Brevet FR2074798A1 — publié le 19711008

La pressente invention est relative à un dispositif de mesure par tout ou rien d'un niveau liquide et plus particulièrement d'un niveau de sodium fondu à l'intérieur de la cuve d'un réacteur nucléaire. Elle a pour but surtout de fournir, au moyen d'un appareillage tres simple, robuste et de faible encombrement, une mesure précise du niveau liquide, indépendante des effets de la température ambiante, cette mesure se traduisant par une variation franche d'un signal électrique ne pouvant notamment résulter du simple dép8t d'aérosols du liquide sur l'appareil plongeant dans la cuve, On connaît déjà des dispositifs de mesure dsun niveau où la détection de ce dernier atteignant un seuil donné s'effectue par l'intermédiaire d'une brusque variation d'une résistance électrique.A titre d'exemple, on peut citer l'appareil le plus simple constitué d'une tige ou barreau isolé plongeant dans la cuve du réacteur et mise à la masse par contact avec le sodium D'autres appareils plus complexes mesurent la différence de résistance électrique présentée par une pièce métallique entre deux états, selon qu'elle baigne ou non dans le sodium.Si ces appareils présentent lintFrEt d'une mesure relativement rapide avec un dispositif d'encombrement restreint, ils ont pour inconvénient majeur d'être peu fiables en particulier dès que la température de l'environnement s'accrott. Dans une cuve contenant du sodium liquide porté à une température supérieure à 2000 C notamment, peuvent en effet se produire des condensations d'aérosols sur le revêtement isolant du barreau de contact qui peut ainsi être mis en court-circuit, en faussant complètement la mesure, La présente invention a pour objet un dispositif réalisant, par un montage électrique en pont, une correction automatique des effets de la température ambiante, sur le déclenchement du signal matérialisant la mesure du niveau. A cet effet, ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte deux doigts de gant métalliques, de même nature, coaxiaux, isolés l'un de l'autre et connectés électriquement à l'extrémité de ces doigts plongeant dans la cuve dont la paroi est liée au doigt de gant exterieur, et une tige de retour axiale isolée du doigt de gant interne, les deux doigts de gant présentant des résistances électriques montées en parallèle dans deux branches d'un pont de Wheastone comprenant dans ses deux autres branches un potentiomètre d'équilibrage. Grâce à ce montage, lorsque le sodium dans la cuve ntatteint pas l'extrémité inférieure commune des doigts de gant, les bornes de mesure du pont en équilibre sont portées au même potentiel électrique, quelle que soit la valeur de la température ambiante, les variations de résistance électrique des doigts de gant, dues aux variations de résistivité du matériau qui les constitue étant proportionnelles0 Le contact du niveau de sodium avec l'extré- mité des doigts de gant, courtcircuite alors, par l'intermédiaire du sodium, le doigt de gant extérieur lié à la cuve et déséquilibre le pont, la diffé- rence de potentiel relevée entre les bornes de mesure constituant le signal de déclenchement d'un détecteur. de seuils Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les doigts de gant sont constitués par des tubes cylindriques en acier inoxydable et la tige de retour par une tige également d'acier, l'isolement entre les deux doigts de gant d'une part et le doigt de gant interne et la tige de retour d'autre part étant réalisé au moyen de tresses d'un ruban de verre ou de quartz, les deux doigts de gant et la tige étant connectés ensemble par une soudure réalisée A leur extrémité commune0 Avantageusement, le tube extérieur est équipé à son extrémité opposée à la soudure d'un ensemble de fixation et d'étanchéité assurant son raccordement avec la paroi de la cuvez Enfin, les deux tubes et la tige axiale sont terminés à l'extérieur de la cuve par des électrodes reliées à une prise multi-broches, montée sur un capot porté par l'ensemble. de fixation et d'étanchéité. D'autres caractéristiques du dispositif de mesure selon l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - les Fig0 1 et 2 sont des schémas illustrant le principe du mon tage électrique du dispositif considéré, - la Fig-3 est une lue en coupe axiale de ce dispositif. Comme on le voit sur la FigO 1, le dispositif de mesure désigné dans son ensemble par la référence 1 se compose principalement de deux doigts de gant 2 et 3, montés coaxialement l'un à l'autre et aptes à sengager à l'intérieur de la cuve d'un réacteur nucléaire (non représentée sur la Fig. 1) afin de détecter dans celle-ci la présence d'un niveau de sodium à la hauteur de l'extrémité inférieure 4, commune aux deux doigts de gant 2 et i 3.Le dispositif 1 comporte une tige de retour électrique axiale 5 isolée, les doigts de gant 2 et 3 également isolés mutuellement étant réalisés au moyen d'éléments métalliques et présentant de ce fait une résistance électrique donnée L'extrémité 4 des doigts 2 et 3 est agencée de telle sorte qu'elle établisse entre ces doigts et la tige de retour 5 une connexion électrique commune0 Sur la Fig. 2 o les références a et b désignent les extrémités séparées des doigts de gant, c leur extrémité commune et d celle de la tige de retour 5 r on a représenté le schéma électrique du montage ainsi réalisé, les résistances électriques présentées par les doigts de gant 2 et 3 étant montées en parallèle et placées dans deux branches d'un pont de Wheastone dont les deux autres branches sont formées d'un potentiomètre d'équilibrage 6 et de son contact mobile e. Entre les bornes d et e du pont est branchée une source d'alimentation électrique 7 les bornes a et b constituant les bornes de nesure du pont. Lorsque le sodium dans la cuve n'atteint pas le niveau de l'extré- mitF commune 4 des doigts de gant 2 et 3, les bornes a et b sont au potentiel, quelle que soit la température ambiante dans la cuve,puisque les variations des résistances électriques présentées par ces doigts de gant restent proportionnelles g en revanche l'arrivée du sodium au niveau de l'extrémité 4, court-circuite la résistance électrique du doigt de gant 2. La différence de potentiel mesurée entre a et b fournit alors le signal permettant de déclencher un détecteur de seuil classique et de relever de façon précise la position de ce niveau. La Fig. 3 illustre avec plus de détails, un exemple de réalisation pratique du dispositif de mesure, schématiquement illustré sur la Fig. 1. Dans cet exemples le dispositif 11 comporte9 comme précédemment, deux doigts de gant coaxiaux 12 et 13, réalisés au moyen de deux tubes en acier inoxydable dont les épaisseurs sont de préférence identiques. Ces tubes 12 et 13 dont la partie du dessin entourée d'un cercle en traits mixtes illustre à plus grande échelle le montage, sont isolés entre eux au moyen d'une tresse t4 d'un ruban de verre ou, de facon plus avantageuse, d'un ruban de quartz, ce dernier matériau présentant l'avantage de conserver ses propriétés isolantes pour des températures pouvant atteindre 11000 C. Selon l'axe commun des doigts de gant 12 et 13 est montée une tige métallique 15, également en acier inoxydable, & son tour isolée du doigt de gant interne 13 au moyen d'un ruban de verre ou de quartz tressé 16, analogue au ruban 14. A leur extrémité inférieure commune, les doigts de gant 12 et 13 et la tige métallique 15 sont réunis entre eux par une soudure 17 effectuée en bout, réalisant entre ces éléments une connexion électrique0 A son extrémité opposée à la soudure 17, le doigt de gant externe 12 est équipé d'un ensemble ou bague 18, permettant de réaliser sa fixation étanche sur une bride 19 terminant un manchon d'accès 20 & l'intérieur de la cuve 21 dans laquelle on désire effectuer la détection d'un niveau de sodium. L'ensemble 18 comporte une rondelledétanchéité 22, appliquée contre la bride 19 par une contre-pièce 23, bloquée en position par deux couronnes 24 et 25 réunies par des vis 26 et des écrous 270 La contre-pièce 23 est soudée sur la partie externe du doigt de gant 12 et réalise de ce fait en liaison avec la rondelle 22, la traversée étanche de la paroi de la cuve 21 en temps que son contact électrique avec celle-ci et le sodium liquide qu'elle contiens A l'extérieur de la cuve et au-delA de l'ensemble 18, les doigts de gant 12 et 13 et la tige axiale 15p sont réunis à des électrodes de sortit, respectivement 28, 29 et 30, elles-mêmes reliées par des connexions électriques 31, 32 et 33 aiix bornes 34, 35 et 36 d'une prise multi-broches 37, portée par un capot 38 solidaire de ensemble 18. Sur la Fig. 3, on retrouve également le schéma électrique du pont d'équilibrage selon la Fig. 2, avec ses différentes bornes a A e. L'alixen- tation du pont de mesure s effectue en courant alternatif à basse tension, au moyen notamment d2un transformateur (non représente) relié aux bornes d et e ; entre les bornes de mesure a et b est monté un amplificateur 40 dont la sortie, après traversée d'un redresseur 41, vient actionner un relais 42. On réalise ainsi un dispositif de mesure simple et précis, assurant par son montage en pont une correction efficace de température, mye pour des valeurs importantes de celle-ci Les matériaux constituant le dispositif proprement dit, aussi bien que l'ensemble de détection associé, sont choisis en fonction des conditions particulières d'utilisation. Enfin, le prix de revient de l'appareil dans son ensemble est, à précision égale, relativement beaucoup moins élevé. Bien entendu, il doit être considéré que l1invention ngest nullement limitée à, l'exemple de réalisation décrit et représenté g elle en embrasse au contraire toutes les variantes0 REVENDICATIONS 10/ Dispositif de mesure par tout ou rien d'un niveau, notamment de sodium liquide, dans la cuve d'un réacteur nucléaire, comportant deux doigts de gant métalliques, de même nature, coaxiaux, isolés l'un de l'autre et connectés électriquement à l'extrémité de ces doigts disposés à l'intérieur de la cuve, la paroi de celle-ci étant liée au doigt de gant extérieur, et une tige de retour axiale isolée du doigt de gant interne, caractérisé en ce que les doigts de gant plongent de haut en bas dans la cuve et présentent des résistances électriques montées en parallèle dans deux branches d'un pont de Wheastone comprenant dans ses deux autres branches un potentiomètre d'équilibrage. 20/ Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les doigts de gant sont constitués par des tubes cylindriques en acier inoxydable et la tige de retour par une tige également d'acier, l'isolement entre les deux doigts de gant d'une part et le doigt de gant interne et la tige de retour d'autre part étant réalisé au moyen de tresses d'un ruban de verre ou de quartz, les deux doigts de gant et la tige étant connectés ensemble par une soudure réalisée à leur extrémité commune. 30/ Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube extérieur est équipé à son extrémité opposée à la soudure d'un ensemble de fixation et d'étanchéité assurant son raccordement avec la paroi de la cuve. 40/ Dispositif de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux tubes et la tige axiale sont terminés à l'extérieur de la cuve par des électrodes reliées à une prise multi-broches, montés sur un capot porté par l'ensemble de fixation et d'étanchéité. B. 3.524-4 PG Modifications apportées après le premier projet d'avis documentaire.