Brevet FR2058391A1 — publié le 19710528

La présente invention a pour objet un mécanisme d'entraînement d'une barre de contrôle ou de sécurité pour un réacteur nucléaire. Ces mécanismes sont en général montés sur le bouchon de la cuve contenant le coeur du réacteur. Ils commandent la position d'une barre de contrôle ou de sécurité qui peut être introduite plus ou moins profondément dans le coeur. Parmi les mécanismes d'entraînement de barres connus, certains utilisent un système pas à pas électromagnétique; d'autres utilisent un système de guides télescopiques mus par câble. Ces mécanismes connus n' offrent pas une précision suffisante pour le choix de la position de la barre de contrôle, notamment lorsqu'ils sont utilisés pour commander la position des barres d'un réacteur rapide, refroidi par exemple au sodium liquide. En effet, la précision d'un mécanisme pas à pas est limitée par la longueur du pas. Dans un mécanisme à cable, la précision et la rapidité sont influencées sensiblement par ltélastieité du câble et les conditions d'amortissement d'oscillations engendrées lors des mouvements des barres. Ces conditions dépendent en outre de la température.Les allongements du câble sont d'autre part fortement affectes par la corrosion lente de celui-ci. L'invention a pour but un mécanisme de commande de barres de contrôle ou de sécurité de très grande précision et présentant plusieurs autres avantages appréciables. Le mécanisme d'entraînement d'une barre de contrôle ou de sécurité en matière absorbante pour réacteur nucléaire est caractdrisd par un ensemble moteurréducteur, par une vis de commande entraînée par l'ensemble moteur-reducteur, par un support mobile solidaire d'un écrou dans lequel est engagée la vis de commande, par une armature magnétique attirée par un électro-aimant de larguage fixé au support mobile, par une tige d'actionnement attachée à l'armature magnétique et par un dispositif d'accouplement supporté par l'extrémité inférieure de la tige d'actionnement pour agripper la barre de contrôle ou de sécurité en matière absorbante. L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution en se référant au dessin annexé. Les figures 1, 2, 3 du dessin représentent en coupe trois sections successives d'un seul mécanisme de commande suivant l'invention. Aux figures 1, 2, 3, un mécanisme d'entraînement des barres de contrôle ou de sécurité d'un réacteur nucléaire est composé d'un ensemble moteur-réducteur 1 entraînant une vis de commande 2, d'un support mobile, tubulaire 3 solidaire d'un écrou 4 dans lequel est engagée la vis de commande 2, d'une armature magnétique 5 attirée par un électro-aimant de larguage 6 fixé au support mobile 3, d'une tige d'actionnement 7 attachée à l'armature magnétique 5 et d'un dispositif d'accouplement supporté par l'extrémité inférieure de la tige d'actionnement 7. Le dispositif d'accouplement est constitué par exemple par des griffes mobiles 8 calées au moyen d'un cône 9 dans la denture intérieure d'une tEte dÙa- grippage 10 d'une barre de contrôle 11. Le mécanisme d'entraînement d'une barre de contrôle ou de sécurité est monte sur un siège dans une traversée 12 du bouchon 13 de la cuve du réacteur nucléaire. Dans cette traversée 12 est logée, avec interposition de joints 14, la eourogne supérieure d'un tube guide 15 qui se prolonge jusqu'à proximité du coeur du réacteur. A l'intérieur de la couronne supérieure du tube guide 15 est disposé un support 16 de la partie interne du mécanisme. Dans ce support 16 est maintenu, à position axiale fixe, dans dans un palier approprié, un écrou tournant 17 sur billes engage sur un manchon fileté 18. Le manchon fileté 18 peut coulisser sur la tige d'actionnement T dans le sens axial.Il permet de déplacer une tige d'accouplement 19 logee a l'intérieur de la tige d'actionnement 7. Dans ce but, la tige d'accouplement 19 porte à son ectremite supérieure une clavette 20 traversant une fente de la tige d'actionnement 7. La tige d'accouplement 19 est poussée vers le bas à l'aide d'un ressort 21 prenant appui d'une part sur un anneau 22 solidaire de la tige d'actionnement 7 et d'autre part sur une bague 23 fixée sur la tige d'accouplement 19. Un deuxième ressort 24 fixé de la meme maniere à lextrémitE inférieure de la tige 19 et appuyant directement sur le cone 9 du dispositif d'accouplement peut etre prévu. Au-dessus du support 16 de la partie intérieure est monté, également dans la traversée 12, l'anneau de base 25 d'un chassis composé de trois colonnes 26. Ces colonnes 26 supportent le moteur-réducteur 1 et servent de guide à l'armature magnétique 5 à l'électro-aimant 6 et au support mobile 3. Sur l'anneau de base 25 est fixé aussi un amortisseur a ressort 27 pour l'armature magnétique 5. A l'armature magnétique 5 est suspendue la tige d'actionnement 7 au moyen d'une liaison agpropriée. Une des colonnes 26 est creuse pour recevoir un arbre de commande 28, manoeuvrable par une manette 29. A son extrémité inférieure, 1' ar- bre de commande 28 porte un pignon 30 engrenant avec une couronne dentée placée sur l'écrou tournant 17. Tout l'ensemble supérieur peut être recouvert d'un capot étanche 31 fixé également dans la traversée 12 et dont seul émergent la manette 29 et un connecteur électrique 32. Le mécanisme d'entraînement ainsi monté possède de nombreux avantages. Il permet de dégager de la tige d'actionnement la barre de contrôle ou de sécurité qui se trouve en position basse dans le coeur du réacteur, sans aucun démontage du mécanisme. Pour ce faire, la barre de contrôle 11 est amenée à sa position basse dans le coeur du réacteur. L'armature magnétique repose alors sur l'amortisseur à ressort 27 comme représentée sur le dessin figure 2. Au moyen de la manette 29 l'écrou tournant 17 est mis en mouvement grave au pignon 30 qui engrène avec la couronne dentée de l'écrou 17. Suite a cette manoeuvre, le manchon fileté 18 monte jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la clavette 20 de la tige d'accouplement 19.A partir de cette mise en contact, la tige d'accouplement se soulève à l'encontre des ressorts 21 et 24; le cône 9 se retire des griffes 8 et celles-ci se détachent de la denture intérieure de la tete d'agrippage 10 de la barre de contrôle 11. Lorsque la clavette 20 arrive à I'extrémité supérieure de la fente de la tige d'actionnement 7, dans laquelle elle est mobile, toute montée ultérieure du manchon fileté 18 se transmet à la tige d'actionnement 7. Les griffes 8 se retirent alors de la tete d'agrippage 10 et libèrent complètement la barre de contrôle 11. Lorsque la barre est libérée, le mécanisme n'a besoin d'aucune source d'énergie pour conserver cet état. En effectuant la manoeuvre inverse, la barre de contrôle peut être agrippée.Lorsque la barre est libérée, elle reste en position basse dans le coeur du réacteur. Pour inspecter le mécanisme par exemple en vue de réglages et d'examens, il suffit de démonter le capot 31. Le mécanisme peut fonctionner dans cet état, ltétanehéité de la partie interne du mécanisme étant assurée par un soufflet 35 entre le support de la partie interne 16 et la tige d'actionnement 7 et un soufflet 36 disposé à l'inte- rieur d'une cage 37 de la tige d'actionnement 7 entre cette dernière et la tige d'accouplement. On peut s'assurer au préalable si un de ces soufflets présente un défaut d'étanchéitd. Il suffit pour cela d'admettre à l'intérieur du capot étanche 31 le même gaz que le gaz protecteur du réacteur et sous une pression légèrement plus élevée. Le démontage de la partie supérieure du mécanisme, par exemple en vue du remplacement de cette partie, peut se faire à tout moment lorsque la barre est mise dans sa position basse dans le réacteur et déconnectée. Le capot de protection 31 est soulevé et le courant de ltélectro-aimant 6 est coupe; à ce moment il est possible de démonter l'anneau de base 25 et d'enlever toute la partie su périeure. Ce démontage ne compromet pas l'étanchéité interne du réacteur. Le démontage de la partie interne se fait par la traversée 12. Après avoir démonté le capot de protection 31 et la partie supérieure, il est possible d'enlever la tige d'actionnement avec ses soufflets. Le tube de guidage peut aussi être enlevé. Ces derniers démontages doivent cependant se faire dans une hotte appropriée, non représentée, pour ne pas compromettre ltétanchEité du réacteur. Le mécanisme peut aussi être équipé d'accessoires en soi connus. L'ensemble moteur-réducteur peut comprendre par exemple des dispositifs, non représentés, de mesure et de commande de la position de l'électro-aimant de larguage 6. Un dispositif de larguage accéléré peut être prévu, constitué par exemple par un châssis mobile 33, raccordé d'un côté à l'armature magnétique 5 et coulissant de l'autre côté sur le support mobile 3 et sollicité continuellement par un ressort de larguage 34. Pour freiner la barre lors de sa chute accélérée, un amortisseur hydraulique incorporé est prévu. Ce dernier est constitué par exemple par un cylindre 38 fixé à l'extrémité du tube guide 15 et dans lequel s'engage, avec un léger jeu, un piston 39 fixé a la tige d'actionnement 7. REVENDICATIONS. 1. Mécanisme dwentraînement d'une barre de contrôle ou de sécurité en matière absorbante pour réacteur nucléaire, constitue par un ensemble moteur-réducteur supporté par un châssis, par une vis de commande entraidée par l'ensemble moteurréducteur, par un support mobile guidé par le châssis et solidaire d'un écrou dans lequel est engagée la vis de commande, par un électro-aimant de larguage, fixé au support mobile, par une armature magnétique attirée par l'électro- aimant, par une tige d'actionnement attachée a l'armature magnétique, tige et armature étant guidées par le châssis, et par un dispositif d'accouplement supporté par l'extrémité inférieure de la tige d'actionnement pour agripper une barre de contrôle ou de sécurité en matière absorbante, caractérisé en ce que le châssis supportant le moteur-réducteur est monté sur un anneau de base fixé dans un siège d'une traversée du bouchon du réacteur. 2. Mécanisme suivant 1, caractérisé par une tige d'accouplement guidée à l'intérieur de la tige d'actionnement suspendue dans cette derniere à la hauteur de la traversée du bouchon de la cuve du réacteur au moyen d'un élément mécanique engagé dans une fente de la tige d'actionnement et par un manchon fileté coulissant sur la tige d'actionnement traversant un écrou tournant maintenu dans une position axiale fixe par rapport au dit anneau de base et s'engageant avec le dit élément mécanique pour commander la position de la tige d'accouplement par rapport à la tige d'actionnement ce qui permet d'accrocher et de dégager la barre de contrôle dans sa position basse dans le coeur du réacteur. 3. Mécanisme suivant 1 ou 2, caractérisé en ce que le châssis supportant le moteur-réducteur est constitué par trois colonnes et un anneau de base fixé dans un siège de la traversée du bouchon de la cuve du réacteur. 4. Mécanisme suivant 2, carcatérisé en ce que l'écrou tournant est équipé d'une couronne dentée dans laquelle engrène un pignon d'un arbre de commande. 5. Mécanisme suivant 3 et 4, caractérisé en ce qu'une des colonnes du châssis est creuse pour servir de guide à 1 'arbre de commande. 6. Mécanisme suivant une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie située au-dessus de la traversée du bouchon de la cuve du réacteur est recouverte par un capot étanche fixé sur l'anneau de base du châssis supportant le moteur-réducteur. 7. Mécanisme suivant une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube guide comprend à son extrémité inférieure un cylindre dans lequel s'engage, avec un léger jeu, un piston fixé à la tige d'actionnement.