Brevet FR2065732A1 — publié le 19710806

i 2065732 La présente invention se rapporte à un dispositif de commande pour les "barres de réglage de réacteurs nucléaires, en particulier de réacteurs nucléaires refroidis à l'eau, ce composé d'un mécanisme de translation se trouvant 5 en liaison d'entraînement avec une tige de commande creuse, et d'une tige de traction disposée à l'intérieur de la tige de commande et servant à l'actionnement d'un accouplement entre la tige de commande et la "barre de réglage. Le mécanisme de commande proprement dit peut être du type à moteur ou du type 10 magnétique. On utilise en particulier un système de commande de levage pas à pas à cliquets, système dans lequel des cliquets actionnés par voie magnétique se trouvent en prise avec la tige de commande et déplacent cette dernière vers le haut ou • vers le "bas, conjointement avec la "barre de réglage du réacteur 15 nucléaire, accrochée à cette-tige. Cette tige de commande se déplace à l'intérieur d'un tube sous pression relié de façon étanche et de façon à tenir la pression à la cuve sous pression du réacteur, c'est-à-dire que l'intérieur de ce tube sous pression se trouve sous la pression régnant à l'intérieur de 20 la cuve du réacteur et est également rempli par le fluide se trouvant à l'intérieur de cette cuve sous pression. En cas d'application, par exemple, à un réacteur à eau sous pression, ce tube sous pression, avec le mécanisme à cliquets tout entier et la tige de commande, est également entouré par l'eau sous 25 pression à température élevée, notamment lorsque le système de commande est disposé au-dessus du réacteur. A l'extérieur du tube sous pression se trouvent les solénoïdes pour l'actionnement du.système à cliquets, ainsi qu'un indicateur de position inductif, comme cela est connu en soi. > 30 Toutefois, les barres de réglage du réac teur nucléaire doivent, non seulement pouvoir être déplacées lentement vers le haut et vers le bas, mais servent également à l'arrêt rapide d'un réacteur nucléaire et doivent, à cet effet, pouvoir être amenées très rapidement à la position la plus 35 basse dans le coeur du réacteur. A cet effet, on libère la liaison à cliquets ou une autre liaison avec le mécanisme de translation normale et la barre de réglage tombe alors, avec sa tige de commande, par l'effet de la pesanteur dans le coeur du réacteur. Afin que cela soit possible sans difficultés, il faut 40 prévoir, entre la tige de commande et le tube sous pression,des 70 36633 2 2065732 jeux diamétraux relativement importants, qui laissent subs-sister, par exemple, des fentes annulaires d'une largeur allant jusqu'à 3 m®» Toutefois, comme ces fentes opposent malgré tout, en cas de descente rapide de la barre de réglage, une résis-5 tance relativement importante à l'écoulement d'équilibrage du fluide de refroidissement se trouvant à l'intérieur du tube sous pression, on fait normalement appel également à la cavité se trouvant à l'intérieur de la tige de commande en vue de l'équilibrage des pressions et de l'écoulement pendant un tel 10 mouvement de descente. A cet effet, on peut munir la tige de commande intérieurement, à l'extrémité supérieure et à l'extrémité inférieure, par exemple de perçages transversaux. Toutefois, ces perçages transversaux présentent l'inconvénient que, par suite de la chute de tempéra-15 ture radiale et axiale, il s'établit dans le système de commande une circulation d'eau par laquelle l'eau chaude pénètre, depuis la cuve sous pression du réacteur, par les perçages transversaux inférieurs, à l'intérieur de la tige de commande, monte dans cette dernière et la quitte par les perçages trans-20 versaux supérieurs vers le tube sous pression. Ensuite, cette eau cède une partie de la chaleur qu'elle contient au tube sous pression et revient, à l'extérieur de la tige de commande, dans la cuve sous pression. Ainsi, une grande quantité de chaleur passe vers le haut, même lorsque la tige de commande se trouve à 25 l'arrêt, et est dissipée par la surface du tube sous pression» Cet effet est particulièrement marqué lorsque la tige de commande est presque entièrement dégagée, en régime sous pleine charge, de sorte que les indicateurs de position se trouvant à l'extérieur du tube sous pression subissent d'importantes sol-30 licitations thermiques. La même chose est valable également pour les dispositifs de commande magnétiques. C'est pourquoi il é-tait nécessaire jusqu'ici de refroidir de façon supplémentaire ces parties extérieures sur le tube sous pression, par exemple au moyen d'une soufflante, mais cela exige la mise en oeuvre 35 d'un appareillage relativement important, entraîne un encombrement considérable et, de plus, provoque une perte de puissance permanente de la centrale. Il s'impose donc d'éviter d'avance ces sollicitations thermiques des indicateurs de position ainsi que du mécanisme de commande. Selon l'invention, on obtient ce 40 ^résultat par le fait que lorsque la tige de commande se trouve 70 36633 3 2065732 à l'arrêt les ouvertures situées, par exemple, à l'extrémité supérieure de cette tige de commande sont obturées par un tiroir d'arrêt disposé à l'intérieur de la tige, ce tiroir étant maintenu dans cette position de repos par l'effet de la pesanteur 5 ou par la force de ressorts pour ne pouvoir Stre déplacé vers le haut, en vue de la libération de ces ouvertures, que par les foroes résultant de l'écoulement du fluide de refroidissement se trouvant à l'intérieur du tube, par exemple dans le cas d'un éventuel mouvement de descente. Lors d'un tel mouvement de 10 descente rapide, le tiroir est soumis à une pression différen-tielle de, par exemple, 2 kg/cm , tandis que la pression différentielle qui cherche à établir la circulation naturelle ne -p s'élève, par exemple, qu'à 0,05 kg/cm . Par conséquent, un tel ' tiroir d'arrêt- empêche cette circulation du fluide de refroi-15 dissement chaud et ne la libère qu'en cas de mouvement de descente de la barre de réglage» Les durées de descente de la barre de réglage sont cependant très courtes, de sorte que la libération des ouvertures n'a pas d'effets thermiques considérables sur la zone avoisinanta du tube sous pression» 20 Pour améliorer l'évacuation de la chaleur à partir du voisinage du tube sous pression, il est avantageux d'entourer ce tube sous pression d'un revêtement ou d'une chemise, ouverte vers le haut et vers le bas et agissant à la manière d'une cheminée de refroidissement. Cette chemise n'entrai-25 ne pas d'encombrement supplémentaire notable, d'autant plus que le carter du dispositif de translation ainsi que de. U indicateur de position peut être réalisé en conséquence» Pour mieux mettre en évidence l'objet de l'invention et son mode de fonctionnement, on va se référer au 30 dessin annexé qui représente schématiquement un exemple de réalisation non limitatif du dispositif conforme à l'invention, dans son application à une commande avec dispositif de levage pas à pas à digueira» La figure 1 du dessin annexé est une vue en 35- élévation partielle du tube sous pression 2 dans lequel la tige de commande est mobile verticalement en va-et-vient..Ce tube sous pression peut être entouré par les solénoïdes 7 qui actionnent le mécanisme 'à cliquets non représenté en détail, se trouvant à l'intérieur du tube ; au-dessus de ces solénoïdes se.trou-40 ve un indicateur de position 8 qui s'étend sur toute la hauteur 70 36633 + 2065732 supérieure du tube sous pression 2. A distance de ces solénoïdes, on a prévu un revêtement ou une chemise 9 qui, en tant que canal de refroidissement, assure une meilleure évacuation de la chaleur de la zone avoisinante du tube sous pression, cela 5 sans soufflante supplémentaire» La figure 2 est une coupe longitudinale du tube sous pression 2 relié de façon étanche et de façon à tenir la pression à la paroi 1 de la cuve sous pression du réacteur. A l'intérieur du tube sous pression 2, la tige de commande 3 10 est mobile sous l'action d'un mécanisme de translation 7 (dispositif de levage pas à pas à cliquets) représenté schématique-ment. La barre de réglage 34 est accrochée à l'extrémité inférieure de la tige de commande 3, en passant par un accouplement 33. La tige de traction 4 se trouvant à l'intérieur de la 15 tige de commande sert à l'actionnement de l'accouplement 33« -A cet effet, elle est reliée à la tête 6 de la tige de traction 4» A son extrémité supérieure, la tige de commande comporte des perçages 32 pour l'entrée du fluide de refroidissement et, à l'extrémité supérieure, des perçages 31 pour la sortie de ce 20 fluide. Dans le dispositif connu, il s'établit un écoulement d'équilibrage par ces perçages, comme cela est symbolisé par des flèches en tirets. Pour empêcher cet écoulement, on prévoit, selon l'invention, dans la partie supérieure de la tige de commande 3, un tiroir d'arrêt 5 qui, dans le cas normal, repose 25 sur un épaulement intérieur 35 de la tige de commande 3 et obture les perçages de sortie 31 dans cette position. Dans sa partie supérieure, ce tiroir d'arrêt 5 est encore une fois guidé dans la tête 6 de la tige de traction. Lorsque la tige de commande effectue un mouvement de descente, la pression résultant 30 de l'écoulement du fluide de refroidissement se trouvant à l'intérieur de la tige soulève le tiroir d'arrêt 5 d'une hauteur h , ce qui fait que les perçages de sortie 31 se trouvent libérés. Cette position est représentée sur la moitié droite de la figure 2. L'eau se trouvant -dans la fente de guidage du tiroir d'ar-35 rêt peut s'échapper vers l'extérieur par un petit perçage d'équilibrage 36. A la fin du mouvement de descente, l'écoulement cesse, le tiroir d'arrêt revient par son poids propre sur l'é-paulement intérieur 35 de la tige de commande creuse et obture ainsi les perçages de sortie 31, ce qui empêche de nouveau l'é-40 coulement par ces perçages. Les jeux diamétraux nécessaires pour 70 36633 5 2065732 assurer le déplacement très aisé du tiroir d'arrêt sont si faibles qu'une circulation d'eau nuisible ne puisse pas s'établir par suite de la résistance à 1'écoulement opposée par ces fentes annulaires étroites» 1'actionnement brusque, pas à 5 pas, de la commande assure chaque fois un bref mouvement de ce tiroir d'arrêt 5, ce qui fait que des dépôts ne peuvent pas se former à partir de l'eau primaire et provoquer le blocage du tiroir. Après démontage de la tige de commande, la mobilité de ce tiroir d'arrêt peut être contrôlée facilement à la main et 10 il suffit à cet effet d'engager, à travers l'un des perçages transversaux, un objet étroit (par exemple un petit tournevis) dans une gorge 52 et de déplacer ainsi le tiroir d'arrêt 5 en direction de l'axe de la-tige» le dispositif conforme à l'invention pré-15 sente l'avantage, non seulement de réduire la circulation d'eau à l'état de repos de la tige de commande, circulation qui entraîne un transfert de chaleur, mais également de ralentir, grâce à la couche d'eau stagnante dans les fentes, le transport vers l'extérieur de la chaleur de l'eau chaude se trouvant 20 encore à l'intérieur de la tige de commande 3 depuis le dernier mouvement, ce qui empêche des contraintes thermiques excessivement élevées sur les dispositifs se trouvant à l'extérieur du tube sous pression, tels que le mécanisme de commande et l'indicateur de position. Par contre, la circulation d'équilibrage du 25 fluide de refroidissement, nécessaire pour un arrêt rapide du réacteur, n'est pas entravée par ce dispositif. Il est évident que le dispositif conforme à l'invention peut être appliqué avantageusement non seulement à des réacteurs nucléaires refroidis à l'eau sous pression, mais 30 également par exemple à des réacteurs nucléaires refroidis au gaz ou au métal liquide, réacteurs dans lesquels se posent des problèmes semblables. De même, au lieu du tiroir d'arrêt, on peut également monter un autre obturateur équivalent, par exemple une soupape, en un endroit approprié. 70 36633 6 2065732 REVENDICATIONS 1# Dispositif de commande pour les barres de réglage de réacteurs nucléaires, en particulier de réacteurs nucléaires refroidis à l'eau, composé d'un mécanisme 4e 5 transmission se trouvant en liaison d'entraînement avec une tige de commande creuse, caractérisé par le fait.que la paroi de la tige de commande présente, au voisinage des deux extrémités, des perçages pour le passage du fluide de refroidissement du réacteur, le trajet d'écoulement à l'intérieur de la 10 tige de commande étant interrompu par un organe d'arrêt qui est maintenu dans cette position de repos par l'effet de la pesanteur ou par la force de ressort et n'est déplacé que par les forces résultant de l'écoulement du fluide de refroidissement dans le cas d'un mouvement de descente éventuellement rapide de 15 la tige de commande,, en vue de la libération de ce trajet d'écoulement. 2. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe d'arrêt se présente sous la forme d'un tiroir d'arrêt tubulaire, disposé 20 à l'intérieur de la tige de commande. 3. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le tube sous pression dans lequel la tige de commande est mobile en va-et-vient est entouré à distance d'un revêtement ou d'une chemise ouverte 25 vers le haut et vers le bas, agissant à la manière d'une cheminée de refroidissement.