et de mémorisation, de manière à pouvoir être appelés à fonctionner sur demande, de préférence sans intervention manuelle. Le schéma fonctionnel de la figure 3 représente le mode normal de fonctionnement de l'ensemble de contrôle et d'analyse. A titre d'exemple, les informations provenant des capteurs de l'installation sont transformées en données numériques et des paramètres importants de l'installation sont déterminés.Ensuite, des calculs sont exécutés par 70 et 72 pour déterminer la puissance totale, P le courant total, F le rapport puissance totale/courant total la répartition de la puissance, ai = Pi/P i moy la densité Z de la puissance le surrefroidissement, Sc la pression dans le système en kg/cm2 le total des mégawatts/jour, MWJ total Ensuite, les valeurs calculées sont extraites par 74, pour les écarts importants mentionnés ci-après TOL = tolérance (|&alpha;-&alpha;N-1|) ijk - (TOL) &alpha; I ssN N-1 I - (TOL) |FN-FN-1 | i - (TOL)F (| N ZN 1 | ) m - (TOL)z (MWJN- JN~1) - (T0L) NWJ (SCN - SC (N-l)) - (TOL)SC (kg/cm2 - kg/cm2 (N 1))- (TOL)kg/cm2 Si les variations sont dans les limites des tolérances, la totalité de l'information est mémorisée temporairement et l'information choisie est mémorisée en permanence. Les données importantes sont transmises par 76 à la fréquence de &gamma; 1. la valeur N-l étant utilisée pour les données non transmises. Les données reçues sùnt mémorisées en 78. Ensuite, on procède en 80 au calcul ci-après &alpha;N - &alpha;N-1 | ijk - (T0L)&alpha; 0 Si le résultat est négatif ou nul, alors la quantité ffi limite L=f(F) est calculées en 82. Comme on- le voit en 84, si N - L) est positif ou nul, la boucle est complétée, en 86, en direction de la mémoire d'information 78 à la fréquence 1. Si la valeur calculée en 84 est positive, cette information est transmise à un calculateur-analyseur hydraulique 88, où l'on calcule la répartition des vides et du courant fluide.Ce calculateur reçoit également une inforriation quand t N - oN-î I ijk - (TOL) a 7 0 comme indiqué en 80. Ensuite, le rapport des flux critiques de chaleur (CHFR-L). est ijk calculé en 90, puis extrait. Ce calcul peut tenir compte des calculs hydrauliques de physique dans trois dimensions,basés sur des déplaements choisis des barres 92. Si la répartition des rapports des flux critiques de chaleur est comprise entre les limites 94, alors les déplacements des barres commandées sont déterminés en 96 et transmis par 98 au réacteur nucléaire et/ou au département technique nucléaire.Ensuite, l'alarme préliminaire 100 est donnée et la quantité (JN)ijk est calculée et accumulée en 102. L'évolution u, xénon est calculée par 104 pour chaque noeud et les résultats importants sont imprimés et transmis par 106 au réacteur nucléaire et/ou au département technique nucléaire. La boucle est fermée en 112 en direction de la mémoire 78 avec une fréquence a2,+ sauf dérogation. Comme indiqué en 110, si (NWJ - L4) est supérieur ou égal à 0, les paramètres d'entrée physiques à trois dimensions sont~recalculés en 114. Cette information est mémorisée en 116 avec N = N-1 et utilisée pour effectuer les calculs hydrauliques de physique à trois dimensions en 92, en se basant sur des déplacements choisis des barres. Si la répartition calculée en 90 des valeurs du flux de chaleur critique n'est pas comprise entre les limites 94, un signal d'alarme 118 est émis pour indiquer les valeurs et les emplacements. Ces informations sont transmises par 98 au réacteur nucléaire et/ou au département technique nucléaire. De plus, certains déplacements cousis S de préférence des barres sont introduits en 120 dans les calculs hydrauliques de physique à trois dimensions, effectués en 92 Pour récapitule-i le mode normal de fonctionnement représenté sur la figure 3, les informations obtenues par les capteurs de l'installation sont zonées à la forme numérique et on détermine des paramètres importants de l'installation Ces paramètres, tels que la puissance locale, le courant total le rapport puissance. courant, etc. sont comparés à des valeurs précédenLes et des limites prédéterminées. Si les variations sont dans les limites des tolérances, toutes les informations sont mémorisées temporairement et certaines informations choisies sont mémorisées de manière permanente. Si ces variations sont en dehors des tolérances, les valeurs des paramètres ;'s-errants sont transmises au centre dçinformation. Les informations transmises sont substituées dans le système, remplaçant les données périmées et un calcul complet est effectué. En utilisant les répartitions de la puissance qui ont été déterminées à partir des indications des capteurs, on procède à une analyse thermique et hydraulique et on obtient de nouveaux paramètres thermiques et hydrauliques. Le flux critique de chaleur est déterminé pour chaque rroeud et on détermine le rapport des flux de chaleur au flux critique. Si ce rapport est compris entre les limites normales, on peut rechercher ou non les résultats de petites modifications des positions des barres de réglage et achever le cycle normal. Autrement dit, l'intégrale de l'énergie produite dans chaque noeud est déterminée, ainsi que l'évolution du xénon, etc. Si le rapport des flux de chaleur au flux critique est en dehors de la limite ou tend vers cette dernière en un point du réacteur, alors l'alerte est donnée et les valeurs et les emplacements correspondant au rapport des flux de chaleur au flux critique en dehors des limites sont indiqués. En utilisant la maquette de réacteur présente dans le système et qui a été calibrée en permanence pendant le fonctionnement du réacteur, on procède à des déplacements choisis des positions des barres et on calcule les paramètres nucléaires pour les nouvelles configurations. On continue ce cycle d'opérations jusqu'à ce qu'on obtienne un programme satisfaisant concernant les barres et on l'envoie à l'opérateur pour étude. On voit donc que l'invention consiste en une nouvelle combinaison de moyens techniques réalisée de manière à obtenir une solution pratique des difficultés et des problèmes à résoudre par les opérateurs des installations et les ingénieurs atomiciens Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on sorte pour cela de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Appareil de contrôle d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens techniques pour un contrôle continu des données concernant le comportement du réacteur, des moyens techniques pour comparer lesdites données à des limites prédéterminées, des moyens techniques pour effectuer des calculs à distance afin de maintenir à jour lesdites limites prédéterminées, en vue d'effectuer une analyse et de prévoir les caractéristiques des futures conditions de fonctionnement sur demande 2 - Appareil de contre d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs, des dispositifs d'extraction pour les valeurs de certaines grandeurs en dehors des limites prédéterminées correspondant à un fonctionnement normal, des mémoires pour mémoriser ces valeurs, un centre de traitement de l'information à distance pour tenir à jour lesdites limites prédéterminées et pour effectuer l'analyse et prévoir les caractéristiques des futures conditions de fonctionnement sur demande et un dispositif pour extraire lesdites valeurs mémorisées afin d'obtenir des données importantes et transmettre ces données importantes audit centre de traitement de l'information. 3 - Appareil de contrôle d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs, des convertisseurs analogiques-lnumériques, recevant des informations analogiques et les transformant en données numé- riques, un dispositif d'extraction et de calcul de moyennes de l'information destiné à recevoir lesdites informations numeriques et à extraire lesdites informations pour des valeurs en dehors d'intervalles choisis, un dispositif de mémorisation de l'information pour mémoriser lesdites valeurs, des moyens techniques pour indiquer lesdites valeurs en réponse à des demandes de l'opérateur, des dispositifs d'alarme et d'impression pour lesdites valeurs, des moyens techniques pour effectuer avec lesdites valeurs, les calculs concerne nant l'installation, lesdites mémoires étant destinées à mémoriser lesdits calculs concernant le comportement de l'installation., des dispositifs d'enregistrement des données en provenance desdites mémoires des moyens techniques pour enregistrer une succession d:évênements en provenance desdites mémoires, une imprimante avec appel des événements destinée à recevoir des données en provenance desdits dispositifs d'enregistrement de ladite série d'événe- ments, un dispositif d'extraction des données importantes placé dans un poste à distance pour extraire les données importantes desdites mémoires, lesdites mémoires recevant les informations extraites, un centre 8 distance de traite ment de l'information pour tenir à jour lesdites limites prédéterminées et pour analyser et prévoir les caractéristiques des conditions futures de fonctionnement sur demande. 4 - Appareil de contrôle d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs dans l'installation, un dispositif d'extraction des valeurs en dehors de la gamme de fonctionnement normale prédéterminée, des mémoires pour mémoriser lesdites valeurs, une voie de transmission, des moyens techniques pour extraire et mémoriser les valeurs de données importantes et transmettre lesdites données importantes à ladite voie de transmission, un appareillage central de traitement de l'information comprenant des moyens techniques pour recevoir des infomations-provenant de ladite voie de transmission, une mémoire intermédiaire pour mémoriser les données reçues en provenance dudit moyen technique nommé en dernier, un fichierpilote pour informations d'entrée tenu à jour par les informations reçues en provenance de ladite mémoire intermédiaire, une mémoire de transit pour recevoir des informations dudit fichier pilote d'informations reçues à l'entrée, un ensemble central de mémorisation et de traitement pour recevoir des informations en provenance et transmettre des informations en direction, de ladite mémoire de transit, des moyens techniques pour transmettre des informations reçues de ladite mémoire de transit à ladite voie de transmission, une seconde voie de transmission servant de liaison avec le département technique nucléaire, des moyens techniques pour recevoir des informations en provenance de ladite seconde voie, une seconde mémoire intermédiaire pour mémoriser les informations reçues par lesdits moyens techniques cités en dernier, une seconde mémoire de transit, des moyens techniques pour recevoir des informations de ladite seconde mémoire intermédiaire ainsi que dudit fichier pilote d'informations reçues et pour transmettre des informations par la seconde mémoire de transit à l'ensemble central de mémorisation et de traitement et des moyens techniques pour transmettre les informations reçues dudit ensemble central de traitement et de mémorisation en passant par ladite seconde mémoire de transit à ladite seconde voie de transmission. 5 - Appareil de contrôle d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs5 des convertisseurs analogiquenumérique, recevant des données analogiques et les transformant en données numériques, un dispositif d'extraction et de calcul de la moyenne des données destiné à recevoir lesdites informations numériques et à extraire lesdites informations quand leurs valeurs sont en dehors d'intervalles choisis, une mémoire pour mémoriser lesdites valeurs, des moyens techniques pour présenter lesdites valeurs en réponse à des demandes de l'opérateur, des dispositifs d'alarme et d'impression pour lesdites valeurs, des moyens techniques poifr exécuter les calculs concernant l'installation avecvlesdites valeurs, ladite mémoire étant destinée à mémoriser lesdits calculs concernant le comportement de l'installation, des dispositifs d'enregistrement des informations provenant de ladite mémoire, des moyens techniques pour enregistrer des séries d'événements à partir d'infor} mations provenant desdites mémoires, une imprimante avec appel des événements pour recevoir des informations provenant des dispositifs d'enregistrement de ladite série d'événements, un dispositif d'extraction des données importantes dans un poste éloigné pour extraire les informations importantes des dites mémoires, lesdites mémoires recevant les informations extraites, une voie de transmission, des moyens techniques pour transmettre des informations provenant dudit dispositif d'extraction des informations importantes à ladite voie de transmission, des moyens techniques pour recevoir des informations de ladite voie de transmission et les introduire dans ledit dispositif d'extraction des données importantes, un dispositif destiné à imprimer les résultats reçus par ladite voie de transmission, un appareillage-central de traitement de l'information comprenant des moyens pour recevoir les informations en pro enancè de ladite voie de. transmission, une mémoire intermédiaire pour mémoriser les informations reçues desdits moyens cités en dernier, un fichier pilote d'informations recueillies tenu à jour par la réception d'informations en provenance de ladite mémoire intermédiaire, une mémoire de transit destinée à recevoir des informations dudit fichier pilote d'informations recueillies, un ensemble central de mémorisation et de traitement destiné à recevoir des informations de ladite mémoire de transit et à en transmettre en direction de ladite mémoire, des moyens techniques pour transmettre des informations reçues de ladite mémoire e transit à ladite voie de transmission, une seconde voie de i::ransmission pour établir la liaison avec le département technique nucléaire, un dispositif pouirecevoir des informations .provenant de ladite seconde voie, une seconde mémoire intermédiaire pour mémoriser les informations provenant du dispositif cité en dernier, une seconde mémoire de transit, des moyens techniques pour recevoir des informations provenant de ladite seconde mémoire intermédiaire et pour recevoir des informations en provenance ru fichier pilote d'iaformati'ous recueillies sus-ïnentionné et pour transmettre des informations par ladite seconde mémoire de transit à l'ensemble central de mémorisation et de traitement et des moyens techniques pour transmettre les informations reçues dudit ensemble central de mémorisation et de traitement à ladite seconde voie de transmission par ladite seconde mémoire de transit.