Brevet FR2290740A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un dispositif de réglage, se composant d'une barre de contrôle et d'un dispositif d'entrainement pour cette barre, pour des réacteurs nucléaires du type dans lequel la barre de contrôle est insérée par le bas dans le coeur du réacteur. Le dispositif d'entrainement comprend un système d'entrainement mécanique pour le fonctionnement normal de la barre de contrôle, ainsi qutun système d'entraînement hydraulique pour l'insertion rapide de la barre de contrôle.En outre, le système d'entrainement mécanique comprend une vis mue par un moteur et un écrou mobile axialement et immobilisé dans le sens de la rotation et le système d'entratnement hydraulique comprend un piston creux qui est mobile dans la direction longitudinale de la vis, entoure celle-ci et repose sur l'écrou en service normal, des organes d'accouplement qui relient le piston creux et la barre de -contrôle, une enveloppe qui entoure la vis, l'écrou et le piston creux et qui est munie d'une partie de paroi comportant une ouverture à travers laquelle le piston creux peut passer de manière étanche, au moins un conduit d 'écou- lement qui relie l'intérieur du piston creux à l'intérieur de l'enveloppe, ainsi que des moyens pour amener un fluide de pression hydraulique dans l'enveloppe en cas d'insertion rapide de la barre de contrôle et un système de verrouillage qui est situé à l'extrémité inférieure du piston creux et qui est inactif en cas de service normal de la barre de contrôle, mais est activé automatiquement en cas d'insertion rapide de cette barre et s'oppose à ce que le piston creux se déplace vers le bas lorsque la pression hydraulique tombe et, de la sorte, s'oppose a' ce que la barre de contrôle quitte le coeur de manière incon trolable, ce système de verrouillage étant également agencé de façon à n'être mis automatiquement hors de service qutapres que l'écrou a été soulevé par la rotation de la vis vers la tige de piston. Un dispositif de réglage du gënre ici décrit est connu d'après le brevet suédois nO 314 749. Dans le dispositif de réglage connu qui est-décrit dans ce brevet, un palier lisse en graphite est utilisé pour les mouvements de la vis par rapport au piston creux qui l'entoure.Kais un semblable palier est exposé à une forte usure, ce qui peut aboutir à une réduction de la sûreté de fonctionnement après que le réacteur a été en service pendant un certain temps. Cet inconvénient est nettement réduit lorsqu'on réalise le palier d'après l'invention. En outre, on parvient à ce que des tolérances relativement grandes peuvent être admises à la fabrication de certaines pièces du dispositif d'entraînement. L'invention'est caractérisée en ce que l'extrémité supérieure d la vis est montée dans le piston creux au moyen de plusieurs tiges-arbres dont chacune est fixée par son extrémité à l'extrémité de la vis, s'étend pratiquement en direction axiale et est disposée en majeure partie en dehors de l'extrémité de la vis, chacune de ces tiges-arbres étant munie, à son autre extrémité, d'un galet qui est monté coaxialement par rapport à la tige-arbre, roule le long de la circonférence intérieure du piston creux et glisse en outre le long d'une majeure partie de la longueur du piston creux en direction axiale, sur la surface cylindrique intérieure de ce piston. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée en référence aux dessins annexés. La figure i représente en perspective un module gui se compose de quatre ensembles de combustible qui se dressent sur une plaque de base qui est raccordée, par l'intermédiaire d' un guide tubulaire pour la barre de contrôle, au dispositif de réglage selon l'invention. Les figures 2, 3, 4 et 5 constituent un dessin d'ensemble sous la forme d'une coupe axiale d'un dispositif d'entraîne-- ment selon l'invention, la figure 2 représentant la partie toute inférieure du dispositif d'entraînement et la figure 3 une section qui se trouve immédiatement au-dessus de la figure 2, etc.; la subdivision en sections m'a été faite qu'aux fins du dessin. Les figures 6, 7, 8 et 9 représentent le dispositif d'entraînement en coupe dans des plans passant par les lignes VI-VI, VII-VII, VIII-VIII et IX-IX des figures 3 à 5. Le module représenté sur la figure 1 se compose de quatre ensembles de combustible 5 qui se dressent sur une plaque de base 6, laquelle est raccordée, par l'intermédiaire d'un guide tubulaire 7 pour la barre de contrôle, au dispositif de réglage selon l'invention. Le dispositif de réglage se compose d'une barre de con trôle 3 qui est raccordée, par l'intermédiaire d'un élément d'ac accouplement 8, à un dispositif d'entrairement 4 pour cette barre de contrôle. Comme on peut le voir sur les figures, le dispositif d'entrainement 4 est composé des parties principales suivantes : un moteur électrique 9 avec transmission par entre nages de type standard, un dispositif d'étanchéité pour l'arbre 10, une vis 11, un écrou 12, une tige de piston 13 et une enveloppe 14, ainsi qu'un dispositif indicateur de position. Le moteur électrique 9 à transmission par engrenages est placé en dehors de l'atmosphère du réacteur et est accouplé i la vis Il dont l'extrémité du côté entraînement passe à travers le dispositif d'étanchéité de l'arbre 10. Celui-ci est équipé d'une décharge des fuites. La rotation de l'écrou 12 est entravée par des rainures axiales dans un guide tubulaire 14 et l'écrou se déplace axialement lorsque la vis Il tourne. La partie filetée intérieure 12' de l'écrou 12 est fabriquée en graphite ou en une matière moins résistante à la température, coite par exemple le fer-amiante ou un polyamide. Lg partie intérieure 12' est entourée par une partie extérieure métallique 12". Le piston creux 13 est tubulaire et entoure la vis 11. Il est muni vers le bas d'une tête 16 sur laquelle sont montés trois galets de guidage 15 ainsi que trois verrous à ressort 17. Vers le haut, la tige de piston 13 est munie d'un accouplement 18 qui coopère avec l'élément d'accouplement 8 de la barre de contrôle. le piston creux 13 traverse-un dispositif d'étanchéité 19 à l'extrémité supérieure du guide tubulaire 14. Dans les conditions normales, la tige de piston 13 repose sur l'écrou 12 et elle se déplace donc en même temps que celui-ci. Dans ces conditions, les verrous à ressort 17 sont hors service, car ils sont en position;de retrait. En cas d'insertion rapide, la tige de piston est soumise à l'influence de la pression hydraulique et, dans ces conditions, elle est déplacée vers le haut avec la barre de contrôle 3 et quitte sa position d'appui sur l'écrou 12. Les verrous 17 montés sur la tige de piston 13 sont alors libérés et s'appliquent élastique nuent contre le guide tubulaire 14, sans rester engagés dans les ouvertures de verrouillage 23 de celui-ci tant que le piston creux subit des déplacements dirigés vers le haut. Par contre, lorsque le sens du mouvement change, les verrous 17 restent engagés dans l'ouverture de verrouillage la plus voisine. On évite ainsi que la barre de contrôle ressorte du coeur lorsque la pression hydraulique tombe. En cas d'interruption d'urgence, le moteur électrique 9 démarre en même temps et, dans ces condi tions l'écrou 12 est amené dans sa position la plus haute par tissage. Lorsque le poids de la barre 3 repose de nouveau sur l'écrou 12, les verrous 17 sont libérés automatiquement, après quoi le mouvement descendant peut reprendre. Le moteur électrique 9 à transmission par engrenages se compose. du moteur électrique 9' et de la transmission par engrenages 9". Le moteur à transmission par engrenages est alimenté en courant électrique par la ligne 25. t'arbre qui sort du moteur à transmission par engrenages est raccordé à la vis 11 par un accouplement à couple 26 et d'un arbre séparé 27. L'accouplement à couple 26 constitue une protection contre les sur char- ges mécaniques. Son couple de rotation est réglable dans certaines limites, c'est-à-dire qu'il interrompt l'alimentation en courant du moteur électrique 9' lorsqu'un couple de rotation maximal réglé est atteint. A l'extrémité inférieure de la vis Il est calée une pièce d'accouplement 28 dans laquelle est creusé un clapet à boues 71 et qui est accouplée à l'arbre 27 au moyen d'une attache "à languette". l'arbre 27 traverse une douille d'étanchéité 10 vers un accouplement à dents 29. La douille d'étanchéité 10 est entourée par une bride 34 qui comporte un écoulement de drainage 37. La bride 34 constitue la bride de raccordement du dispositif d'entraînement pour sa fixation au manchon 2 dans le fond de la cuve du réacteur et elle comporte une partie qui pénètre dans le manchon 2 et à laquelle le tube de centrage 14 est fixé par vissage. Celui-ci est muni, du côté intérieur, de trois séries verticales 23 d'ouvertures de verrouillage et de trois rainures verticales pour les galets de guidage 15 et 20. son extrémité inférieure, le piston creux 13 est muni d'une tête 16, à l'extrémité inférieure de laquelle sont disposés trois crochets 17 qui sont montés à pivotement autour d'axes horizontaux 42 et sont sollicités par des ressorts 48. La rotation du piston creux 13 est contrôlée par trois galets de guidage 15 que portent des bras-guides 29 qui sont montés sur la tête 16. L'extrémité supérieure de la vis Il est montée dans le piston creux 13 au moyen de quatre galets de guidage 44 qui sont montés à rotation, chacun à l'une des extrémités d'une tigearbre élastique 45 dont l'autre extrémité est fixée à une pièce terminale 47. En dehors de la partie qui est vissée dans la pièce terminale 47, la longueur de chaque tige-arbre 45 est au moine double de la dimension axiale d'un galet de guidage 44. Ce mode de montage est destiné à fournir deux combinaisons différentes de mouvements, à savoir a) la vis tourne et le piston creux se déplace axialement; b) la vis est immobile et le piston creux se déplace axialement. Avec la combinaison de mouvements a), on obtient pratiquement une friction de roulement pure, en particulier si les tiges-arbres 45 sont un peu inclinées, ordinairement d'un angle compris entre 3 et 100. Lors de la combinaison de mouvements b), qui intervient plus rarement, un glissement entre la surface extérieure du galet et la surface intérieure du piston creux est admissible. En tant que matériau pour le galet, on choisit une matière dure, comme par exemple le stellite ou un carbure fritté. On évite ainsi le risque d'entaillage et une usure excessive. Â la suite de l'insertion hydraulique du piston creux 13, celui-ci est freiné dans un frein hydraulique. Ce frein se compose de la partie épaissie 16 à l'extrémité du piston creux, partie épaissie qui pénètre dans un cylindre de frein 14'. Dans les anciens modes de construction, on utilisait une douille de graphite pour assurer ltétanchéité et le guidage du piston creux. Avec la solution représentée sur les dessins annexés, on évite - en vue de prévenir une usure du frein hydraulique et une altération de son fonctionnement - tout glissement entre le cylindre de frein et le piston creux et on parvient en même temps à contrôler rigoureusement une fuite entre le piston creux 13 et le cylindre de frein 14', ce qui est nécessaire pour obtenir un déroulement contrôlé du freinage.D'après les dessins annexés, le cylindre de frein 14' est muni d'un joint à labyrinthe sans frottement sous la forme d'un grand nombre de gorges circulaires 19, tandis que le centrage du piston creux par rapport au cylindre de frein 14' est assure par trois galets de guidage 49. Les galets de guidage 49 sont faorl- qués en un matériau dur, par exemple en stellite ou er carbure fritté et ils sont montés chacun dans une poche 7 étanche à l'eau, creusée dans le cylindre de frein et dirigée vers le piston creux. Les galets peuvent être appliqués sans jeu sur le piston creux, puisqu'ils sont montés sur des arbres d'excentrique. La rotation de l'écrou 12 et du piston creux 13 est contrôlée par des galets de guidage désignés respectivement par 20 et 15. Chacun des galets est monté sur un bras libre, 39 ou 29, qui est suffisamment long pour que les galets de guidage soient pressés avec une force élevée dans leurs rainuresguides, tandis que le bras peut être en même temps courbé élastiquement dans une large mesure. -:- BFVETDICAIIIONS -: 1 - Dispositif de réglage, se composant d'une barre de contrôle (3) et d'un dispositif d'entraînement (4) pour cette barre, pour un réacteur nucléaire du type dans lequel la barre de contrôle est insérée par le bas dans le coeur du réacteur, lequel dispositif d'entraînement (4) comprend un système d'entraînement mécanique pour la commande normale de la barre de contrôle et un système d'entraînement hydraulique pour l'in- sertion rapide de la barre de contrôle, le système d'entraine- ment mécanique comprenant une vis (11) mue par un moteur et un écrou (12) mobile axialement et immobilisé dans le sens de la rotation et le système d'entraînement hydraulique comprenant un piston creux (13) qui est mobile dans la direction longitudinale de la vis (11), entoure celle-ci et repose sur l'écrou (12) en service normal, des organes d'accouplement (18, 8) comprenant un accouplement rotatif (18) qui relie le piston creux (13) et la barre de contrôle (3), un guide tubulaire (14) qui entoure la vis (11), l'écrou (12) et le piston creux (13) et qui est munie d'une partie de paroi (14') comportant une ouverture à travers laquelle le piston creux peut passer de manière étanche, au moins un conduit d'écoulement (55) qui relie l'intérieur du piston creux (13) à l'intérieur du guide tubulaire (14), ainsi qu'un système de verrouillage (17, 42, 48) qui est situé à l'ex- trémité inférieure (13') du piston creux (13) et qui est inactif lors du service normal de la barre de contrôle (3), mais est activé automatiquement en cas d'insertion rapide de la barre de contrôle (3) et s'oppose à ce que le piston creux (13) se déplace vers le bas en cas de chute de la pression hydraulique, empêchant ainsi la barre de contrôle (3) de quitter le coeur de façon incontrôlable, ce système de verrouillage (17, 42, 48) n'étant inactivé automatiquement qu'après que l'écrou (12) a été soulevé par la rotation de la vis (11) vers la tige de piston (13), caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de la vis (11) est montée dans le piston creux (13) au moyen de plusieurs tigesarbres (45) dont chacune est fixée par son extrémité à l'extré- mité de la vis, s'étend pratiquement en direction axiale et est disposée en majeure partie en dehors de l'extrémité de la vis, chacune de ces tiges-arbres étant munie, à son autre extrémité, d'un galet (44) qui est monté coaxialement par rapport à la tige-arbre, roule le long de la circonférence intérieure du piston creux (13)et glisse en outre le long d'une majeure partie de la longueur du piston creux en direction axiale, sur la surface cylindrique intérieure de ce piston. 2 - Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur libre de chaque tige-arbre (45) est au moins double de la dimension axiale du galet (44). 3 - Dispositif de réglage selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits galets (44) sont répartis en au moins deux groupes de galets disposés successivement en direction axiale.