Brevet FR2137968A1 — publié le 19721229

1748^ 1 2137968 La présente invention concerne un dispositif de mesure d'allongement d'une éprouvette d'essai disposée dans le champ de radiation d'un réacteur nucléaire. Par mesure d'albngement, on entend ici la mesure de la variation de 5 longueur d'une éprouvette d'essai provoquée par des forces de traction ou de compression extérieures. Lorsqu'une éprouvette d'essai est disposée dans le champ de radiation d'un réacteur nucléaire, on éprouve des difficultés pour distinguer la variation de longueur provoquée par des forces extérieures de variations de longueur dues à 1'échauffement du spécimen ou un endommagement 10 par les radiations. Par exemple, il est bien connu que les spécimens de eombustiblé nucléaire augmentent de volume ("gonflement") sous l'influence des radiations nucléaires. D'autres matériaux changent de limite d'élasticité sous l'influence des radiations et commencent à fluer ou à couler. Outre la difficulté de distinguer l'allongement proprement dit 15 d'autres variations de longueur, il est nécessaire, dans un dispositif de mesure d'allongement d'éprouvettes d'essai disposées dans un réacteur nucléaire, qu'aucun élément sensible aux radiations ne se trouve dans le champ de rayonnement et, en particulier, il est indispensable de disposer le montage électronique d'évaluation à l'extérieur du réacteur. 20 Le rapport KFK 1281 de la Gesellschaft fur Kernforschung, à Karlsruhe (République Fédérale d'Allemagne) passe en revue les divers dispositifs connus de mesura d'allongement de combustibles nucléaires et de matériaux structurels. Or, aucun des dispositifs indiqués dans ce rapport n'est capable de distinguer la variation de longueur provoquée par des forces extérieures, du 25 gonflement ou de la dilation thermique. Le brevet allemand n° 1 423 970 décrit, il est vrai, un procédé dans lequel les variations de longueur dues à 11échauffement sont éliminées, mais ce procédé est destiné à la mesure de la "relaxation" des métaux, c'est-à-dire de la disparition de leurs tensions internes. Le procédé permet seulement 30 de maintenir une longueur constante, mais non de déterminer une longueur. Le dispositif suivant l'invention satisfait aux exigences qui sont imposées dans le cas d'opérations effectuées dans le champ calorifique et de radiation d'un réacteur nucléaire et permet une mesure rapide et rapidement reproductible de l'augmentation de longueur d'une éprouvette d'essai provoquée 35 par des forces extérieures. Le dispositif suivant l'invention de mesure de l'allongement d'une éprouvette d'essai chargeable dans le champ de radiation d'un réacteur nucléaire est caractérisé par un spécimen de référence également disposé dans le réacteur et par un palpeur mobile longitudinalement entre deux butées et dont 72 1748*4 2 2137968 la course de déplacement est indiquée à titre de mesure de la différence de longueur entre 1'éprouvette d'essai et le spécimen de référence. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, le spécimen de référence et l'éprouvette d'essai sont fixés parallèlement sur une plaque de 5 base commune et le palpeur peut effectuer un mouvement longitudinal entre deux butées prévues aux extrémités respectives opposées à la plaque de base de l'éprouvette d'essai et du spécimen de référence.Dans une autre forme d'éxécution de l'invention, l'un des éléments comprenant l'éprouvette d'essai et le spécimen de référence est lié de façon rigide au palpeur et est déplacé 10 avec celui-ci d'un mouvement de va-et-vient entre la plaque de base commune et un bord de butée prévu à l'extrémité opposés à la plaque de base de l'autre desdits éléments. Il est avantageux que le spécimen de référence et l'éprouvette d'essai présentent la même forme et soient faits du m6me matériau, afin d'assurer une 15 compensation simple des variations de longueur ne présentant pas d'intérêt. Toutefois, en principe, l'invention peut également être mise en oeuvre sans que ces conditions préalables soient remplies, les différences de forme et de matériau entraînant alors simplement un écart de la valeur de mesure qui peut Être éliminé par le calcul si l'on connaît le comportement du spécimen 20 de référence. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs formes d'exécution de l'invention et en se référant au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif sui-25 vant l'invention ; ^ - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une éprouvette d'essai et d'un spécimen de référence suivant une autre forme d'exécution, - la figure 3 représente une variante dans laquelle le spécimen de référence est déplacé avec le palpeur, et 30 - la figure 4 représente un détail d'une autre variante de l'in vention. Le dispositif de la figure 1 est logé dans un long tube 1 en acier inoxydable ou en aluminium fermé à son extrémité inférieure, disposé verticalement. La partie inférieure de ce tube se trouve, lorsque le dispositif 35 est en service, dans le champ de radiation d'un réacteur nucléaire 2, tandis que sa partie supérieure fait saillie hors du réacteur. A son extrémité inférieure, le tube est fermé par une plaque de base 3 qui porte une éprouvette 72 17484 3 2137968 d'essai 4 ainsi qu'un spécimen de référence 5. L'éprouvette d'essai et le spécimen de référence sont , dans cette forme d'exécution en forme de barreau et disposés verticalement. Ils présentent la même configuration et sont faits du mÊme matériau. Au bord supérieur de l'éprouvette d'essai est fixée une 5 pièce de butée 6 en forme de L, sur laquelle une tige de charge 7 agit vertica lement. Cette tige de charge est reliée à un générateur de charge 8 à l'extrémité supérieure du tube 1. La charge peut être de compression ou de traction et est réglée en fonction des conditions d'essai désirées. La pièce de butée s'étend jusqu'au-dessus de l'extrémité du 10 spécimen dë référence 5 et présente, coaxialement à celui-ci, un trou de guidage pour un palpeur 9 qui s'étend de l'extrémité supérieure du spécimen de référence 5 jusqu'à l'extrémité supérieure du tube 1. Ce palpeur est en matériau résistant aux radiations et présente un collier de butée 10 à son extrémité inférieure, collier qui, lorsque le palpeur est soulevé, vient s'appliquer par 15 le bas contre la pièce de butée et limite ainsi la course ascendante. Lorsqu'on abaisse le palpeur, il vient s'appliquer sur la surface frontale supérieure du spécimen de référence. Dans la région de l'extrémité supérieure du tube, le palpeur est monté dans un vibrateur 11, par exemple pneumatique, qui, lorsque le dispositif 20 est en service, le déplace continuellement d'un mouvement de va-et-vient entre les deux butées précitées. Ce vibrateur est combiné avec un enregistreur de distance qui indique la course du palpeur. Cet enregistreur de distance peut fonctionner, par exemple, d'après des principes optiques, pneumatiques ou électriques. 25 Lorsque le dispositif est en service, le palpeur est donc déplacé d'un mouvement de va-et-vient rapide entre les deux butées, cependant que la course est mesurée. Si, par suite d'influences thermiques ou de radiations, la longueur de l'éprouvette d'essai et celle du spécimen de référence varient dans la même mesure, alors la course reste inchangée et aucune variation de longueur 30 n'est indiquée. Par contre, si, au moyen de la tige de charge 7, seule l'éprouvette d'essai est comprimée ou allongée, alors la course libre du palpeur varie de façon correspondante. Il y a lieu de souligner que, ni la dilatation thermique du tube 1 entourant le dispositif, ni celle du palpeur, n'entrent en ligne de compte dans la mesure. 35 Sûr la figure 2 est représentée une variante dans laquelle l'é prouvette d'essai et le spécimen de référence ne sont pas de même forme; l'éprouvette d'essai 4' est au contraire entourée par le spécimen de référence 5' qui est de forme tubulaire. Certes, dans ce cas, la variation de la course du palpeur n'est généralement pas directement proportionnelle à l'allongement de l'éprouvette d'essai. 72 17484 4 2137968 Toutefois, si le comportement du spécimen de référence sous llnfluence de la température et du rayonnement est connu, alors la mesure peut être corrigée de façon correspondante. Une autre variante est représentée sur la figure 3. Dans ce cas, le 5 spécimen de référence est lié de façon rigide au palpeur et, pur conséquent, se déplace d'un mouvement de va-et-vient avec celui-ci. Ce mouvement est limité, dans cette variante, par l'application du côté frontal supérieur du spécimen de référence contre la pièce de butée 6, ainsi que par l'entrée en contact du cûté frontal inférieur du spécimen de référence avec la plaque de base 3. 10 Sur la figure 4 est représentée une autre variante encore de la figure 1 dans laquelle des pièces de butée 6 et 12 sont respectivement fixées sur l'éprouvette d'essai et le spécimen de référence, de sorte que 1b palpeur 9 s'applique alternativement par son collier de butée 10 sur l'une- de ces pièces de butée, puis sur l'autre et non plus, comme précédemment, sur le spécimen ou 15 sur l'éprouvette d'essai. Toutes ces variantes montrent que l'invention n'est nullement limitée à une forme d'exécution détaillée quelconque, mais permet au contraire de nombreuses variantes de détail. En particulier, l'invention n'est nullement limitée à une forme d'exécution déterminée du générateur de charge et de l'ensemble 20 vibrateur-enregistreur de course. Enfin, bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 72 17484 5 2137968 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'allongement d'une éprouvette d'essai disposée dans le champ de radiation d'un réacteur nucléaire, ladite éprouvette ainsi qu'un spécimen de référence étant fixés parallèlement sur une plaque de base commune, ledit dispositif étant caractérisé par un palpeur mobile longi- 5 tudinalement et par des butées coopérant avec celui-ci et qui sont disposées aux extrémités libres respectives de l'éprouvette d'essai, du spécimen de référence et du palpeur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des éléments comprenant l'éprouvette d'essai et le spécimen de référence est lié 10 de façon rigide au palpeur et est déplacé avec celui-ci entre une plaque de base commune et un bord de butée prévu à l'extrémité opposée à la plaque de base de l'autre desdits éléments. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le spécimen de référence œt de môme forme que l'éprouvette d'essai. 15 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le spécimen de référence est fait du infime matériau que l'éprouvette d'essai.