Brevet FR2072041A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commutation permettant la régulation d'un réacteur nucléaire à impulsions et, en particulier, d'un réacteur nucléaire de faible puissance. On utilise, par exemple, des réacteurs de puissance nulle pour la mesure du taux de combustion de cartouches de combustible O la cartouche de combustible à mesurer est intro duite dans un canal de mesure du reacteur, ce qui provoque un accroissement positif de réactivité. On peut déterminer le taux de combustion de la cartouche de combustible en mesurant le flux du réacteur Pour un réacteur à zone active en forme de boule, on a proposé antérieurement un réacteur de mesure que les sphères de combustible traversent sans arrêt.En raison du grand nombre de sphères à mesurer, et de la cadence de mesure rapide que cela implique, il y a lieu de s arranger pour que le réacteur de mesure soit ramené au bout d'un temps aussi court que possible, après une période de mesure, à un état initial de mesure bien défini On pourrait imaginer un dispositif de régulation capable d'assurer ce résultat, dispositif qui comprendrait un calculateur recevant, comme données d'entrée, des informations relia tives au flux de neutrons effectif présent dans le réacteur et qui déterminerait, d'après ces informations, les positions de consigne nécessaires d'une ou plusieurs barres de réglage. Toutefois, un tel dispositif de régulation est non seulement très complexe, mais encore il ne permet pas non plus un ajustement continuel rapide de l'impulsion de réactivité car les barres de réglage ne peuvent être déplacées de façon continue que lentement. L'invention évite ces inconvénients. Le procédé suivant l'invention de régulation d'un réacteur nucléaire à impulsions à l'aide d'au moins une barre de réglage mobile et d'un dispositif de mesure de flux réside en ce que l'on intègre tout d'abord numériquement le signal deflux à la suite d'une impulsion du réacteur pendant un interw valle de temps fixe, en ce que la variable d'intégration est ensuite convertie, à l'aide d'impulsions d'horloge, en un intervalle de temps proportionnel et en ce qu'au moins une barre de réglage est enfoncée dans le coeur du réacteur, pendant cet intervalle de temps, jusqu a une position déterminée indépendante du signal de flux. Un dispositif de commutation permettant la mise en oeuvre de ce procédé comporte un compteur digital ou numérique qui intègre le flux du réacteur pendant un intervalle de temps défini par la position par rapport à l'impulsion du réacteur et par la durée ; il est, en outre, prévu une horloge qui remet le compteur à son compte initial après l'écoulement de cet intervalle de temps ; la barre de réglage ne comporte que deux positions stables, à savoir une position de repos et une posi tion de réglage active dans laquelle elle assure une réactivité négative normalisée et dans laquelle elle demeure pendant toute la durée de la remise du compteur à son compte initial. Du fait que la barre de réglage n'a pas besoin d'être déplacée de façon continue, mais doit seulement être amenée d'une position déterminée à une autre position également deter- minée, la régulation permanente de la réactivité pulsée prend immédiatement sa pleine efficacité, cependant que seul l'inter- valle de temps, pendant lequel la barre de réglage est active, dépend de la grandeur du signal de flux. Comme on le verra d'après l'exemple particulier de l'invention représenté sur le dessin, le procédé de régulation suivant l'invention Zut être réalisé avec un nombre particulièrement réduit de composants particulièrement simples, ce qui est avantageux du point de vue de la sécurité de la régulation du réacteur. Sur ces dessins - la figure 1 est un schéma de câblage en partie symbolique d'un dispositif de régulation suivant l'invention - et la figure 2 représente quelques diagrammes tension/;temps explicatifs relatifs à ce disposittf. Le signal de flux fourni par le réacteur de mesure se présente, en général, sous la forme d'impulsions de comptage émanant d'une chambre d'ionisation 1. Ces impulsions sont tout d'abord amplifiées dans un amplificateur 2 puis transmises, par l'intermédiaire d'une porte ET ), à un compteur 4 et, plus précisément, à l'entrée de comptage dans le sens normal ou positif de ce compteur. Ce compteur peut avantageusement être un compteur binaire pur. I1 comporte également une entrée de comptage à rebours ou dans le sens négatif et chacun de ses étages présente une sortie. Toutes les sorties du compteur sont connectées à une porte ET 5 dont la sortie n'est excitée que lorsque le compteur est à son compte initial. A la porte ET 3 est encore appliquée une grandeur de commande qui définit l'intervalle de temps de mesure T Cette grandeur correspond à l'e'tat actionné d1un basculeur bistable 6 dont l'actionnement est assure par des impulsions de déclenchement qui sont appliquées à une entrée 7 à partir de ltextés rieur ; le basculeur 6 est remis à zéro après l'écoulement de l'intervalle de temps TM qui est déterminé d'une manière fixe dans un élément à retard 8 Pendant un intervalle de temps fixe TMJ faisant suite à l'impulsion de déclenchement, toutes les impulsions provenant de la chambre d'ionisation 1 sont enregistrées dans le compteur 4.La porte 3 est alors verrouillée et un second basculeur de commande 9 est actionné par le signal qui rétablit le premier basculeur 6. Le basculeur 9 détermine directement la position d'une ou plusieurs barres de réglage, par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 10 et d'une bobine de relais 11. Sur la figure, on a indiqué schématiquement une barre de réglage 12 qui, ou bien se trouve à une position de repos, ou bien introduit dans le réacteur de mesure une réactivité négative de 100 pcm. Tant que le second basculeur 9 est actionné, la barre de réglage se trouve à sa position active. Le basculeur est remis à zéro par le signal formé dans la porte à coincidence 5 c 'est-à-dire que la barre de réglage est remontée à l'instant même où le compteur 4 atteint son compte initial Le compteur convertit la mesure de flux intégrée sur l'intervalle de temps fixe T M en un intervalle de temps variable correspondant T F du fait que des impulsions dghorloge périls diques, provenant dgune horloge 13, sont appliquées à son entrée de comptage à rebours tant que le second basculeur 9 est actionné. A cet effet, l'horloge 13 est connectée à entrée de comptage négatif du compteur, par l'intermédiaire d'une porte ET 14 dont l'ouverture est commandée par la sortie normale du basculeur 9 qui définit la positon de ia barre deréglage. Le fonctionnement de ce montage va maintenant être décrit en se référant aux diagrammes tenshon/temps de la figure 2. Le diagramme a) de la première ligne représente l'allure -de la réactivité du réacteur de mesure. A un instant to, une sphère, dont le taux de combustion doit Aetre déterminé, est introduite dans le réacteur de mesure. En traversant celui-ci, elle provoque lt-émission d'un signal de réactivité en forme générale de M qui correspond sensiblement au signal de flux représenté sur le diagramme b). Pendant la traversée de la sphère, on évalue le signal de flux pour mesurer le taux de combustion. Après ces opérations, c'est-à-dire après l'instant tl, il subsiste encore un flux résiduel important dont la régulation permanente doit être assurée par le dispositif de commutation suivant l'invention. A cet effet, une impulsion de déclenchement est appliquée à l'entrée 7 (figure 1) après la mesure du flux en vue de déterminer le taux de combustion, c'est-à-dire par exemple à l'instant tl diagramme c)0. L'intervalle de temps commence alors à courir, intervalle pendant lequel le compteur compte les impulsions provenant de la chambre d'ionisation. Sur le diagramme d) est reproduit l'état de commutation du premier basculeur de commande 6, sur le diagramme e), on peut voir l'état de commutation du second basculeur de commande 9 et, enfin, sur le dernier diagramme f), est symbolisée par une courbe en gradins l'évolution du compte du compteur. On remarquera que le compteur, pendant l'intervalle de temps TMJ atteint un certain compte positif proportionnel à l'intégrale du flux. A l'instant t2s qui est ultérieur à tl dans une mesure egale à l'intervalle de temps TM le basculeur 9 est actionné et la barre de réglage retombe à sa position de réglage normale. La porte 14 sgouvre alors et le compteur 4 compte à rebours avec une fréquence constante en partant du compte précédemment atteint et jusqu'au compte initial. Ceci définit l'intervalle de temps TF qui est proportionnel à l'intégrale du flux. Après l'écoulement de cet intervalle de temps, c'est-à-dire à l'instant t3, le second basculeur de commande 9 est remis à zéro et la barre de réglage est retirée de sa position active. Les deux basculeurs de commande sont ainsi à nouveau à leur position initiale et une nouvelle impulsion de déclenchement peut Aetre émise dès qu'une nouvelle impulsion du réacteur rend à nouveau nécessaire l'tinter vention de la régulation. La caractéristique de réglage peut être adaptée, d'une manière simple, par ajustement de la fréquence de l'horloge 13 aux exigences pratiques, de telle manière que le flux soit ramené sans pompage et en un temps aussi court que possible à sa valeur initiale définie. En outre, le signal de réglage peut être déterminé à partir d'une comparaison du signal de mesure avec une valeur de reférence, en réglant le compteur avant chaque période de mesure à une valeur initiale négative correspondante. On peut également augmenter la cadence de mesure d'une manière suffisante pour qu'entre deux périodes de mesure successives, le flux ne puisse reprendre une valeur initiale stable mais seulement une valeur initiale dynamique dont la constance n'est en effet assurée que si lfintervalle de mesure de sphères successives est maintenu aussi constant que possible. Le dispositif de commutation suivant l'invention peut être modifié aisément de telle manière qu'il puisse également assurer la régulation d'impulsions de réactivité négative par introduction d'une réactivité positive normalisée. En outre, on peut par une limitation du compte maximal admissible du compteur, limiter l'efficacité du dispositif de régulation à la compensation de petites variations de flux et revenir, en cas de variations plus importantes, à une forme de régulation plus lente mais plus énergique. Un avantage particulier du dispositif de commutation suivant l'invention par rapport à de nombreux dispositifs de régulation de réacteur connus réside dans l'utilisation exclusive d'éléments digitaux ou numériques ce qui, d'une part, tient compte du fait que le signal de flux est, la plupart du temps, fourni directement sous la forme digitale et ce qui, d'autre part, évite les erreurs, par décalage, usuelles dans les régulations analogiques. REVENDICATIONS r 1. Dispositif de commutation permettant la régulation d'un réacteur nucléaire à impulsions, au moyen d'une ou plusieurs barres de réglage mobiles, caractérisé en ce qu'il est prévu un compteur digital qui intègre le flux du réacteur sur un intervalle de temps (TM) défini d'après la position par rapport à l'impulsion du réacteur et d'après la durée, en ce qu'il est prévu une horloge qui ramène le compteur à son compte initial après l'écoulement de cet intervalle de temps, en ce que la barre de réglage comporte une position de repos et une position de réglage active dans laquelle elle introduit une réactivité normalisée négative et en ce que la position de réglage active est établie et maintenue par le compteur pendant toute la durée de remise au compte initial de eelui ci. 2. Procédé de régulation dsun réacteur nucléaire à impulsions à l'aide d'au moins une barre de réglage mobile et dsun dispositif de mesure de flux, caractérisé en ce que l'on intègre tout d'abord numériquement le signal de flux à la suite d'une impulsion de réacteur pendant un intervalle de temps fixe, en ce que la variable d t intégration est ensuite convertie à l'aide d'impulsions d'horloge en un intervalle de temps proportionnel et-en ce qu'au moins une barre de réglage est enfoncée dans le coeur du réacteur pendant cet intervalle de temps jusqu'à une position déterminée indépendante du signal de flux.