Brevet FR2026752A1 — publié le 19700918

-1 2026752 L'invention concerne un dispositif de régulation pour la régulation de réacteurs nucléaires comportant un amas d'éléments de coeur en forme de boulets, au moins une "barre d'absorption étant déplacée dans l'amas en repoussant les éléments de coeur. 5 On connaît desréacteurs nucléaires comportant un amas d'élé ments de coeur en forme de boulets'dans lesquels le réglage du fonctionnement ou l'opération d'arrêt est effectuée à l'aide de barres d'absorption qui pénètrent directement dans l'amas en repoussant les éléments de coeur. Outre une bonne efficacité, ce procédé de 10 régulation comporte des avantages en ce qui concerne la construction du coeur du réacteur, car il n'est pas besoin d'éléments particuliers pour guider les barres d'arrêt ou de régulation, les barres d'absorption dont la pointe est conique et qui, en général, sont des barres pleines, - sauf en ce qui concerne les conduits 15 pour le passage du fluide de refroidissement - , peuvent toutefois provoquer, lorsqu'elles repoussent les éléments de coeur, une déformation du coeur du réacteur, ce qui peut entraîner, sur les éléments de coeur et sur le réflecteur de fond et de côté, des charges inacceptables. 20 L'invention se propose de fournir un dispositif de régulation pour réacteurs nucléaires qui permet" de diminuer considérablement les charges qui se produisent lors de l'introduction d'une barre d'absorption dans l'amas d'éléments de coeur. La caractéristique de l'invention consiste en ce que la barre 25 d'absorption a la forme d'une vis et en ce que le dispositif d'ac-tionnement est réalisé pour déplacer la barre d'absorption longitudinal ement et en rotation. Lors de l'introduction d'une telle barre d'absorption en forme de vis, qui effectue simultanément un mouvement longitudinal et un mouvement de rotation, l'amas d'élé-30 ments de coeur en forme de boulets est désagrégé, étant donné que la barre d'absorption pénètre comme une vis transporteuse. Les boulets, qui se trouvent sur le chemin de la barre d'absorption lors de sa pénétration, sont partiellement repoussés vers le haut, de sorte que le volume repoussé par la barre d'absorption qui pour-35 rait entraîner des charges de fonctionnement élevées des éléments de coeur et du réflecteur de fond et de côté, est sensiblement diminué. Le filetage prévu sur la barre d'absorption peut avoir les sections les plus variées, de préférence une section trapézoïdale. La pointe de pénétration de la barre d'absorption est, dans ce cas, 40 avantageusement conique, afin d'assurer l'action continue de la vis. BAD ORIGINAL 69 44420 2 2026752 le dispositif d'actionnément associé peut être monté de telle sorte que, à l'intérieur d'un boîtier, est disposé un arbre d'entraînement dont la partie inférieure est réalisée sous forme d'arbre profilé, l'arbre profilé rotatif traversant un élément de 5 transmission du couple de rotation qui actionne -une pièce tubu-laire mobile dans le sens de l'axe à l'extrémité inférieure de laquelle est fixée la barre d'absorption hélicoïdale, - que, dans la zone de l'élément de transmission du couple de rotation est placé sur la périphérie de la pièce tubulaire un accouplement à roue li-10 bre embrayable et débrayable qui, lors du déplacement vers le bas de la barre d'absorption dans l'amas de boulets, engrène avec une hélice élévatrice placée autour de l'accouplement à roue libre dont le filetage est en liaison avec un contre-filetâge prévu sur la périphérie interne du carter - , que la pièce tubulaire et la 15 vis élévatrice sont guidées dans des guidages axiaux, - et que, dans la zone de l'élément de transmission du couple de rotation se trouve un autre accouplement à roue libre embrayable et débrayable sur la périphérie de la pièce tubulaire qui engrène lors du retrait de la barre d'absorption de l'amas de boulets et met en 20 rotation une pièce intercalaire qui est montée libre sur la pièce tubulaire, cette pièce intercalaire engrenant avec un engrenage en liaison mécanique avec la vis élévatrice. Une telle réalisation apparaît avantageuse pour obtenir le mouvement souhaité d'avance et de rotation» Après de nombreux essais sur des maquettes à l'échel-25 le 1:10 et 1;1, on a trouvé pour l'introduction de la barre d'absorption que f = 1,5 est un rapport de déplacement approprié, le rapport d'avancement est calculé à partir du rapport de la vitesse d'avancement Vp de la barre d'absorption et de la vitesse de levée Vjj de la vis élévatrice. Pour l'opération de sortie, on a trouvé •30 que f = 1 est une valeur appropriée. Il apparaît ainsi que le dispositif d'actionnement peut éventuellement réaliser différents rapports de déplacement pour l'avancement ou le retrait de la barre d'absorption. L'engrenage est de façon appropriée un engrenage planétaire. La vis élévatrice est de façon appropriée munie d'un 35 filet plat, dont le pas est h = 93 mm, le contre-filetage de la vis élévatrice étant constitué par des rouleaux de roulements à rouleaux disposés dans le carter en correspondance avec le pas du filetage. Les rouleaux des roulements à rouleaux sont dans ce cas disposés avantageusement de telle sorte que trois rouleaux au moins 40 et quatre rouleaux au plus sont en coopération. La transmission du ORIGINAL 69 44420 3 2026752 couple de rotation de l'arbre profile à la pièce tubulaire s'effectue de façon appropriée à l'aide d'un manchon coulissant à billes. les vidages axiaux servent à encaisser les "efforts transversaux et les couples et sont de façon avantageuse réalisés sous for-5 me d.e galets qui pénètrent dans des rails disposés de façon appropriée dar.s le sens longitudinal à l'intérieur du carter. "Pour indiquer la position de la barre d'absorption, on peur prévoir de façon appropriée un générateur d'impulsions fixé immédiatement à l'extrémité de l'arbre du moteur d'actionnement. Ainsi, le nombre des ro-10 tations complètes ou partielles est compté et affiché» le nombre des impulsions de comptage constitue une mesure pour la position de la barre d'absorption. Sur le dessin est représenté schématiauement un exemple de réalisation de l'objet de l'invention» 1 5 Dans un carter 1 se trouve un arbre primaire 2 dont la. partie inférieure 3 est réalisée sous forme d'arbre profilé qui traverse un élément de transmission du couple de rotation réalisé sous forme d'un manchon coulissant à billes 4. le manchon coulissant 4 est relié à une pièce tubulaire 5 déplaçable dans le sens de l'axe à 20 l'extrémité inférieure de laquelle est fixée une barre d'absorption 6 comportant sur sa surface un guidage hélicoïdal» Sur la périphérie de la pièce tubulaire 5 et au voisinage du manchon coulissant 4 sont prévus des accouplements à roue libre 7 et 8 embrayables. l'accouplement à roue libre 7 est relié directement h une vis élé-^5 vatrice 9 dont le filetage plat 10 pénètre dans un contre-filetage constitué par les rouleaux de roulements à rouleaux 11 disposés sur la périphérie interne du carter 1 . L'autre accouplement embrayable à roue libre 8 pénètre dans une des faces frontales d'une pièce intercalaire 12 sur l'autre face"frontale ae laquelle est disposé un 30 engrenage planétaire 13. 'l'engrenage planétaire 13 est relié méca-niaaer.ent à _a vis élévatrice m. les pièces mobiles dans le sens de l'axe, c'est-à-dire la pièce tubulaire 5 et la vis élévatrice S sent --uiaées dans des -oiàages axiaux constitués par le:: -taiete 14 coopérant avec -aes r* ils 15 disposés à l'intérieur au carter 1. 35 Pour indiquer la position ae la barre d'absorption 6, en prévoit un générât au.* u ' impulsions 16 qui esc placé sur 1 ' extrénité ae l'arbre d'entraînement 2 sortant du moteur d'actionnensnt 17. Le uis .ositif de râjul: Lion fonctionne cornue suit : selon le sens ae rotation 'àa moteur u'actionnèrent 17, 'la barré a'a=.oorption 40 massive 6, à l'exception d'un évideuenv méaian pour amener le fluide BAD QRiGIWSÊ^ 44420 4 2026752 de refroidissement sortant par des orifices non représentés, est introduite dans l'amas de boulets ou en est retirée. Lors de l'introduction de la barre d'absorption 6, le mouvement de rotation de la partie inférieure 3 de l'arbre d'entraînement 2 réalisé sous 5 forme d'arbre profilé est transmis directement au manchon coulissant 4. Ce manchon coulissant transmet le couple de rotation ensuite à la pièce tubulaire 5 ainsi qu'à la barre d'absorption 6. Le mouvement de levage simultané s'effectue par l'intermédiaire de l'accouplement à roue libre 7 qui a été embrayé et qui est solidai-0 re de la pièce tubulaire 5. et du manchon coulissant 4 sur la partie inférieure 3 réalisée sous forme d'arbre profilé. Lorsque le sens de rotation est inversé, c'est-à-dire pour sortir la barre • d'absorption de l'amas de boulets, le couple de rotation est transmis par la partie inférieure 3 de l'arbre 2 réalisée sous forme 15 d'arbre profilé à la pièce tubulaire 5 et à la barre d'absorption 6 par l'intermédiaire du manchon coulissant 4. La transmission du couple de rotation à la vis élévatrice 9 s'effectue par l'autre accouplement à roue libre 8 qui fonctionne en sens inverse de l'accouplement 7, ainsi que par l'intermédiaire de la pièce intercalai-20 re 12 et de 11 engrenage planétaire 13 qui engrène directement avec la vis élévatrice 9. Selon le sens de rotation souhaité, un des deux accouplements à roue libre 7, 8 est débrayé. La réalisation décrite ci-dessus peut être utilisée pour une ou plusieurs barres d'absorption à l'intérieur d'un coeur de réac-25 teur. Il apparaît par ailleurs possible de prévoir à la place d'un seul pas de vis sur la face externe de la barre d'absorption, plusieurs pas de vis parallèles. Dans cette réalisation de la barre d'absorption, il apparaît le cas échéant approprié d'utiliser un tube support entouré par 30 une couche d'unmatériau absorbant les neutrons. Gette couche en matériau absorbant les neutrons est à son tour entourée par une enveloppe externe en acier hautement résistant à la. chaleur dans laquelle sont façonnés les filetages. Cette enveloppe, extérieure peut, après la pointe de pénétration, se terminer.par une partie 35 pénétrante annulaire à pointe conique qui, le cas échéant, peut comporter des évidements de passage appropriés pour laisser sortir le fluide de refroidissement de la barre d'absorption creuse. BAD ORIGîNÀi 69 44420 5 2026752 IffiVlMBIGATIOH'S 1 » Dispositif de régulation d'un réacteur nucléaire comportant un amas d'éléments de coeur en forme de boulets, au moins une barre d'absorption étant déplacée dans l'amas en repoussant les éléments de coeur, caractérisé en ce que la barre d'absorption est conformée 5 suivant une vis et en ce que le dispositif d'actionnément est réalisé pour déplacer la barre d'absorption longitudinalement et en rotation. 2. Dispositif d'actionnement d-'.un dispositif de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'intérieur d'un 10 carter, est disposé un arbre d'entraînement, dont la partie inférieure est réalisée sous forme d'arbre profilé, l'arbre profilé rotatif traversant -un élément de transmission du couple de rotation, qui actionne une pièce tubulaire mobile dans le sens de l'axe à l'extrémité inférieure de laquelle est fixée la barre d'absorption, 15 en ce que dans la zone de l'élément de transmission du couple de rotation est placé sur la périphérie de la pièce tubulaire un accouplement à roue libre embrayable qui, lors du déplacement vers le bas de la barre d'absorption dans l'amas de boulets engrène avec une hélice élévatrice placée autour de cet accouplement à roue ii-20 bre dont le filetage est en liaison avec un contre-filetage prévu sur la périphérie interne du carter, en ce que la pièce tubulaire et la vis élévatrice sont guidées dans des guidages axiaux, et en ce que, dans la zone de l'élément de transmission du couple de rotation se trouve un autre accouplement à roue libre embrayable -sur 25 la périphérie de la pièce tubulaire, qui engrène lors du retrait de la barre d'absorption de l'amas de boulets, et met en rotation une pièce intercalaire qui est montée libre sur la pièce tubulaire, cette pièce intercalaire engrenant avec un engrenage qui est en liaison mécanique avec la vis élévatrice. 30 3» Dispositif d'actionnement selon la revendication 2, carac térisé en ce que le rapport de la vitesse de déplacement v-p de la barre d'absorption hélicoïdale et de la vitesse de levage Vg de la vis élévatrice est : f = 1,5 lors de l'introduction de la barre d'absorption dans l'amas de boulets et : f = 1 lors de son retrait. 35 4. Dispositif d'actionnement selon la revendication 2, carac térisé en ce que l'engrenage est un engrenage planétaire. 5. Dispositif dractionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis élévatrice comporte un filet plat dont le pas est : h = 95 mm. SÀD 44420 6 2026752 6, Dispositif d'actionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contre-filetage de la vis élévatrice est constitué par des rouleaux de roulements à rouleaux disposés dans le carter selon le pas souhaité. 5 7. Dispositif d'act ionnement selon la revendication 6, carac térisé en ce que les rouleaux des roulements à rouleaux sont, disposés de telle sorte que trois rouleaux au moins et quatre rouleaux au plus sont en coopération. 8. Dispositif d1actionnement selon la revendication 2, carac-1CT térisé en ce que l'on prévoit un manchon coulissant à billes pour transmettre le couple de rotation de la partie inférieure de l'arbre d ' actionnement réalisée sous forme d'arbre profilé à la pièce tubulaire. 9» Dispositif d'actionnement selon la revendication 2, carae-15 térisé en ce que les guidages axiaux sont constitués par des galets qui pénètrent dans des rails placés à l'intérieur du carter. 10. Dispositif d1actionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on prévoit un générateur d'impulsions à l'extrémité libre de l'arbre d1actionnement pour indiquer la position de 20 la barre d'absorption.