Brevet FR2027552A1 — publié le 19701002

i 202.7552 La présente invention concerne un système de commande pour un' réacteur nucléaire. Les réactions de fission en chaîne et les réacteurs nucléaires, dans lesquels elles ont lieu, sont actuellement bien connus. Un réacteur 5 typique comprend un ensemble de réaction en chaîne ou coeur contenant le combustible nucléaire fissile dans des.éléments combustibles. La matière combustible est, en général, enfermée dans des récipients ou gaines résistant à la corrosion et conductrices de la chaleur. Le coeur du réacteur formé d'un certain nombre de ces éléments combustibles espacés ainsi que 10 de barres de commande, d'éléments réflecteurs, d'appareils ou d'instruments contenus dans le coeur et d'autres organes,est enfermé dans une enveloppe ou écran traversé par le courant de réfrigérant du réacteur. Pendant son passage entre les éléments combustibles espacés, le réfrigérant est chauffé par l'énergie thermique engendrée dans le combustible pendant 15 la réaction de fission. La réactivité du combustible et la quantité d'énergie thermique^qui en résulte,sont augmentées par extraction des barres de commande au degré désiré à.partir de la région du coeur contenant le combustible. Le réfrigérant chaud sort du réacteur et son énergie thermique est utilisée pour la production d'un travail utile, par exemple pour l'entraînement de 20 la turbine d'une génératrice pour la production d'énergie électrique, après quoi, le réfrigérant refroidi est recyclé à travers le réacteur. Dans un réacteur de puissance typique commercial, le réfrigérant est de.l'eau qui peut être chauffée sous pression ou être évaporée dans le coeur. Ces réacteurs contiennent une quantité importante de matière modératrice pour 25 ralentir les neutrons à l'état de neutrons thermiques. Des réacteurs ont été récemment développés pour l'utilisation des neutrons rapides pour le maintien de la réaction de fission en chaîne. Ces réacteurs peuvent utiliser typiquement de la vapeur d'eau ou un métal liquide tel que du sodium liquide comme réfrigérant. Ces réacteurs contiennent souvent une certaine quantité 30 de matière fertile qui est convertie en matière fissile pendant le fonctionnement du réacteur. Ces réacteurs surgénérateurs peuvent ainsi produire dans des conditions appropriées plus de matière fissile qu'ils n'en consomment. Les caractéristiques des réacteurs à neutrons rapides antérieurs sont dans une grande mesure un compromis entre différentes variables contra-35 dictoires. Pour maintenir les caractéristiques inhérentes de sécurité, différentes configurations spéciales de coeurs telles que les divisions extrêmes en galettes ou des formes annulaires ont été développées. De petites quantités I 69 40644 2 2027552 de matière modératrice ont été incorporées dans le coeur pour assurer un effet Dbppler suffisamment négatif. L'effet Dbppler est en relation avec la distribution des énergies des neutrons dans le réacteur. D'autres conditions de sécurité et de rendement ont influencé l'étude de ces réacteurs. 5 Far exemple, il est désirable que les barres de commande pénètrent dans le coeur par la partie supérieure pour que la pesanteur facilite cette entrée. Cependant, il est désirable que les canaux pour le réfrigérant soient prévus pour une circulation ascendante afin que, à l'arrêt du réacteur, le réfrigérant puisse circuler en partie par convection naturelle (ascendante). Il est 10 désirable aussi que les mécanismes d'entraînement des barres de commande pénètrent par le fond de la cuve du réacteur plutôt que par le couvercle de cette cuve pour faciliter l'enlèvement du couvercle pour la réparation ou le rechargement du coeur du réacteur. Il est désirable aussi que la circulation du réfrigérant le long des barres de commande ait tendance à faire 15 pénétrer les barres dans le coeur plutôt qu'à les faire sortir, parce que les forces hydrauliques agissant sur les barres peuvent être supérieures aux forces de la pesanteur. Avec de nombreuses formes de réacteurs antérieurs, il est nécessaire de diriger une partie du réfrigérant arrivant dans le réacteur à tra-20 vers des éléments ne contenant pas de combustible, tels que les barres de commande et les dispositifs pour les instruments ou autres appareils afin de les refroidir, au lieu de faire passer tout le réfrigérant à travers le coeur. Bien que l'incorporation d'une partie de la matière modératrice dans le coeur d'un réacteur à neutrons rapides soit avantageuse pour l'amé-25 lioration de l'effet DOppler, elle est un inconvénient car il en résulte l'occupation dans le coeur d'un volume qui devrait, de préférence, être occupé par le combustible. Il en résulte une augmentation du volume du coeur ainsi que de la quantité" de matière fissile dans le coeur et, de plus, une diminution du rapport de surgénération et du rapport de conversion dans le 30 coeur. En outre, quand les barres de commande sont entièrement ou presque entièrement extraites de la région du combustible du coeur, l'espace ayant été occupé par la matière de commande est, en général, occupé par du réfrigérant supplémentaire ou par des éléments suiveurs en acier, tels que les tiges d'entraînement. Dans le cas d'un réacteur réfrigéré par un-métal li-35 quide, l'augmentation dans le coeur de là quantité de réfrigérant est soiivent indésirable, car il en résulte une augmentation-de. la quantité devant être expulsée en cas d'urgence. Les éléments"suiveurs en acier sont, en général, indésirables parce qu'ils augmentent la quantité de matière absorbant les neutrons à l'intérieur du coeur. 69 40644 3 2027552 Bien que de nombreux systèmes de coeurs de réacteurs antérieurs aient des rendements et une sûreté convenables, il subsiste le besoin de perfectionner les systèmes de commande des réacteurs pour améliorer la sécurité et la sûreté de fonctionnement du réacteur. 5 L'invention a pour objet un système de commande pour.réacteurs nucléaires dans lequel au moins certains des ensembles de commande comprennent une section contenant une matière absorbant les neutrons pour commander la réactivité dans la région du combustible du coeur du réacteur et une section formant un modérateur de neutrons connecté à la section absorbant 10 les neutrons sous la forme d'un dispositif suiveur qui pénètre dans la région du combustible du coeur quand la section absorbant les peutrons est extraite de cette région. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, ce système de commande comporte à la fois des ensembles de commande d'urgence et 15 des ensembles de réglage. Les ensembles de commande d'urgence sont entièrement introduits dans la région du combustible du coeur pour un arrêt du réacteur et ils sont entièrement extraits de cette région pour le fonctionnement normal du réacteur. Par suite, les éléments suiveurs des ensembles de commande d'urgence sont entièrement introduits dans la région du combus-20 tible du coeur pendant le fonctionnement normal du réacteur. Les ensembles de réglage sont progressivement extraits pendant la démarrage du réacteur jusqu'à ce que la réactivité ait atteint le point désiré. La réactivité et, par suite, l'énergie thermique produite dans le coeur sont réglées en déplaçant ces barres de réglage pour les faire pénétrer ou sortir légèfement dans 25 la région du combustible du eoeur. Bien que la plus grande partie du matériau modérateur nécessaire soit incorporée dans les éléments suiveurs des barres de commande d'arrêt, il est désirable aussi que les barres de commande de réglage comportent des éléments suiveurs modérateurs. Dans les réacteurs^ réfrigérés par un métal liquide,dans lesquels l'effet cavitaire du réfrigé-30 rant sur la réactivitê est sensible à la teneur en produits de fission et en plutonium , l'effet cavitaire du réfrigérant sur la réactivité est moins négatif à la fin d'un cycle d'utilisation du combustible quand la teneur en produits de fission est la plus élevée. Cela peut être compensé par l'augmentation de la quantité de modérateur à la fin du cycle quand.toutes les barres 35 de commande de réglage sont pratiquement complètement extraites. Les systèmes de commande de secours sont aussi particulièrement bien adaptés pour l'incorporation d'éléments suiveurs modérateurs suivant l'invention. Un système de commande de secours est formé d'un second groupe 69 40644 .'4 2027552 de barres de commande pouvant rendre et maintenir le coeur sous-critique quand le système primaire ne peut pas fonctionner. Les.éléments suiveurs modérateurs^ selon 1'invention^occupent dans le coeur les emplacements normalement inoccupés^nécessaires pour l'introduction des barres de commande de 5 secours. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective et en coupe 10 d'un réacteur nucléaire réfrigéré par de la vapeur d'eau comportant un système de commande selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 est une coupe verticale de la cuve intérieure ou écran du coeur contenant les constituants intérieurs du réacteur ; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; 15 - la figure 4 est une vue en perspective et partiellement en coupe d'un ensemble de commande selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; et - la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4. La figure 1 est une vue simplifiée en perspective d'un réacteur 20 nucléaire comportant une cuve sous pression 10 à extrémité supérieure ouverte,et fermée par un couvercle ou dôme 11. La cuve sous pression 10 est supportée par une partie inférieure en forme de jupe sur une fondation convenable non représentée. Le couvercle 11 est fixé à la cuve 10 par des goujons ou des vis 13. 25 Une cuve intérieure ou écran 14^dont l'extrémité supérieure ouverte est fermée par un couvercle plat 15 fixé sur un rebord circulaire en forme de bride 16f est montée à l'intérieur de la cuve sous pression 10. L'écran 14 est supporté par un support annulaire 17 posé sur un anneau 18 dépassant à l'intérieur de la surface intérieure de la cuve 10. Le support annulaire 17 30 n'est pas fixé rigidement à l'anneau 18 pour permettre un certain glissement pour compenser les différences des dilatations thermiques entre l'écran 14 et la cuve 10 pendant l'élévation de la température du réacteur et son refroidissement. L'écran 14 contient une chambre de sortie 20 pour la vapeur d'eau 35 surchauffée, une chambre d'entrée 21 pour la vapeur d'eau saturée, un espace 22 pour le coeur et la région fertile, une chambre à vapeur intérieure 23 et une chambre d'entrée 24 pour l'eau devant inonder le coeur. 69 40644 5 2027552 La chambre de sortie 20 est fermée à la partie supérieure par un couvercle plat 15 et,sur les côtés et le fond,par un dispositif diviseur d'échappement et de maintien 25 qui comporte des plaques verticales de cloisonnement 26 divisant la chambre 20 en secteurs circulaires. La vapeur 5 surchauffée s'échappe de chaque secteur cylindrique à travers une sortie 27. " Il peut exister typiquement six secteurs de chambre de sortie et six ouvertures de sortie. Chaque ouverture 27 comprend un manchon intérieur 30 fixé à l'écran 14 et en contact coulissant à l'intérieur d'un manchon extérieur 31. Cela permet aux deux manchons de coulisser l'un par rapport à l'autre pour 10 compenser les différences de dilatations thermiques. La vapeur d'eau saturée pénètre dans la chambre, d'entrée 21 à travers un dispositif analogue comportant un manchon intérieur 32 fixé à l'écran 14 et en contact coulissant avec un manchon extérieur 33, cet ensemble formant une entrée 34 pour la vapeur d'eau saturée. Il peut typi-15 quement exister 3 entrées semblables pour l'entrée de la vapeur saturée dans la chambre 21. Une soupape de retenue 36 est montée dans chaque manchon intérieur 32 pour empêcher la perte de vapeur à travers l'entrée 34 en cas de manque d'alimentation en vapeur d'eau saturée pour une raison quelconque. 20 Plusieurs mécanismes d'entraînement 38 pour les barres de commande' traversent le fond de la cuve sous pression 10 et le fond de l'écran 14. Quelques mécanismes d'entraînement parmi les nombreux mécanismes utilisés dans un réacteur sont seuls représentés sur la figure 1. L'espace compris entre la surface intérieure de la cuve sous pression 10 et l'écran 14 25 est maintenu pratiquement rempli d'eau pendant le fonctionnement du réacteur. Cette eau forme un blindage contre les neutrons ainsi qu'une source convenable d'eau pour inonder le coeur quand le réacteur est arrêté. L'eau est envoyée dans cet espace à travers une entrée 40 pour l'eau de blindage et d'inondation. Des ouvertures 41 permettent d'introduire des instruments 30 de contrôle et de commande du niveau de l'eau à l'intérieur de la cuve sous pression 10. Une canalisation de vidange 39 est raccordée au fond de la cuve sous pression pour permettre d'évacuer quand cela est désirable. Des ouvertures 43 et un bouchon blindé 44 permettent le passage des conduits d'échantillonnage de la vapeur ,d'eau, les connexions pour des 35 thermocouples et d'autres appareils et instruments à l'intérieur de la cuve sous pression 10. - : 69 40644 6 2027552 Si désiré, un faisceau d'éléments combustibles d'essai 83 peut être raccordé à une canalisation individuelle d'arrivée de vapeur d'eau saturée 45 (figure 2) et à une canalisation de sortie de vapeur d'eau surchauffée 46 par l'intermédiaire d'un conduit 84 pour permettre l'essai de 5 faisceaux de barreaux combustibles spéciaux pendant le fonctionnement du réacteur. Plusieurs conduits 47 pour des instruments pénètrent dans la cuve sous pression 10 à travers les ouvertures 43 et le bouchon 44. Ce réacteur est particulièrement bien adapté pour permettre l'échantillonnage individuel de la vapeur d'eau à la sortie de chaque fasceau de barreaux combustibles. 10 Un conduit d'échantillonnage typique est représenté en 48. Les détails de la disposition des organes à l'intérieur de l'écran 14 ressortent plus particulièrement des figures 1 et 2, La figure 2 est une coupe verticale de la cuve intérieure ,ou écran 14,représentée d'une façon simplifiée. Bien que la région du coeur et la région fertile contiennent 15 un grand nombre de faisceaux de barreaux ou éléments combustibles, d'ensembles de commande, d'ensembles ou de faisceaux réflecteurs et autres, comme le montre la figure 3f un seul élément de chaque type est représenté sur la figure 2. Le coeur 22 du réacteur est divisé en 4 sections : une région fer-20 tile supérieure 50, une région de combustible actif 51, une région fertile inférieure 52 et une région 53 formant une chambre à gaz. Des lignes horizontales en tirets séparent schématiquement ces sections sur la figure 2. Le coeur 22 du réacteur est divisé radialement en deux sections, comme le montre la figure 3. La section centrale est formée par le3 sous-ensembles 25 ou faisceaux de barreaux combustibles 54 et les ensembles de commande 59, et la section extérieure annulaire est formée par des ensembles réflecteurs 60, des ensembles ou faisceaux réflecteurs et de blocage 62 et les ensembles réflecteurs et de commande 61. Tous les ensembles formant le coeur 22, sauf les sous-ensembles 30 ou faisceaux de barreaux combustibles,sont supportés à l'extrémité inférieure par une plaque,eu grille support 55, qui, à son tour, est supportée par un rebord circulaire 56 dépassant à l'intérieur de la paroi' de l'écran 14. Comme il est indiqué plus en détail ci-après, ces ensembles ne contenant pas de combustible sont principalement des sous-ensembles à barreaux mul-35 tiples permettant la circulation descendante de la vapeur saturée à travers ces ensembles de la chambre d'entrée 21 vers la chambre à vapeur intérieure 23. 69 40644 7 2027552 Chaque faisceau de barreau'combustible 57 est fixé à un dispositif formant un conduit de passage étanche par rapport au milieu extérieur 58 suspendu à une plaque de montage et de fermeture 54. Les faisceaux de barreaux combustibles sont ainsi maintenus de façon que leur poids ne porte 5 pas sur la grille 55 bien qu'un embout cylindrique de l'extrémité inférieure de chaque faisceau soit engagé dans un alésage correspondant de la grille 55 en contact glissant avec l'alésage. La distance existant entre les faisceaux et la grille 55 permet la dilatation thermique de ces faisceaux pendant le fonctionnement du réacteur, 10 Chaque ensemble réflecteur et de commande 61 comprend une section supérieure de commande et une section inférieure de réflecteur 64. La section de commande 63 comporte plusieurs barreaux en matière absorbant les neutrons ou "poison", telle que du carbure de bore. La section de réflecteur 64 comprend plusieurs barreaux en matière réfléchissant les neutrons, 15 telle que du nickel. L'ensemble réflecteur et de commande 61 est représenté sur la figure 2 en position de commande maximale, la section d'absorbeur de neutrons à côté de la région du combustible 51. Quand l'ensemble 61 est élevé, l'effet de commande diminue du fait du remplacement de l'absorbeur de neutrons par le réflecteur de neutrons. La vapeur d'eau saturée descend 20 à travers l'ensemble 61 autour des éléments absorbeurs et réflecteurs de neutrons. Cette vapeur a tendance à la fois à refroidir l'ensemble et à aider l'effet de la gravité pour déplacer la section de commande vers la position de commande maximale. Chaque ensemble réflecteur 60 comprend un certain nombre de barreaux 25 espacés en matière réfléchissant les neutrons, telle que du nickel, à l'intérieur d'une enveloppe tubulaire hexagonale. Chaque ensemble de commande 59,décrit en détail ci-après, comprend plusieurs barreaux espacés contenant une matière modérant les neutrons autour d'une âme cylindrique dans laquelle peut être déplacé un ensemble de commande 30 formé de plusieurs barreaux absorbant les neutrons. L'ensemble ou unité de commande 65 est représenté sur la figure 2 en position de commande maximale. L'élément de commande 65 est élevé pour augmenter la réactivité dans la région du combustible 51. La vapeur d'eau saturée descend à travers chaque ensemble de commande 59 pour le refroidir et aider l'effet de la gravité 35 pour entraîner l'ensemble 65 dans la région du combustible en cas -d'urgence-Les ensembles de commande 59 et les ensembles de commande réflecteurs 61 sont actionnés par des mécanismes d'entraînement classiques .(-non 69 40644 8 2027552 représentés) par l'intermédiaire de tiges d'entraînement 66 traversant des tubes d'entrée 67. Une série annulaire d'ensembles ou faisceaux réflecteurs et de blocage 62 entoure le coeur 22. Une série circulaire de plaques d'appui 69 5 et une série circulaire de plaques d'appui inférieures 70 entourent l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure du coeur 22. Ces plaques d'appui ont des formes correspondant à la forme irrégulière du coeur sensiblement cylindrique de la façon représentée sur la figure 3. Chaque ensemble réflecteur et de blocage 62 contient un certain nombre de barreaux espacés en 10 matière réfléchissant les neutrons,telle que du nickel, et deux poussoirs de serrage 71 et 72 pouvant être déplacés vers l'extérieur pour porter sur une plaque d'appui supérieure 69 et une plaque d'appui inférieure 70, respectivement. Quand ces poussoirs sont repoussés vers l'extérieur, les ensembles sont repoussés vers l'intérieur pour serrer les éléments du 15 coeur 22 les uns contre les autres. Cela empêche tout mouvement du coeur pendant le fonctionnement du réacteur, de tels mouvements pouvant se traduire par des variations indésirables de la réactivité. Une barre de maintien 73 est engagée sur l'extrémité supérieure de la barre de torsion 74 de chaque ensemble réflecteur et de blocage 62. 20 Pendant la construction du réacteur, ou après un rechargement, etc., le coeur est d'abord assemblé de la façon représentée. Un anneau d'étanchéité 80 est ensuite placé à l'intérieur de l'écran 14 sur un rebord circulaire 81 dépassant de la surface intérieure de l'écran. Quand la plaque de montage et de fermeture 54 est mise en place, elle porte sur le bord 25 intérieur de l'anneau d'étanchéité 80 et déforme cet anneau. Il en résulte un excellent joint d'étanchéité pour le gaz et le liquide entre la paroi de l'écran 14 et la plaque 54. Les dispositifs de passage 58 sont ensuite mis en place, les faisceaux de barreaux combustibles 51 sont élevés pour que leur poids ne porte pas sur la grille 55 et ces faisceaux sont verrouillés 30 au dispositif de passage et de suspension 58. Des outils convenables sont ensuite engagés sur les extrémités des barres de torsion 74 et ils sont actionnés pour faire sortir les poussoirs 71 et 72 pour 1é blocage étroit des organes du coeur 22 les uns contre les autres. 35 L'élément diviseur d'échappement et de maintien 25 est ensuite mis en place, ce qui maintient fermement les dispositifs de passage et de suspension 58 ainsi que les barres de maintien 73. 69 40644 9 2Q2fèè2 Bien que la plupart des dispositifs de passage et de suspension- 58 soient alignés avec des ouvertures du dispositif de maintien 25 pour le passage de la vapeur d'eau surchauffée dans la chambre 20 par le dispositif de maintien, un ou plusieurs dispositifs de passage et de suspension peuvent 5 être alignés avec des conduits individuels de sortie 84 de boucles d'essai. Un faisceau de barreaux combustibles d'gssai individuel peut ainsi être raccordé à une canalisation indépendante de vapeur d'eau saturée 45 et à un conduit d'échappement individuel 84. Bien que dans un réacteur destiné uniquement à la production d'énergie cette boucle puisse être supprimée, un 10 réacteur de ce type est particulièrement bien adapté pour l'incorporation d'une telle boucle d'essai. Un isolant thermique 85 peut être utilisé pour réduire le transfert de chaleur de la chambre de sortie de vapeur d'eau surchauffée 20 vers la chambre d'entrée de la vapeur saturée 21» si désiré. 15 Le couvercle plat 15 est finalement fixé sur l'écran. Plusieurs galets 86 sont placés entre le couvercle 15 et le dispositif diviseur d'échappement et de maintien 25 pour permettre un contact sous pression, mais en permettant les différences de dilatations thermiques. Comme il a été indiqué ci-dessus, quand la pression à l'intérieur 20 de la cuve ou écran 14 tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, par exemple en cas d'arrêt d'urgence ou d'arrêt normal du réacteur, le coeur est automatiquement noyé avec de l'eau. L'écran comporte plusieurs conduits à soupapes 76 dont l'un est représenté sur les figures 1 et 2 quand la pression tombe à l'intérieur de l'écran, la soupape de retenue 77 s'ouvre 25 et permet l'entrée de l'eau dans la chambre d'entrée d'eau d'inondation 24. La chambre 24 est limitée par une plaque 79 traversée par des ajutages d'inondation 78 disposés dans l'alignement des faisceaux de barreaux combustibles du coeur 22. La plaque 79 est maintenue par des boulons 139. De faibles fuites de l'intérieur de l'écran vers la chambre 24 sont sans importance 30 parce que les deux espaces sont remplis d'eau. Les ajutages 78 dirigent immédiatement l'eau d'inondation vers les faisceaux de barreaux combustibles pour commencer le refroidissement immédiat, Comme la circulation du réfrigérant constitué par la vapeur d'eau est ascendante à travers les faisceaux de barreaux combustibles pendant le fonctionnement du réacteur, il n'est, pas 35 nécessaire d'inverser ce sens de circulation pendant l'inondation du coeur. De plus, la circulation ascendante de l'eau à travers les faisceaux de barreaux combustibles est aidée par la convection naturelle. 69 40644 lû 2027552 La distribution de différents faisceaux et ensembles dans le coeur 22 est représentée sur la figure 3 qui est une coupe horizontale suivant la ligne 3—3 de la figure 2. Le coeur 22,considéré à titre d'exemple typique, comprend 54 faisceaux de barreaux combustibles parmi lesquels 53 sont 5 des faisceaux normaux 57 et le dernier est un faisceau de barreaux combustibles d'essai 83. Bien entendu, pour un réacteur destiné uniquement à la production d'énergie,tous les faisceaux de bareaux combustibles peuvent être normaux et la boucle d'essai peut être supprimée. Inversement, d'autres boucles d'essai peuvent être facilement ajoutées à ce réacteur, si désire. 10 Une ligne brisée en trait plein 90 indique la frontière entre la région du combustible et la région du réflecteur radial. En plus des faisceaux; de barreaux combustibles mentionnés ci-dessus, la région du combustible contient 19 ensembles de commande 59 dont certains sont des ensembles de commande d'arrêt ou d'arrêt d'urgence et d'autres sont des ensembles de 15 réglage du niveau de puissance du réacteur. La région du réflecteur comprend 18 ensembles réflecteurs et de commande 61, 18 ensembles réflecteurs fixes 60; et 42 ensembles réflecteurs et de blocage 62. Les ensembles réflecteurs et de blocage 62 comportent des poussoirs de serrag^supérieurs 71 qui viennent porter contre une série circulaire 20 de plaques d'appui 69 fixées à la surface intérieure de l'écran 14 par des vis réglables 92. De même, les poussoirs de serrage inférieurs 72 et les plaques d'appui inférieures 70 sont situés à l'extrémité inférieure des ensembles réflecteurs et de blocage 62,comme il apparaît sur la figure 2. Quand les poussoirs 71 et 72 sont repoussés vers l'extérieur, les enve-25 loppes des ensembles 62 sont repoussées vers l'intérieur du coeur pour serrer étroitement les organes du coeur les uns contre les autres. Plusieurs tubes de descente traversent certafes des plaques d'appui 69 et 70 pour aider le passage de vapeur d'eau saturée de la clianibrc d"entrée 21 à la chambre de vapeur d'eau inférieure 23. Les dimensions de 30' ces tubes sont choisies pour qu'une partie de la- vapeur d'eau saturée descende à travers les ensembles ne contenant pas de combustible, par exemple les ensembles de commande et réflecteursset qu'une partie dé cette vapeur descende à travers les tubes 93. Chaque faisceau de barreau combustible 57 est fixé à \in dispositif de passage et de suspension 58 individuel qui 35 permet le passage de la vapeur d'eau surchauffée de ce faisceau à la chambre de sortie 20 (figure 2), Un coeur ,tel que celui représenté sur la figure 3, contient typiquement 16 ensembles de commande 59 et 61 pouvant assurer le réglage en marche normale, les 21 autres ensembles de commande étant utilisés pour la commande d'arrêt d'urgence. 40644 ii 2027552 Chacun, des ensembles de commande de réglage peut être actionné d'une façon précise par un moteur-frein monophasé à induction par L'intermédiaire d'un réducteur de vitesse formant un bloc avec le moteur. Chaque moteur entraîne un mécanisme à disque qui est couplé au raccord intérieur du mécanisme de commande pour l'entraînement. Chacun des 21 mécanismes de commande d'arrêt d'urgence ou d'arrêt normal peut être actionné d'une façon classique par un vérin hydraulique à double effet avec un amortisseur à chaque extrémité de la course. La tige de piston du vérin hydraulique est couplée à un prolongement de la barre de commande par un accouplement approprié. Un mouvement de rotation peut être empêché par une excentricité entre le piston et la tige de piston par rapport à l'alésage du cylindre, La position de la tige peut être déterminée en réglant la pression sous le piston pour surmonter les frottements et la pesanteur afin d'élever la tige à une vitesse commandée. La barre de commande est introduite rapidement dans la région active du coeur par suppression de la pression supportant la barre de commande pour que les autres forces amènent la section de poison de la barre de commande dans la région du combustible du coeur du réacteur. Les forces hydrauliques exercées par le vérin, les forces de la pesanteur agissant sur l'ensemble des commandes et les forces hydrauliques résultant de la circulation du réfrigérant vers le bas à travers l'ensemble de commande3agissent conjointement pour faire passer l'ensemble de commande en position d'arrêt du réacteur. Un amortisseur à cylindre dissipe l'énergie cinétique de la barre de commande et des tiges d'entraînement à la fin de la course vers la position d'arrêt du réacteur. Bien que ce système soit efficace et sûr, n'importe quel autre système d'entraînement peut être utilisé pour provoquer les mouvements des barres de commande de réglage et d'arrêt d'urgence, afin de les faire pénétrer et de les faire sortir de la région du combustible du coeur du réacteur. La figure 4 représente en perspective et partiellement en coupe un ensemble de commande comportant des éléments modérateurs suiveurs selon l'invention. Cet ensemble est contenu dans une enveloppe ou boîte hexagonale 101 semblable d'une façon générale aux enveloppes des faisceaux de barreaux combustibles et des autres ensembles formant le coeur. L'ensemble de commande 59 comprend 6 barreaux modérateurs fixes 102, 6 barreaux fixes de poison pour les neutrons thermiques 103 et 7 barreaux mobiles de poison 104. Les barreaux modérateurs 102 peuvent typiquement contenir de 69 40644 12 2027552 l'oxyde de béryllium, les barreaux fixes de poison 103 peuvent, contenir de l'oxyde d'europium et lés barreaux mobiles de poison 104 peuvent être en tantale. Chaque barreau est de préférence enfermé dans une matière pour gaines, par exemple de 1'Incoloy-800. Les barreaux fixes 103 et 104 sont 5 supportés par une plaque de montage supérieure 106 et une plaque de montage inférieure 107'qui sont fixées à l'enveloppe 1Q1 et qui supportent aussi un manchon intérieur 108, Les 7 barreaux mobiles de poison 104 peuvent recevoir des mouvements verticaux à l'intérieur du manchon 108, L.'ensemble mobile comporte 10 7 barreaux 105, appelés des barreaux suiveurs, contenant, par exemple, de l'oxyde de béryllium et qui sont entraînés dans la région du combustible 51 (figure 2) quand les barreaux mobiles de poison 104 remontent pour sortir de cette région. Les extrémités de ces ensembles de barreaux 104 et 105 sont fixées à des adaptateurs 110, 111 et 112, chacun étant muni de roule-15 ments portant sur la surface intérieure du manchon 108. Une broche d'extraction 114 est fixée à l'adaptateur supérieur 110 pour permettre l'enlèvement des barreaux mobiles de poison 104 par l'extrémité supérieure de l'ensemble de commande, quand cela est nécessaire. Un raccord d'entraînement .115 est fixé à l'adaptateur intérieur 112 pour 20 l'accouplement à la tige d'entraînement du mécanisme de commande (non représenté). N'importe quel dispositif d'entraînement connu peut être utilisé. Dans le cas des barres de commande de réglage, le mécanisme d'entraînement doit pouvoir déplacer la barre de commande d'une façon progressive entre la position d'introduction complète et la position d'extrac-25 tion complète." Dans le cas des barres de commande d'arrêt du réacteur, le mécanisme d'entraînement doit pouvoir entraîner rapidement l'ensemble de commande de la position complètement à "ï1éxtérïeûr de la région du combustible jusqu'à une position complètement à l'intérieur de cette région. Des mécanismes d'entraînement typiques sont décrits, par exemple, dans le 30 brevet des E.U.A. n° 3 020 887. L'extrémité inférieure de l'enveloppe 101 est munie d'une pièce de transition 117 en métal moulé, et d'un embout 118 d'un diamètre permettant l'engagement en contact glissant dans un alésage de la grille 55 (figure 2). L'embout 118 est fixé à la pièce de transition 117 par une bague de retenue 35 119 permettant un certain déplacement transversal relatif entre l'embout 118 et l'enveloppe 101, afin de permettre la suppression des intervalles entre les différents organes du coeur sous l'action des ensembles de blocage 62. 69 40644 13 2027552 L'extrémité supérieure de l'enveloppe 101 est munie d'une pièce de transition 121 en métal moulés d'un déflecteur de turbulence 122 et de plaques 123 pour l'accrochage d'un appareil de levage. jfa disposition des barreaux modérateurs et des barreaux de poison, 5 ainsi que ïes galets de guidage^r^T'intérieur de l'ensemble 59,est représentée plus particulièremeijir'sur la figure 5 qui est une coupe suivant la ligne 5-5 c\e la figure 4, la broche d'extraction 114 et la moitié supérieure de l'adaptateur 110 étant supprimées pour simplifier le dessin. La plaque de blocage supérieure 106 supporte à l'intérieur de l'enveloppe les extrémités 10 des 6 barreaux modérateurs fixes 102 et des 6 barreaux fixes de poison 103. Le manchon ou tube de guidage intérieur 108 est fixé à travers une ouverture de la plaque de montage 106. L'adaptateur supérieur 110 est muni d'une cage en étoile 125 dans laquelle sont montées trois billes de roulement 126 venant en contact avec la surface intérieure du guide tubulaire 106. 15 Cela permet le déplacement vertical facile des barreaux de poison 104 et des barreaux de modérateur 105 mobiles à l'intérieur du tube de guidage 106. L'ensemble décrit ci-dessus est particulièrement efficace dans un réacteur surgénérateur à neutrons rapides réfrigéré par un gaz,tel que de la vapeur d'eau,ou par un métal liquide.tel que du sodium liquide. L'effet 20 DtJppler, qui concerne l'absorption croissante des neutrons avec l'augmentation de la température, est un facteur de sécurité utile dans les réacteurs à neutrons rapides de grande dimension. La matière modératrice des barreaux 102 est incorporée pour augmenter la valeur du coefficient de DtJppler. La valeur du coefficient deDBppler augmente avec l'addition du 25 modérateur en raison de l'augmentation du flux de neutrons de faible énergie. Dans un réacteur réfrigéré par de la vapeur d'eau, une matière telle que l'oxyde d'europium est incorporée dans les barreaux fixes de poison 123 pour réduire l'effet sur la réactivité quand le coeur est noyé. 30 La réactivité augmente quand le coeur est noyé d'eau en raison de-l'effet modérateur de l'eau et de' l'augmentation du nombre de neutrons rapides convertis en neutrons thermiques. L'europium réduit l'effet de l'inondation sur la réactivité en raison de la section efficace d'absorption préférentielle des neutrons de faible énergie quand le spectre des neutrons est 35 rendu moins dur par l'addition d'eau dans le coeur. Dans un réacteur réfrigéré par un métal liquide, l'addition du modérateur aide à réduire la réactivité par cavitation dans le réfrigérant. Dans un réacteur à-neutrons rapides réfrigéré par un métal liquide, il est 69 40644 14 2027552 désirable que la réactivité décroisse automatiquement quand une partie du réfrigérant présent dans le coeur contient des vides, par exemple du fait de l'ébullition du réfrigérant. L'addition du modérateur dans le coeur aide à rendre l'effet cavitaire du réfrigérant sur la réactivité;plus négatif 5 en réduisant la variation du spectre du flux de neutrons résultant de la cavitation. Dans un réacteur dans lequel deux systèmes indépendants de réglage de réactivité sont nécessaires, chacun pouvant rendre et maintenir le coeur sous-critique, le système de commande de secours ou d'arrêt d'urgence est utilisé seulement quand le système primaire ne peut pas fonc-10 tionner. Par suite, pendant le fonctionnement du réacteur, des barres de poison de commande de secours sont entièrement à l'extérieur de la région du coeur. Il convient particulièrement} dans un système de ce type^d'utiliser au moins une partie du matériau modérateur sous la forme d'éléments suiveurs. des barreaux de poison du système de commande de secours ou d'arrêt 15 d'urgence. De même, dans les réacteurs^réfrigérés par un métal liquide dans lesquels l'effet cavitaire du réfrigérant sur la réactivité est sensible à la teneur en produits de fission et en plutonium-240, il est désirable qu'il existe un certain nombre de barreaux combustibles de commande ou de réglage av^c les éléments modérateurs suiveurs. L'effet Cavitaire du métal 20 liquide sur la réactivité est moins négatif à la fin du cycle d'utilisation du combustible quand la teneur en produits de fission est la plus élevée. Cela est compensé par l'augmentation de la quantité de modérateur à la fin du cycle quand toutes les barres de commande de régpage sont pratiquement entièrement extraites. 25 Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 69 40644 15 2027552 - ■ - ' - REVENDICATIONS 1. Syôtème de commande pour un réacteur nucléaire comportant un coeur contenant du-combustible nucléaire fissile formant un ensemble de réaction 5 en chaîné et des dispositifs pour commander la réactivité dans ce coeur, caractérisé en ce qu'il comporte des ensembles de commande pouvant être entrés dans le coeur et en être sortis, au moins certains de ces ensembles comprenant une section absorbant-les neutrons et une section modérant les neutrons,connectées l'une à l'autre pour que la section du modérateur soit 10 entrée dans le coeur quand la section absorbant les neutrons est déplacée vers l'extérieur du coeur. 2. Système de commande pour réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un certain nombre des ensembles de commande assure la commande d'arrêt du réacteur quand la matière absorbant les neutrons 15 est entièrement introduite dans le coeur pendant un arrêt du réacteur, la section comportant le. modérateur de neutrons étant entièrement introduite dans le coeur pendant le fonctionnement normal du réacteur. 3. Système de commande pour réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte aussi des éléments 20 modérateurs de neutrons fixes dans la région du coeur et entourant pratiquement les ensembles de commande. 4. Système de commande pour réacteur nucléaire selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend aussi des éléments fixes absorbeurs de neutrons thermiques à côté des éléments fixes modérateurs 25 de neutrons.