Brevet FR2036729A1 — publié le 19701231

La présente invention a pour objet un dispositif amortisseur de choc, destiné à mesurer le freinage et l'arrêt en fin de course d'une masse en mouvement et utilisable notamment, dans un réacteur nucléaire, pour assurer l'arrêt final d'une barre de sécurité en chute rapide. On sait que l'arrêt de réacteurs nucléaires en sécurité, est généralement assuré par la chute rapide d'une masse absorbante mobile, barre de sécurité ou barre de contrôle utilisée en barre de sécurité. La chute libre est éventuellement accélérée par un propulseur. Dans d'autres cas, la masse se déplace dans une direction non verticale, par exemple horizontalement sous l'effet d'un dispositif propulseur. La vitesse de la masse mobile atteint rapidement quelques mètres par seconde et en fin de course, cette masse doit être arrêtée sur une très courte distance, qui ne dépasse pas normalement 10 à 20 % de la course totale. Les réacteurs nucléaires comportent, à cet effet, pour chaque barre de sécurité, un dispositif de freinage assurant normalement l'arrêt de la barre de sécurité. Pour le cas ou ce dispositif de freinage fonctionnerait mal, un dispositif amortisseur de secours est généralement prévu. Ce dispositif amortisseur, parfois désigné sous le terme de " parachute ", a pour rôle d'absorber l'énergie du choc en évitant ainsi la détérioration des butées mécaniques solidaires des structures des réacteurs. I1 est classique d'utiliser des dispositifs amortisseurs assurant l'absorption d'énergie par déformation de matériaux inélastiques. Les dispositifs connus fonctionnent soit par déformation à la traction, soit par déformation au flambage, ce qui entraîne des variations dimensionnelles des dispositifs, obligeant à les remplacer après usage et gênant leur extraction hors des structures des réacteurs. L'invention concerne un dispositif qui fonctionne par déformation à la compression d'un matériau inélastique, ce qui est un avantage par rapport à une butée mécanique finale, notamment dans leur application à l'arrêt des barres de sécurité de réacteurs nucléaires. Ce dispositif est cependant utilisable également pour assurer l'amortissement de toute masse mobile en déplacement rapide que l'on arrete sur une courte distance. Le dispositif selon l'invention fonctionne par écrasement inélastique d'éléments tubulaires. Il se caractérise en ce qu'il comporte des éléments tubulaires répartis en unie pluralité de couches successives comportant chacune au moins deux desdits éléments tubulaires en contact avec des disques de séparation des couches adjacentes. Selon des caractéristiques secondaires de l'invention - lesdits éléments tubulaires présentent une section constante et leurs axes sont parallèles aux disques de séparation, - lesdits éléments sont cylindriques, - les disques de séparation sont plans et parallèles les uns aux autres, - le dispositif présente une symétrie de révolution par rapport à un axe perpendiculaire aux disques de séparation, - lesdits éléments sont des tubes cylindriques dont la section varie d'une couche à l'autre, - le dispositif comporte deux plaques extrêmes paral vièles aux disques de séparation, l'une fixe en fonctionnement et l'autre destinée à recevoir le choc. Si le dispositif est immobile en fonctionnement, c'est la plaque supérieure qui reçoit le choc, et c'est la plaque inférieure si le dispositif est mobile. On décrit ci-après, à titre d'exemple, un mode de réalisation particulier du dispositif d'amortissement de chocs selon l'invention. Naturellement cette description ne saurait avoir aucun caractère limitatif vis-3-vis de l'invention. Elle se réfère aux figures 1 et 2 jointes dans lesquelles - la figure t représente le dispositif décrit, en coupe longitudinale partielle, - la figure 2 montre une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1. Dans le mode de réalisation particulier considéré, le dispositif selon l'invention est destiné à être utilisé en tant que "parachute" dans un réacteur nucléaire, c'est-à-dire comme moyen de secours pour absorber l'énergie cinétique d'une barre de contrôle fonctionnant en sécurité en cas de défaillance de l'amortisseur normal. Le dispositif décrit est essentiellement constitué d'éléments tubulaires répartis en une pluralité de couches successives séparées les unes des autres par des disques de séparation tels que 2. Le dispositif présente, ici, une symétrie de révolution par rapport à un axe perpendiculaire aux disques 2. Ces derniers présentent une forme annulaire, avec un trou central qui sert à la mise en place d'une tige porte-parachute. Le dispositif comporte dans le cas particulier décrit, cinq couches identiques d'éléments tubulaires et, en complément des quatre disques de séparation 2, deux plaques extrêmes 3 et 4 parallèles aux disques de séparation, mais d'épaisseur plus importante. Les éléments tubulaires sont des tubes métalliques tels que 6, de section circulaire et tous de diamètre constant, identique d'un tube à l'autre. Chaque couche comporte cinq tubes identiques disposés radialement entre les disques de séparation avec leurs axes parallèles à ces derniers. Les tubes sont soudés aux disques de séparation selon la génératrice de contact. En postion de fonctionnement, la barre de sécurité tombant verticalement, la plaque inférieure 4 est disposée de manière que le choc de la barre en tin de chute s'exerce sur cette plaque 4. Sous l'action d'un tel choc, les tubes 6 s'aplatissent ; leur section, initialement circulaire, prend une forme ovale. Ils peuvent même 5?aplatir au point que leurs parois rentrent en contact. Suivant l'état des tubes après écrasement, le dispositif doit être remplacé après emploi ou peut supporter plusieurs chocs. Comme le montre la description qui précède, le dispositif selon l'invention, utilisé notamnent en parachute, a comme avantage principal sa grande simplicité de conception. En effet, il est constitué, d'une manière générale, par assemblage de pièces de forme très simple, disques et tubes, en matériaux usuels, métaux ou plastiques par exemple. De plus, il est facile de l'adapter à des caractéristiques de fonctionnement variées tout en conservant ses avantages. Entre autres avantages, on peut souligner les suivants, dont certains résultent directement des précédents a) le dispositif, simple et robuste, présente une probabilité de panne pratiquement nulle b sa fabrication est facile et rapide : il peut être fabriqué en quelques heures, d(où un prix de fabrication très faible c) il peut être adapté pour absorber des chocs d'énergie différente en faisant varier par exemple, soit le nombre de couches successives, soit le nombre d'éléments tubulaires par couche, soit encore l?épaisseur des parois et la longueur des éléments tubulaires d) le dispositif peut s'adapter à des formes très vara- bles en faisant varier la disposition des éléments tubulaires, en même temps que la forme des disques de séparation, celle-ci pouvant être par exemple carrée, ovale ou triangulaire au lieu de circulaire e) il permet de fire varier l'amortissement de fonctionnement : ainsi pour obtenir un amortissement progressif, on peut utiliser des éléments tubulaires d'épaisseurs de paroi et des longueurs variables d'une couche à l'autre, alors qu'une épaisseur des parois homogène conduit à une décélération sensiblement constante f) le dispositif peut fonctionner dans une position quelconque, verticale, horizontale ou oblique, et il peut être aussi bien fixe que mobile avec la masse en mouvement g) suivant les matériaux utilisés, le dispositif peut fonctionner à des températures élevées et dans différents milieux plus ou moins corrosifs h) le montage et le démontage du dispositif sont particulièrement simples. Enfin, par rapport aux différents dispositifs existant antérieurement à l'invention, et notamment aux différents types de parachutes utilisés pour l'arrêt des barres de sécurité des réacteurs nucléines, le dispositif selon l'invention a l'avantage de diminuer de volume en absorbant l'énergie de la masse en mouvement. REVENDICATIONS 1.- Dispositif amortisseur de choc destiné à assurer le freinage et l'arrêt en fin de course d'une masse en mouvement et utilisable notamment, dans un réacteur nucléaire, pour assurer l'arrêt final d'une barre de sécurité en chute rapide, comportant des éléments tubulaires répartis en une pluralité de couches successives et maintenant à eux seuls l'écart entre des disques de séparation des couches adjacentes, caractérisé en ce que lesdits éléments sont des tubes cylindriques en matériau inélastique disposés radialement par rapport à un axe de symétrie perpendiculaire auxdits disques. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits éléments tubulaires présente - une section constante, et en ce que leurs axes sont parallèles aux disques de séparation. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments sont cylindriques. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les disques de séparation sont plans et parallèles les uns aux autres. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé dents, caractérisé en ce qu'il présente-une symétrie de révolution par rapport à un axe perpendiculaire aux disques de séparation. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits éléments sont des tubes cylindriques dont la section varie d'une couche à l'autre. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques extrêmes parallèles aux disques de séparation, l'une fixe en fonctionnement et l'autre destinée à recevoir le choc.