Brevet FR2194009A1 — publié le 19740222

On connatt par la revue Siemens, 1968, numéro 11 pages 875 à 878 un système de sécurité à fonctionnement dynamique, ayant pour r81e de contrôler des réacteurs nucléaires. Ce système comprend montés par groupes de trois des horloges engendrant des impulsions de réglage et de déclenchement, des indicateurs de valeur-limite pour les grandeurs à contrôler, des unités logiques comportant des noyaux magnétiques et des relais de sortie, transmettant des signaux lorsque le niveau de sécurité est perturbé. Le système réagit lorsque deux des trois canaux parallèles indiquent une défectuosité (système 2 sur 3). Les horloges synchronisées produisent alors chacune deux trains d'impulsions mutuellement déphasés. Dans l'unité logique, il faut alors faire la distinction au moyen des noyaux magnétiques entre la présence d'une seule impulsion ou bien la présence si multanée de deux impulsions. Par suite, les noyaux magnétiques doivent avoir un bon pouvoir de résolution. Cette condition ne peut être satisfaite qu'au prix de frais considérables, car il faut aussi tenir compte, en plus, des fluctuations de la tension d'alimentation, des tolérances de fabrication et des variations de température. Par contre, l'invention a pour objet un agencement permettant d'utiliser des noyaux magnétiques à fonction nement moins précis dans les unités logiques, sans qu'il y ait lieu de modifisr les autres éléments du système de sécurité. L'invention est caractérisée en ce qu'une impulsion de réglage fait déjà passer le noyau magnétique de liaison dans le sens positif et en ce que l'excitation de l'un des autres enroulements de réglage dans le sens opposé compense cette action. Dans un tel système, les noyaux magnétiques n'ont plus â faire la distinction qu'entre la présence d'impulsion et l'absence d'impulsion . Cela est possible, même avec de fortes tolérances. Par suite, on est également largement indépmdant de la température ambiante et des variations de tAnainn d'aliman- tation, comme on l'expliquera plus en détails dans la alite. De préférence, on met en oeuvre l invention de façon à former un montage logique 2 sur 4 en Hiontant en série quatre noyaux dont chacun comporte quatre enrulements de réglai, dont chacun est excité cycliqusmest dans le sana opposé aux trois autres. On y parvient en particulier, en faisant en sorte que, dans le cas d'une unité logique pour système 2 sur 4, parmi les quatre enroulements rattachés chacun à l'une des quatre impulsions de réglage et montés sur quatre noyaux magnétiques, un enroulement respectif présente un sens de bobinage inversé, suivant une permutation cyclique. L'invention ne se limite pas à un système 2 sur 4. L'idée essentielle de l'enroulement à sens de bobinage inversé, distribué selon une permutation cyclique peut , en général, être généralisée pour un système m sur n . Dans ce cas, dans les systèmes supérieurs, il faut, en outre, laisser encore certains points d'enroulement non garnis de bobina4e ou bien alimenter immédiatement en impulsions des générateurs d'impul+ sion les enroulements qui s'y trouvent, pour que les noyaux magnétiques de l'unité logique n' aient à faire la distinction qu'entre la présence et l'absence d'impulsions. De plus, dans le cadre de l'invention, pour détecter des défectuosités internes, on peut prévoir, de façon connue en soi, un distributeur de signaux de blocage. Celui-ci émet, à içtervalles déterminés, un signal, de façon que certaines impulsions des générateurs d'impulsion soient inhibées. A chaque ligne de coupure comprenant les noyaux magnétiques est rattachée 'in indicateur d'absence d'impulsions. Cela permet de déterminer si la ligne de coupure fonctionne correctement, ou si elle comporte des défectuosités en elle-meme. Ce n'est que lorsque le train d'impulsions est complet que l'organe de fermeture présent dans chaque ligne de coupure délivre un courant continu. Ce courant continu maintient le relais de sortie mentionné en position de repos, tant qu'il n'y a pas de perturbations.Pour un système m sur n, le distributeur de signaux à blocage délivre m-1 impulsions suivant une permutation cyclique. La description détaillée qui va suivre, et le dessin annexé donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment l'invention peut être réa- lisée. Sur le dessin annexé la figure 1 est un schéma de montage synoptique, et la figure 2 représente, de façon plus précise, une unité logique. Pour des raisons de clarté, on n'a représenté que le système de sécurité 2 sur 4 à fonctionnement dynamique en soi, sans traduire sur le dessin l'application aux réacteurs nucléaires, qui est un domaine d'application préféré de l'invention. Cependant, en plus de ce domaine, l'invention s'applique également à l'industrie chimique, aux usines sidérurgiques ou à des domaines analogues, où l'on a de fortes exigences en ce qui concerne la surveillance du déroulement des cycles de fonctionnement. Les quatre éléments identiques des quatre canaux parallèles I, II, III, IV sont désignés chacun par les mêmes références numériques et, en cas de besoin, on les distingue par un indice caractérisant le canal envisagé dans chaque cas. Sur la figure 1, des horloges l, synchronisées au moyen d'une ligne 2, délivrent des impulsions., de préférence rectangulaires. Ces impulsions sont transmises directement sous la forme d'impulsions dites de déclenchement, li, par des lignes 3, à des unités logiques 4. Par les lignes 5, les impulsions parviennent, en outre, à des portes 6 qui sont reliées i un distributeur de signaux de blocage 7. Le distributeur de signaux de blocage inhibe, à intervalles détermines , une impulsion, par exemple chaque 256ème impulsion d'Un train d'impulsions à liez. Les impulsions restantes sont tranamiaes à des indicateurs de valeurs-limites 10 sous la forme d'impulsions de réglage Ei, par des lignes 9. Les indicateurs de valeurs-limites 10 sont, ain Si que les horloges 1 et les portes 6., présents suivant un a agencement quadruple pour chaque grandeur à contrôleur, Ces grandeurs peuvent outre, surtout, la température ou la pression d'une cuve de réacteur, la densité de flux neutronique, la. vitesse de rotation d!une pompe à réfrigérant, et des--grandeurs analogues. Au cours d'un fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque la grandeur à contrôler ne présente pas une valeur inadmissible et que le dispositif de contrôle, y compris les générateurs d'impulsions, n'est pas perturbé, les indicateurs de valeur limites 10 délivrent, de façon concordante, quatre impulsions de réglage EII, EIII , EIIII et EIIV qui parviennent, par des lignes 11, aux unités logiques 2 sur 4 désignées par la référence 4. Les impulsions de réglage s'y combinent entre elles et avec les impulsions de déclenchement des lignes 3, pour qu'il n' apparaisse de signal de perturbation que lorsqu'au moins deux des quatre indicateurs de valeurs-limites 10 indiquent une valeur inadmissible. On peut rattacher à un groupe d'horloges 1 plusieurs groupes d'indicateurs de valeurs-limites 10 pour différentes grandeurs à contrôler et les unités logiques correspandantes 4 qui sont en série. Dans l'exemple de réalisation décrit, les quatre autres indicateurs de valeurs-limites pour une autre grandeur sont désignés par la référence 10' , les unités logiques correspondantes par la référence 4'. A la sortie 12 de la dernière unité logique 4', de la cliaina des une tés logiques comprenant parfois plusieurs éléments se trouvent des organes de fermeture 15. Il apparait dans ceux-ci, de fa çon connue, lorsqu'un train d'impulsions est complet, c'est-àdire lorsqu'il ne manque pas d'impulsion, un courant continu qui maintient le relais de déclenchement 16 en position de repos.Par contre, les impulsions manquantes sont détectées par des indicateurs 17 détectant l'absence dtimpulsions. Les indicateurs 17 permettent, par conséquent, de contrer tous les éléments se trouvant dans l'un des canaux I, II, III ou IV du système 2 sur 4. Les différentes unités logiques 4Is 4IIX etc comportent chacune quatre noyaux magnétiques 20 21, 22, 23 représentés par des traits sur la figure 2. Sur ces noyaux magnétiques agissent d'une part, comme on l'a représenté pour l'unité logique LCI' les impulsions de déclenchement AiI transmises par la ligne 3I Dans ce but, les noyaux magnétiques 20 à 23 comportent des enroulements 24 couplés entre eux par les dits noyaux magnétiques.Une ligne de sortie 25 va de l'enroulement 24 placé sur le noyau magnétique 23, opposé à la ligne 3I à la sortie 12I de l'unité logique 4'I Les quatre lignes 11' qui partent des quatre indicateurs de valeurs-limites 10' aboutissent, par l'intermédiaire de résistances d'adaptation 26 qui peuvent être réglables, à des transformateurs semblables 27 à 27"' . Ceux-ci alimentent chacun quatre enroulements en série 28, 29, 30 et 31 ; 28', 29', 3O' et 31' à 28"' à 31"'. Les enroulements sont placés sur les noyaux magnétiques 20 à 2 > , de façon que l'un de chaque groupe présente un sens d'enroulement opposé par rapport aux trois autres, pour obtenir une aimantation de sens contraire, et en fait suivant une permutation cyclique pour les quatre impulsions de réglage B T E1, EiIII et EiIV d'une grandeur à contrôler. En conséquence, sur la figure 2, les enroulements 31, 30', 2911 et 28"' ont un sens de bobinage opposé, ce qui est indiqué par les signes rattachés aux enroulements. L'inversion du sens d'aimantation de l'un des enroulements dans chaque cas produit la sélection 2 sur 4 sou hantée, car, au cours du fonctionnement normal, parmi lcs quatre impulsions de réglage EiI à EiIV le flux dans le sens positif est compensé par le flux négatif, de sorte que deux flux positifs restent actif s. Les flux positifs produisent une aimantation positive des quatre noyaux 20 à 23.Par canséquent, l'impulsion de déclenchement Ai1 déphasée, arrivant ultérieu rèment , produit une inversion de sens d'aimantation des quatre noyaux magnétiques, du fait que l'impulsion venant de la ligne 3I est transmise, lors du changement de sens d'aimantation du noyau 20, par les enroulements 24 montés en série deux par deux a noyau 21, lors du changement du sens de son siman- tation au noyau 22, et de mtme au noyau 23 dont le changement de sens d'aimantation produit une impulsion sur la ligne 25 aboutissant à la sortie 12.Tous les noyaux ont alors une aimantation négative, de sorte que le processus peut se répéter lors de l'impulsion de réglage -Ei1 à EiIV suivante, et qutil apparat un train d'impulsions ininterrompu à la sortie 12I Si, par contre, il ne provient aucune impulsion de réglage de deux des quatre indicateurs de valeurs limites 10, 10', etc.. parc. que leurs valeurs limites sont atteintes lors d'une perturbation du réacteur nucléaire, le troisibme flux positif restant pour deux des quatre noyaux magnétiques 20 à 23 est compensé par le flux négatif dans 11 enroulement de sens d'aimantation inversé. Ces noyaux restent donc dans l'état d' aimantation négatif que leur a communiqué l'impulsion de dé clenchement Ad .Par suite, l'impulsion de déclenchement sui- vante Ai , ne peut pas provoquer de changement d'aimantation "dans le sens négatif" , transmis seul comme impulsion à la sortie 12I , par la ligne 25. La chape d'impulsions est interrompue, de sorte qu'il apparat un signal de dérangement correspondant à une condition 2 sur 4. Si trois des indicateurs de valeurs limites 10, 10' réagissent, le noyau auquel est rattaché le sens d'aimaii- tation négatif de la quatrième impulsion de réglage restante ne subit pas de changement de sens d'aimantation, du sens ne- gatif au sens positif, de sorte que, dans ce cas également, la transmission de l'impulsion de déclenchement Ai1 est interrompue. Lorsque quatre indicateurs de valeurs-limites réagissent en mOrne temps, aucun des noyaux fagnétiques ne peut changer de sens d'aimantation en prenant un sens positif sous l'effet des impulsions de réglage, comme cela est nécessaire pour que l'impulsion de déclenchement soit transmise. Par suite, l'invention permet d'obtenir un système de sécurité fonctionnant suivant une condition 2 sur 4, les noyaux magnétiques 20 à 23 n'ayant comme on le souhaite qu'à faire la distinction entre l'impulsion de réglage positive Ei nécessaire pour le changement d'aimantation et le cas où une impulsion de réglage positive est compensée par le flux magnétique négatif d'une impulsion de réglage dans ltenroulement à sens d'aimantation inversé.Du fait que l'on peut facilement rendre la différence apparaissant dans le dernier cas à un-niveau suffisamment faible pour permettre la différenciation, par rapport au flux nécessaire pour produire une inversion d'aimantation, l'invention remplit les conditions de simplicité et de sécurité dè fonctionnement posées comme objectif, lorsque la tension d'alimentation fluctue et que la températuré varie. Le contrôle permanent par le système de sécurité des défectuosités internes à l'aide du distributeur de signaux de blocage reste entièrement conserve dans le cadre de l'invention. Si en effet il apparat, dans l'un, des canaux des indicateurs-de valeurs-limites 10, une perturbation aboutissant à une interruption des impulsions de réglage Si, on remplit ainsi, avec l'absence d'impulsion que le distributeur de signaux de blocage produit alternativement dans les autres canaux, la condition 2 sur 4, de sorte que la channe d'impulsions à la sortie 12 est interrompue au rythme des absences d'impulsions du distributeur de signaux de blocage. L'interruption est, en fait, trop courte pour que les relais de déclenchement 16 réagissent. Le fonctionnement peut donc continuer.Dans les indicateurs 17, les absences d'impulsions sont cependant déterminées, ce qui indique une défectuosité interne. On peut aussi appliquer judicieusement l'idée essentielle de l'invention, expliquée pour un système 2 sur 4, de la permutation cyclique d'un enroulement à sens de bobinage inversé pour chaque impulsion de réglage, pour des systèmes de sécurité d'autres types, en général pour un système m sur ne Dgs ce cas, selon la valeur absolue de m et de n et selon le rapport m s n, il faut laisser certains points d'enroulement inactifs, ou bien alimenter directement les enroule- ments qui s'y trouvent par des impulsions des horloges. Cela consiste en ce que, parmi les n enroulements qui se trouvent sur les n noyaux respectifs, deux sont toujours rendusinac- tifs par le sens d'aimantation inversé d'un enroulement. Donc Si la différence n - m est supérieure à 2, il faut poursuivre le montage dans le sens indiqué. En outre, le distributeur de signaux de blocage doit délivrer m - 1 impulsions, pour que, lorsqu'il existe une défectuosité interne, la condition m - n soit remplie dans un canal, pour la durée respective d'une impulsion. Pour un système 3 sur 5, il faudrait donc inhiber deux impulsions simultanément. Le montage d'enroulements sur les noyaux magnétiques correspond par contre, du fait que n - m " 2, au système 2 sur 4 précédent comportant cinq enroulements sur chacun de cinq noyaux magnétiques, l'un des cinq enroulements ayant un sens de bobinage inversé. REVENI)ICATIONS 1. Système de sécurité à fonctionnement dynamique, en particulier pour réacteurs nucléaires, comportant un agencement multiple d'horloges délivrant des impulsions de réglage et de déclenchement, d'indicateurs de valeurs-limites pour les grandeurs à contrôler, d'unités logiques comportant des noyaux magnétiques portant des enroulements pour les impulsions de réglage, ainsi que des relais de sortie délivrant des signaux lors d'un dérangement, caractérisé en ce que le noyau magnétique de liaison passe déJà dans le sens positif sous l'action d'une impulsion de réglage, et que cela est compensé par l'excitation dans le sens opposé de l'un des autres enroulements de réglage. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé e,n ce qu'un montage logique 2 sur 4 est formé par le montage en série de quatre noyaux dont chacun comporte quatre enroulements de réglage dont chacun est excité cycliquement dans un sens opposé à celui des trois autres. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, ca ractérisé en ce que, dans le cas d'une unité logique 4 pour système 2 sur 4, parmi les quatre enroulements associés respectivement aux quatre impulsions de réglage et placés sur quatre noyaux magnétiques, un enroulement présente à chaque fois un sens de bobinage inversé suivant une permutation cyclique. 4. Système selve l'une quelconque des revendications 1 à 3, généralisé à un système m sur n, caractérisé en ce que certains emplacements d'enroulement ne sont pas montés o; bien que les enroulements qui s'y trouvent reçoivent directement des impulsions des horloges. 5. Système selon la revendication 4, comportant un distributeur de signaux de blocage permettant de détecter des défectuosités internes, caractérisé en ce que le distributeur de signaux de blocage 7 délivre suivant une permutation cyclique m - 1 impulsions, dans le cas d'un système m sur n.