Brevet FR2094195A1 — publié le 19720204

L'invention est relative en général à l'appareillage de réacteurs nucléaires et plus particulièrement à un système de conduite du coeur du réacteur, suivant lequel des détecteurs placés dans un assemblage allongé d'appareils insérés dans un passa-5 ge ou une canalisation partant d'un poste de conduite éloigné du coeur, testent le flux de neutrons de la température ou les deux en différents emplacements de la canalisation passant à travers le coeur. Avec la manière dont on conduit actuellement le coeur, on 10 rencontre des difficultés pour enlever et remplacer les éléments du coeur et cependant il est nécessaire de remplacer et mettre en service les éléments combustibles. En outre, il n'existe encore aucun moyen convenable pour calibrer périodiquement les détecteurs épuisés et dont la sensibilité a été modifiée par leur 15 exposition aux radiations. Suivant l'invention, on prévoit un système de conduite du coeur dans lequel une pluralité de détecteurs assemblés solidement signalant électriquement leurs tests sont incorporés dans un assemblage étendu qui peut être déplacé-le long d'un passage 20 c'est-à-dire d'un chemin ou d'une canalisation allant du poste de conduite au coeur du réacteur. L'assemblage de ces appareils est flexible latéralement de telle sorte qu'il peut passer dans des courbures de la canalisation lorsqu'il y avance ou qu'il en est retiré. Dans les conditions normales de conduite, cet assem-25 blage est poussé dans la canalisation jusqu'à une position terminale dans le coeur. Si on le. désire, l'assemblage peut être retiré par manipulation au poste de conduite jusqu'à ce que l'extrémité de tête de l'assemblage soit retirée dans la canalisation jusqu'à un point situé hors du coeur ; par conséquent, il n'est 30 pas nécessaire de sortir l'assemblage hors de la canalisation pour le service bien que cela puisse être plus facile pour des réparations ou pour le remplacement de détecteurs individuels. Les détecteurs de l'assemblage peuvent comprendre un ou plusieurs thermocouples et une pluralité de détecteurs de radiations 35 tels que détecteurs de flux neutronique et détecteurs de radiations de fond. Pour faciliter la conduite du flux de neutrons suivant 3e profil voulu, les détecteurs de flux sont placés de façon à le tester dans des zones du coeur espacées en correspondance lors-40 que l'assemblage est à sa position terminale dans le coeur. Un 71 21936 2 2094195 moyen de calibrage des détecteurs en service consiste à inclure dans "l'assemblage un tube creux s'étendant sur à peu près toute sa longueur. Ce tube permet l'insertion au poste de conduite d'un détecteur de flux de neutrons de calibrage standard pour calibrer 5 périodiquement les autres détecteurs de flux de neutrons pour éprouver leur sensibilité aux différents emplacements de réduction du bombardement de neutrons. Pour compléter cet appareillage compact et flexible, les détecteurs de flux de neutrons sont placés en écart angulaire char-10 cun par rapport aux autres autour du tube de calibrage des détecteurs et en entourant ce tube et tous les détecteurs par une gaine extérieure. Le déplacement du détecteur de calibrage dans le tube est effectué par des moyens mécaniques reliés au détecteur et pouvant 15 être actionnés du poste de conduite pour déplacer le détecteur le long du tube. Pour une meilleure compréhension de l'invention, on a représenté dans les dessins ci-joints une forme de sa réalisation. La figure 1 est une élévation schématique d'un réacteur nucléaire 20 pourvu d'un système dë conduite du coeur suivant l'invention. La figure 2& est une perspective de l'extrémité de tête de l'assemblage d'appareillage montré figure 1 dans laquelle on a enlevé certaines parties de son enveloppe pour laisser voir la construction intérieure. La figure 2^ est une perspective d'une portion 25 de l'assemblage adjointe à celle de la figure 2 . Les figures 3 à 3. 10 sont des coupes transversales suivant les plans de coupe correspondants. La figure 11 est une coupe longitudinale de l'assemblage des figures 1, 2 et 2, montrant les détails d'un arrange- cL -D ment typique pour sceller l'assemblage et le passage pour insérer 30 celui-ci au poste de conduite. La figure 12 est un schéma montrant en détail un moyen typique de commande pour mettre en position un détecteur de calibrage dans l'assemblage/ Dans la figure 1-, on voit en 11 le passage qui s'étend du poste de conduite S placé à l'extérieur du réacteur R, jusque -35 dans le coeur 12 de celui-ci. Ce passage est, "brièvement défini, constitué par des sections de tuyaux joints entre eux pour former -une canalisation 'continue étanche à la pression et pouvant comporter des coudes comme en 13 et 14 en nombre quelconque pour tourner autour de murs de protection tels que B interposés entre 40 le poste de conduite* et le réacteur. . 71 21936 3 2094195 Pour tester les conditions physiques, comme le flux de neutrons, ou la température, en différents emplacements dans le coeur 12, on introduit dans la canalisation 11 au poste S un long assemblage d'instruments X que l'on pousse en avant dans celle-ci 5 jusqu'à ce que l'extrémité de tête de l'assemblage soit à sa position terminale prédéterminée dans le coeur 12, l'assemblage ayant une flexibilité suffisante pour franchir les coudes sans contrainte excessive. Les fonctions de conduite de l'assemblage sont remplies par des détecteurs du type d'une seule pièce que lû .l'on peut actionner pour qu'ils testent les conditions de température du flux dans le coeur et envoient au poste de conduite les signaux électriques indiquant ces conditions. On voit dans les figures 2^2^, et 3 à 10, que les détecteurs comprennent un thermocouple 21, un détecteur 22 des radiais tions de fond, et un groupe de détecteurs de radiations 23 à 29 qui testent les flux de neutrons. Tous ces détecteurs de 21 à 29 sont placés en écart angulaire l'un par rapport à un autre, autour d'un tube 30 qui s'étend sur à peu près toute la longueur de l'assemblage. La combinaison des divers types de détecteurs : 20 thermocouple, de radiations de fond, de radiations des flux de neutrons, etc. peut varier suivant les conditions particulières requises dans chaque application de l'invention. Dans chaque unité de l'assemblage, les détecteurs 21 à 29 et les pièces d'espacement 32 entourant un tube 30 sont enfermés 25 dans une gaine extérieure 31. Pour simplifier, on décrira seulement une de ces unités de l'assemblage X parcourant d'un bout à l'autre le coeur 12 le long d'un seul chemin, mais on comprendra que cela se répète pour connaître le flux axial et la température dans tous les emplace-30 ments radiaux voulus dans le coeur 12. Pou,r obtenir des données suffisantes pour établir le profil du flux du coeur le long d'un passage, les détecteurs de flux neutronique 23 à 29 sont construits pour qu'ils testent le flux sur une longueur axiale limitée de l'ordre de quelques mm. de 35 façon que leurs émetteurs individuels soient suffisamment espacés De tels détecteurs d'une seule pièce capables de remplir ces fonctions sont connus et ont été décrits dans les brevets Etats-Unis Hilborn n* 3.375.370 et Anderson 3.400.289. Un des détecteurs 23 à 29 de ce type comporte un émetteur 40 d'électrons lorsqu'il est bombardé par des neutrons, un collec 71 21936 4 2094195 teur et un isolateur entre l'émetteur et le collecteur. Il est expédient, dans son emploi dans la présente invention, que l'émetteur et son fil conducteur soient coaxiaux et disposés dans un collecteur tubulaire fermé à son extrémité dans le coeur et 5 s'étendant avec le fil de l'émetteur au-delà de la sortie du coeur pour permettre les connexions avec le poste de conduite ou avec l'appareillage de mesure (non représenté) du poste S ou avec les deux. La longueur d'un émetteur correspond à la longueur axiale de la bande de sensibilité du détecteur correspondant, et 10 elle commence en un point légèrement en arrière de l'extrémité fermée du collecteur» Le détecteur de radiations de fond 22 est semblable en construction aux détecteurs 23 à 29 de flux de neutrons» sauf que son émetteur a une longueur de fil continue tandis que les détec-15 teurs 23 à 29 ont une courte longueur (environ 108 mm) d'une tige de haute sensibilité telle que rhodium à connecter en bout à un fil ayant une bien moindre sensibilité (en terme d'émission électronique) aux bombardements neutroniques. Le thermocouple 21 a une enveloppe de protection, par exem-20 pie en acier inoxydable semblable à celle utilisée pour le tubage du collecteur dans les détecteurs 23 à 29. Pour tester la température au début du coeur, l'extrémité de jonction du"thermocouple est étendue dans un espace de dégagement prévu pour la cheville 33 du bouton 34 qui protège cette cheville contre l'abrasion., Le 25 tube 30 et la gaine 31 sont joints à la cheville 33 par soudure. Pour que, dans l'assemblage X, les détecteurs 22 à 29 ou plus précisément leurs extrémités respectives dans le coeur soient disposées entre elles de façon à tester le flux de neutrons dans les zones du coeur qui sont espacées en correspondance avec elles 30 lorsque l'assemblage est à sa position terminale dans le coeur, des pièces d'espacement 32 sont insérées entre les extrémités dans le coeur des détecteurs 22 à 29 et de la cheville 33 « Ces pièces d'espacement sont faites du même type de tubage que celui utilisé pour les collecteurs des détecteurs 22 à 29 et la longueur 35 de chacune est telle qu'il est nécessaire pour qu'elle s'ajuste entre la cheville 33 et l'extrémité du détecteur correspondant-parmi ceux 22 à 29 qui lui est aligné. Par exemple, dans la section de l'assemblage X qui est montrée figure 3, il n'y a aucun détecteur 22 à 29 et cela loin en 40 avant, il n'y a qu'un thermocouple 21. Dans la section figure 4 71 21936 5 2094195 il y a un détecteur de radiations de fond 22 et un détecteur de neutrons 23, et les pièces d'espacement 32 en avant de ces deux là se terminant en avant du plan de coupe IV-IV ne paraissent pas dans la figure. De manière semblable dans la section figure 5 5, un détecteur 24 est ajouté à la combinaison entre les plans IV-IV et V-V, dans la figure 6 un détecteur 25 entre V-V et VI-VI, etc... et dans la figure 10 tous les détecteurs 22 à 29 s'y trouvent entre IX-IX et X-X. Comme le coeur du réacteur contient ordinairement un fluide 10 .comprimé de refroidissement, le tuyau 35 (fig. 11) qui.forme la conduite 11 (fig. 1) et les assemblages d'instruments X sont scellés à la station de manipulation S pour empêcher les fuites de ce fluide. La figure 11 montre un mode typique de scellement : dans 15 une cage 41 soudée au tuyau 35 à la station S, une plaque 42 en forme de rondelle, soudée à l'extrémité d'une gaine 31 est pressée contre le siège formé à la cage 41, par la pièce 43 de manière à emp.echer toute fuite de fluide entre la gaine 31 et le tuyau 35. 20 Le tube 30, prévu pour permettre l'insertion d'un détecteur de calibrage (non représenté) dans l'assemblage X, s'étend hors de la cage 41 ainsi que les gaines de collecteur et les fils conducteurs des détecteurs 22 à 29 et le thermocouple -21 comme on le voit à la figure 12. 25 Pour assurer de manière convenable le transfert des signaux électriques des détecteurs 22 à 29 et du thermocouple 21, leurs fils conducteurs et leurs gaines de collecteur sont reliés aux bornes d'un connecteur multiple 44. L'invention prévoit l'usage d'un détecteur de calibrage, qui 30 est généralement de construction semblable à celle des détecteurs de neutrons 23 à 29"et fonctionne comme eux, sauf qu'il est dé-plaçable longitudinalement dans le tube 30 et qu'il est entouré par une gaine 45. Pour permettre son déplacement sa gaine 45 ou au moins une portion extérieure au coeur de celle-ci est faite 35 d'un tubage formé sur sa partie extérieure de manière à présenter une configuration filetée ou plissée comme montré dans-la figure 12. La flexibilité latérale de l'assemblage X dépendra de la plus ou moins grande rigidité des détecteurs 21 à 29, du tube 30 40 guidant le détecteur de calibrage, des pièces d'espacement 32 et 11 21936 6 2094195 de la gaine 31 ; elle devra être suffisante pour permettre le passage de l'assemblage dans les coudes de la canalisation 11 ; on choisira pour cela, pour les éléments 21 à 29, deé dimensions en section transversale et des matériaux convenables par applica-5 tion de techniques bien connues» Le constructeur verra que les paramètres des éléments 21 à 32 de l'assemblage X qui déterminent la flexibilité de celui-ci peuvent être choisis pour un rayon minimum de courbure de la canalisation, ou inversement que ce minimum dë courbure peut être choisi pour convenir à la flexibilité 10 de l'assemblage construit suivant le projet donné° 71 21936 7 2094195 REVENDICATIONS 1*/ Dans un réacteur nucléaire joint à un poste de conduite extérieur au réacteur par un chemin ou canalisation pénétrant dans le coeur de celui-ci, un système de conduite du coeur com-5 prenant un assemblage allongé d'appareils pouvant être introduit au poste de conduite dans la canalisation et déplacé longitudina-lement dans celle-ci jusqu'à une position terminale dans le coeurj cet appareillage comprenant des détecteurs capables de tester les conditions physiques existant dans le coeur et d'envoyer au pos-10 te de conduite des signaux représentant ces conditions. 2*/ Système suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la canalisation comprend des coudes et que ledit assemblage est flexible latéralement pour pouvoir franchir ces coudes. 3*/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le 15 fait que l'assemblage comprend au moins un détecteur de neutrons. 4*/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'assemblage comprend au moins un thermocouple. 5*/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les détecteurs comprennent parmi eux un détecteur de ra-20 diations de fond et une pluralité de détecteurs de neutrons. 6*/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les détecteurs comprennent parmi eux des détecteurs de neutrons mis en position de tester les flux de neutrons en des zones du coeur espacées lorsque l'assemblage est à sa position 25 terminale dans le coeur. 7*/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les détecteurs comprennent parmi eux des détecteurs de radiations et au moins un thermocouple, les détecteurs de radiations ayant des signaux électriques propres à chacun. 30 8*/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'assemblage d'appareils comprend un tube creux et un détecteur de radiations mobile dans ce tube pour tester l'intensité des radiations dans des emplacements choisis du coeur lorsque l'assemblage est à sa position terminale dans celui-ci. 35 9*/ Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'ensemble des détecteurs comprend des détecteurs de radiations disposés en écart angulaire les uns par rapport aux autres autour du tube. 10*/ Système selon la revendication 8, caractérisé par le 71 21936 8 2094195 fait qu1 il comprend des moyens de commande du détecteur de radiations mobile, manoeuvrables à partir du poste de conduite, pour déplacer sélectivement ce détecteur dans la longueur du tube. 5 11*/ Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'assemblage d'appareils comprend une gaine extérieure entourant les détecteurs et le tube creux.