Brevet FR2070797A1 — publié le 19710917

La présente invention concerne- un dispositif de commande des barres de contrôle de réacteurs nucléaires, ce dispositif comportant un moteur de commande avec tige de levage, un accouplement magnétique, une tige de commande et un ressort propul-5 seur, ainsi que des amortisseurs de chocs. Ces barres de contrôle servent normalement -à régler la puissance délivrée par un réacteur nucléaire. A cette fin, leurs parties absorbantes sont enfoncées plus ou moins profondément dans le coeur du réacteur au moyen d'un moteur de commande. Cependant, ces barres de 10 contrôle assument également une deuxième fonction . Lorsqu'il est nécessaire d'interrompre brusquement le fonctionnement du réacteur, les parties absorbantes doivent être enfoncées complètement, aussi rapidement que possible, dans le coeur du réacteur, afin qu'elles interrompent la réaction en chaîne qui s'y déroule. 15 Comme la vitesse du mouvement fourni par le moteur de commande normal n'est alors pas suffisante, on prévoit un accouplement magnétique sur la tige de commande. Si l'on interrompt le courant d'excitation de cet accouplement magnétique, la tige de commande tombe alors avec la barre de contrôle qui y est suspendue, dans 20 le coeur du réacteur sous l'effet de la pesanteur. Mais, là encore, cette chute est ralentie par les forces d'inertie. On a donc prévu de recourir à des "générateurs d'impulsion" dont le rôle est de communiquer à la tige de commande et à la barre de contrôle qui y est suspendue une accélération initiale plus 25 importante. Ces générateurs d'impulsion peuvent être, par exemple, du type électrique, mais ils sont habituellement constitués par des ressorts. En fonctionnement normal, ces derniers restent entièrement armés dans toute la plage de réglage. En cas d'arrêt du réacteur, ils communiquent aux barres de contrôle le maximum 30 d'énergie accumulée, indépendamment de la position initiale des barres de contrôle- En pratique, il n'est pas toujours souhaitable que cette accélération soit, à chaque fois, de la même importance, cela surtout du fait qu'une telle accélération • initiale importante n'est plus nécessaire lorsque la barre de 35 contrôle se trouve déjà partiellement enfoncée dans coeur du réacteur. La réduction de l'énergie emmagasinée dans le ressort propulseur, en fonction de la position initiale de la barre de contrôle dans le coeur du réacteur, aurait également un effet favorable sur le dimensionnement et la durée devie 40 des dispositifs amortisseurs de chocs. La présente invention COPY 70 44350 2 2070797 a donc pour but de réaliser de tels dispositifs de commande des barres de contrôle avec une mise en oeuvre de moyens de construction aussi réduits que possible et de manière que ces dispositifs puissent en particulier également êtr^ûfcilisés dans 5 les réacteurs nucléaires refroidis au moyen de métaux liquides. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que la tension du ressort propulseur dépend de la position de la barre de contrôle à l'intérieur du coeur du réacteur ou de la position de l'accouplement magnétique à l'intérieur d'un 10 tube de guidage normalement situé à l'extérieur de la cuve contenant le réacteur, et par le fait qu'une butée élastique est disposée dans le tube de guidage pour recevoir le ressort propulseur détendu, peu avant la fin de la course de descente de la barre de contrôle suspendue à l'extrémité de la tige de 15 commande. Le ressort propulseur est, au moins partiellement, guidé par une enveloppe tubulaire ouverte en direction de la cuve du réacteur, et le mouvement de montée du ressort est limité par une butée disposée à l'intérieur du tube de guidage. Pour mieux mettre en évidence les caractéristiques 20 de l'invention on va se référer au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 représente schématiquement m dispositif de commande conforme à l'invention> le ressort propulseur étant armé; la figure 2 représente ce même dispositif, l'opération d'arrêt du réacteur étant déclenchée et le ressort propulseur étant 25 détendu; la figure 3 représente ce même dispositif, la barre de contrôle ayant atteint sa position extrême dans le coeur du réacteur. Il apparaît clairement sur cette dernière figure que le ressort propulseur est de nouveau armé lorsqu'il occupe 30 cette position extrême. Cet armement du ressort contribue au freinage du mouvement de descente de la tige peu avant que la barre de contrôle n'atteigne sa position extrême. * Cette représentation de trois phases de fonction nement du dispositif montre clairement qu'après sa détente en 35 vue de l'accélération de la barre de contrôle, le ressort propulseur entre de nouveau en action pour produire, en sens inverse; une décélération de la barre. Le couvercle de la cuve du réacteur porte la référence 1. Le dispositif de commande des barres de contrôle opère, 40 au travers de ce couvercle, dans le coeur proprement dit du BAD ORIGINAL 70 U35Q 3 2070797 réacteur. Sur ce couvercle est monté un tube de guidage 2 fermé à sa partie supérieure (non représentée) et contenant le moteur de commande auquel est reliée la tige de levage 3. Cette tige porte à son extrémité inférieure un accouplement magnétique 4. 5 Pour plus de clarté, on n'a pas représenté les câbles d'alimentation électrique de cet accouplement. La tige de commande 42 est solidaire de l'armature mobile 41 de l'accouplement magnétique. La barre de contrôle non représentée est suspendue à l'extrémité inférieure de cette tige 42. Un cône d'entraînement est soli-10 daire de la tige de commande 42. L'extrémité inférieure du ressort propulseur 51 s'appuie sur le cône d'entraînement par l'intermédiaire d'une cuvette 52. Le ressort propulseur est formé de deux moitiés bobinées en sens opposés et il est coiffé dans le haut par une enveloppe 5 prenant appui par une saillie 53 sur 15 une butée 21 du tube de guidage 2. On voit que le ressort 51 est plus ou moins comprimé selon la position occupée par la barre de contrôle et, par conséquent, par l'accouplement magnétique 4. La compression de ce ressort est maximale, de même que son énergie propulsive, lorsque la barre de contrôle est complètement reti-20 rée du coeur du réacteur, et, inversement, cette énergie propulsive est d'autant plus faible que la barre de contrôle est enfoncée plus profondément dans le coeur du réacteur. En d'autres termes, l'énergie propulsive emmagasinée par le ressort est d'autant plus faible que la distance séparant le cône d'entraînement 25 43 de la butée 21 est plus importante. La figure 2 représente le même dispositif lorsqu'un ordre d'arrêt du réacteur vient d'être donné; l'accouplement magnétique 4 est hors/prise , l'armature 41 est arrachée sous l'effet de la force du ressort propulseur 51 et se trouve accélé-50 rée dans son mouvement vers le bas avec la tige de commande 42 et la barre de contrôle. Le ressort n'est complètement détendu qu'au moment où l'armature 41 s'applique sur l'enveloppe tubulaire 5 qu'elle entraîne alors vers le bas. La figure 3 représente le même dispositif à la fin 35 du mouvement de descente. La cuvette 52 s'appuie sur une butée annulaire 7 disposée à l'intérieur du tube de guidage 2, de sorte que le ressort 51 se trouve comprimé, ce qui a pour effet de freiner le mouvement de descente de la tige. L'énergie cinétique résiduelle du système de commande est absorbée par des res-40 sorts 6 très puissants, par exemple des rondelles Belleville ou BAfr ORIGINAL 70 44350 4 2070797 par des ressorts annulaires, lorsque l'enveloppe 5 du ressort vient à son tour porter sur la butée annulaire 7. L'action de ces ressorts ou amortisseurs est encore renforcée par celle d'autres amortisseurs disposés selon l'état connu de la technique à l'inté-5 rieur du tube de guidage de la barre de contrôle, dans le coeur ou bien en partie au-dessus du coeur du réacteur. Ces amortisseurs, disposés à l'intérieur de la cuve du réacteur sont, par exemple, du type hydraulique. Pour remettre le réacteur en fonctionnement, on fait 10 descendre l'accouplement magnétique 4 au moyen du moteu^Ûe commande non représenté et on remet en circuit son excitation lorsque cet accouplement 4 atteint l'armature 41. La remontée de l'accouplement magnétique 4 provoque celle de la tige de commande 42. Le ressort propulseur 5 comprimé agit alors de façon à réduire la 15 charge de démarrage du moteur de commande, charge qui est ainsi substantiellement inférieure à celle qui serait nécessaire en recourant aux techniques connues. La butée 21 à l'intérieur du tube de guidage 2 arrête le mouvement de montée de l'enveloppe 5 du ressort après une certaine course, alors que la tige 42 portant 20 la barre de contrôle continue son mouvement de montée, ce qui a pouï effet de comprimer le ressort propulseur. On peut à titre d'exemple, réserver 80$ de la course totale de descente de la barre de contrôle à l'accélération par le ressort, tandis que les 20$ restants sont consacrés à la 25 décélération. Dans ce cas, la tension atteinte par le ressort correspond à peu près au poids de la tige qu'il supporte. Comme mentionné, l'énergie cinétique résiduelle est absorbée par les ressorts amortisseurs 6, ainsi que par les amortisseurs situés à l'intérieur de la cuve du réacteur. Le fait que l'enveloppe 5 30 du ressort vient s'appliquer sur la cuvette 52 empêche une surcharge du ressort propulseur 51 • ■ ©AD ORIGINAL 70 44350 5 2070797 REVENDICATIONS . 1. Dispositif de commande des barres de contrôle de réacteurs nucléaires, ce dispositif comportant un moteur de commande avec tige de levage, un accouplement magnétique, -une tige de commande et un ressort propulseur, ainsi que des amortisseurs de 5 chocs, caractérisé par le fait que la tension du ressort propulseur dépend de la position de la barre de contrôle à l'intérieur du coeur du réacteur, c'est-à-dire de la position de l'accouplement magnétique à l'intérieur d'un tube de guidage normalement situé à : l'extérieur de la cuve contenant le réacteur, et par le fait qu'une 10 butée élastique est disposée dans le tube de guidage pour recevoir le ressort détendu peu avant la fin d'une course de descente de la barre de contrôle suspendue à la tige de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le ressort propulseur est formé de deux moitiés 15 bobinées en sens inverses. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le ressort propulseur est guiis» au moins partiellement, par une enveloppe tubulaire ouverte en direction de la cuve du réacteur. 20 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une butée limitant le mouvement de montée du ressort propulseur ou de son enveloppe est disposée à l'intérieur du tube de guidage.