Brevet FR2083632A1 — publié le 19711217

Lorsque l'on établit le projet d'une centrale nucléaire de grande puissance, il est nécessaire de déterminer par le calcul le comportement de l'installation, et notamment, en ce qui concerne le coeur du réacteur, la répartition, variable avec le temps, du flux neutronique et de la densité de puissance ainsi que la consommation du combustible, ce qui s'effectue habituellement de façon stationnaire, au moyen de vastes programmes de calculateur numérique. Mais ces calculs atteignent déjà une très grande ampleur pour une simple détermination unidïmensionnelle des valeurs en fonction du temps. L'étude du comportement dans le temps des circuits primaire et secondaire de l'installation du réacteur nucléaire au moyen d'un calculateur analogique ne s'accommode en général que d'une représentation ponctuelle du coeur même du réacteur, le nombre des opérations de calcul nécessaires étant sinon excessif. L'invention a pour objet un appareil de controle et de recherche, pour la détermination, dans le temps et dans l'espace, des valeurs caractéristiques d'une installation de réacteur nucléaire, qui apporte une extension au calculateur analogique classique et permette notamment de déterminer suivant plusieurs dimensions la répartition, variable avec le temps, du flux neutronique et de la densité de puissance, ainsi que la consommation du combustible, dans le coeur du réacteur, la partie universelle de calcul analogique étant en même temps utilisée pour les autres tarties de ladite installation. Cet appareil est caractérisé par le fait qu'il comporte, pour reproduire les éléments combustibles, des cellules compactes de calcul analogique, lesquelles sont reliées entre elles, par un circuit numérisé, en vue de reproduire les barres de contrôle et leur commande. Le coeur du réacteur étant reproduit de la sorte à raison de plusieurs composants formés de cellules de calcul analogique pour chaque élément combustible, on peut dès lors étudier de façon simple la variation avec le temps de la répartition locale du flux neutronique en fonction de toutes perturbations imaginables, y compris les effets locaux des barres de contrôle. Chaque cellule de calcul analogique est constituée par des composants branchés de manière à pouvoir reproduire, toujours avec des valeurs actuelles, aussi bien la diffusion vers des cellules voisines que l'action des facteurs suivants: effet Doppler, contamination par le xénon, enrichissement, consommation, température de pression du réfrigérant, position des barres de contrôle et contamination du réfrigérant par le bore. Il est en outre possible de simuler des permutations d'éléments combustibles par commande appropriée de cellules de calcul et transfert de valeurs de consommation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente le schéma d'ensemble d'une installation de réacteur nucléaire; la figure 2 est une vue perspective schématique du coeur du réacteur, sur laquelle on peut voir une colonne de cellules de calcul équivalente à un élément combustible; la figure 3 est un schéma très simplifié du montage de base d'une telle cellule de calcul. L'installation de réacteur nucléire se compose, selon la figure 1, du circuit primaire formé par le réacteur 1, le générateur de vapeur 2 et la pompe à réfrigérant 3 ainsi que du circuit de vapeur comprenant la partie secondaire du générateur de vapeur 2, la turbine 4, accouplée à l'alternateur 5, et le condenseur 6. Toutes les parties de l'installation, excepté le réacteur proprement dit, peuvent être reproduites à l'aide d'une partie universelle de calcul analogique, tandis que le coeur du réacteur, y compris les barres de contrôle et leur commande, est reproductible par l'appareil de contrôle et de recherche, dont la description va suivre. La figure 2 schématise la structure du coeur 1 du réacteur, avec ses éléments combustibles 7 verticaux et parallèles entre eux. Tous ces éléments combust-ibles ou certains seulement se composent par exemple chacun de dix cellules compactes 8 de calcul analogique rassemblées en une colonne. Chaque cellule est formée, comme on le voit sur la figure 3, d'une série de composants, destinés par exemple à reproduire la répercussion de la température du réfrigérant, de la température du combustible, de la contamination par le xénon et de la consommation du combustible, respectivement présentes en 9, 10, il et 12. Les valeurs d'entrée correspondantes peuvent être établies conformément aux conditions régnantes par des potentiomètres 15 ou d'autres appareils de réglage analogues. La cellule calcule sa propre puissance, à l'aide du bilan de réactivité en cause, à partir des valeurs ainsi obtenues. Onpeut faire parvenir à la cellule 8 des valeurs de diffusion de composants voisins par les entrées 16.La puissance de la cellule, recueillie à la sortie 17 de l'élément cinétique 14, c'està-dire de la cellule, est transmise, pour traitement ultérieur, au calculateur analogique universel après groupement approprié avec les valeurs d'autres cellules de calcul appartenant à la même colonne ou à d'autres. Il en résulte pour le calculateur analogique subdivisé selon la figure 1 une image quasi ponctuelle du coeur proprement dit du réacteur, au moyen de laquelle on peut déterminer le comportement de toute l'installation. Pour inclure également dans cette représentation l'influence locale des barres de contrôle 18, il faut aussi reproduire la commande 19 de différentes batteries de barres de contrôle ainsi que leur action locale d'absorption, ce qui a lieu dans un circuit de commande numérisé qui émet à sa sortie des signaux analogiques vers les cellules de calcul. Dès lors que ses cellules de calcul analogique compactes donnent une reproduction appropriée du corps du réacteur, cet appareil de contrôle et de recherche permet de déterminer, contrôler et utiliser pour l'étude du comportement dans le temps la variation en fonction de ce dernier de la répartition du flux neutronique, tout cela d'une manière simple et compte tenu de toutes les perturbations qui peuvent se présenter. REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle et de recherche pour la détermination, dans le temps et dans l'espace, des valeurs caractéristiques d'une installation de réacteur nucléaire, notamment pour la détermination pluridimensionnelle tant de la répartition, variable avec le temps, du flux neutronique et de la densité de puissance dans le coeur du réacteur que de la consommation du combustible, appareil caractérisé par le fait qu'il comporte, pour reproduire les éléments combustibles, des cellules de calcul analogique compactes, lesquelles sont reliées entre elles, par un circuit numérisé, en vue de reproduire les barres de contrôle et leur commande. 2.Dispositif de contrôle et de recherche selon la revendication 1 caractérisé par le fait que chaque cellule de calcul est formée de composants permettant d'établir et de déterminer aussi bien la diffusion vers des cellules voisines que les influences des facteurs suivants: effet Doppler, contamination par le xénon, enrichissement, consommation du combustible, température et pression du réfrigérant, position des barres de contrôle et contamination du réfrigérant par le bore. 3. Dispositif de contrôle et de recherche selon les revendications 1 et 2, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les permutations d'éléments combustibles sont reproductibles par commande appropriée des cellules de calcul et transfert de valeurs de consommation.