Brevet FR2407553A1 — publié le 19790525

La présente invention a notamment pour objet un réacteur nucléaire, par exemple un réacteur nucléaire modéré et refroidi par eau. On contact des réacteurs nucléaires dotés d'actionneurs organes de régulation, comprenant chacun un bloc d'électro- aimants dont les bobines sont montées sur la surface extérieure de itenveloppe étanche du réacteur, et dont les armatures mobiles sont placées à l'intérieur de l'enveloppe étanche. Les armatures des électro-aimants sont liées positivement rigidement à deux cliquets par un système d'articulation (éléments intermédiaires). Les cliquets sont montés en série, l'un après l'autre, dans la zone où se trouvent les armatures des électro-aimants, à l'intérieur de l'enveloppe étanche, à une distance multiple du pas d'une crémaillère avec laquelle ils coopèrent. La crémaillère passe par des trous centraux des armatures des électro-aimants et ltorgane de régulation est fixé à son bout libre inférieur. Les organes de régulation sont situés dans le coeur du réacteur. Le déplacement de l'armature mobile de ltélectro-aimant de traction au cours d'un cycle d'excitation des bobines de l'électro-aimant provoque un déplacement de la crémaillère égal à un pas. Dans la partie inférieure de l'enveloppe étanche il y a une bride à l'aide de laquelle l'actionneur des organes de régulation est fixé sur le couvercle du réacteur nucléaire. Dans les réacteurs nucléaires qui viennent dssêtre décrits, les actionneurs sont caractérisés par une grande longueur de la partie dentée (utile) de la crémaillère et, par conséquent, par une grande hauteur de ltenveloppe étanche, ce qui entraine une augmentation des dimensions de tout le réacteur. En outre, dans l'actionneur connu décrit a-dessus, les dimensions diamètrales des bobines et des armatures des électro-aimants ne sont pas déterminées par ses caractéristiques électromagnétiques, elles dépendent des dimensions des cliquets logis à l'intérieur de l'enveloppe étanche, dans la zone où se trouvent les bobines de l'actionneur. Compte tenu des considérations, la présente invention vise un réacteur nucléaire dans lequel les actionneurs des organes de régulation auraient un encombrement réduit : une longueur qui, dans le cas optimal, est déterminée par la course de l'organe de régulation, et des dimensions de bobines d'électro-aimants déterminées seulement par les caractéristiques électromagnétiques (de traction) de l'actionneur et ne dépendant pas des dimensions des cliquets. Ce problème est résolu du fait que, dans un réacteur nucléaire comportant des organes de régulation placés dans le coeur du réacteur et commandés par des actionneurs en nombre égal à celui desdits organes de régulation, chacun de ces actionneurs comprenant un bloc d'électro-aimants dont les armatures mobiles sont positivement rigidement liées par des éléments intermédiaires à deux cliquets qui coopèrent avec une crémaillère portant organe de régulation correspondant et sont disposés en série, l'un après l'autre suivant la longueur de la crémaillère, à une distance, l'un de l'autre, multiple du pas de ladite crémaillère, d'après l'invention les cliquets sont situés en dehors de la zone où se trouve le bloc d'électro-aimants, du côté de l'organe de régulation. Il est avantageux de disposer les cliquets auprès de l'endroit où l'organe de régulation s'arrête à sa position haute, les éléments intermédiaires étant réalisés sous forme de tubes entourant la crémaillère et assurant son guidage. Le réacteur nucléaire conforme à l'invention a une hauteur réduite, grâce au fait que, dans la variant optimale, la longueur des actionneurs des organes de régulation est égale à la somme de la course de l'organe de régulation et des dimensions des deux cliquets montés en série, et ne dépend pas des dimensions de leur bloc d'électro-aimants. La longueur de la portion dentée (utile) de la crémaillère est égale à la somme de la course de l'organe de régulation et d'au moins un pas de la denture de la crémaillère. Les dimensions diamètrales des bobines des électroaimants ne sont déterminées que par les caractéristiques électromagnétiques (de traction) de l'actionneur et ne dépendent pas des dimensions des cliquets. Dans ce qui suit, 11 invention est expliquée par la description d'exemples de réalisation concrets mais non limitatifs illustrés par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un réacteur nucléaire conforme à l'invention, avec deux actionneurs pour ses organes de régulation::; - la figure 2 représente l'actionneur d'un organe de régulation du réacteur nucléaire conforme à 1 invention (coupe longitudinale) - la figure 3 représente à plus grande échelle, la partie A de la figure 2, le cliquet 12 étant en position active, et le cliquet 13, en position inactive;; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, mais dans laquelle les deux cliquets 12 et 13 sont en position active - la figure 5 est une vue similaire à la figure 3, mais dans laquelle les deux cliquets 12 et 13 sont en position active et un écartement "e" est formé - la figure 6 est une vue similaire à la figure 3, mais dans laquelle le cliquet 12 est en position inactive, et le cliquet 13, en position active La figure 1 représente schématiquement un réacteur nucléaire 1, dans la cuve étanche 2 duquel se trouve le coeur 3.Dans le coeur 3 du réacteur nucléaire 1 sont disposés des organes de régulation 4 (représentés schématiquement sur la figure 1 par des lignes), se présentant sous forme de faisceaux de barres remplies de matière absorbante et placées dans la carcasse de guidage du caisson du coeur 3. Les organes de régulation 4 se déplacent, au cours du fonctionnement du réacteur nucléaire, suivant la hauteur h du cceur 3. La limite correspondant à la position haute des organes de régulation 4 est indiquée sur la figure 1 par un trait interrompu 5. Sur ives brides 6 du couvercle 7 du réacteur nucléaire 1 sont montés des actionneurs 8 (au nombre de deux dans ltexemple considéré) pour les organes de régulation 4 du réacteur nucléaire 1. Le nombre dtactionneurs 8 est déterminé par le nombre organes de régulation 4. Chaque actionneur 8 d'organe de régulation est constitué par un bloc 9 d'électro-aimants, un mécanisme de déplacement 10 et une crémaillère 11. Dans la partie inférieure du mécanisme de déplacement 10, en dehors de la zone où se trouvent les blocs 9 dtélectroaimants, dans l'exemple considéré, auprès de ltendroit où les organes de régulation 4 starrétent en position haute (trait interrompu 5), sont disposés en série, l'un après l'autre, deux cliquets 12 et 13. La distance entre ces cliquets est égale au pas "a" de la denture de la crémaillère 11. Le cliquet 12 est un cliquet de retenue, et le cliquet 13, un cliquet mobile. La denture à pas "a" de la crémaillère 11 s'étend sur une longueur "b" (portion utile) égale à la somme de la hauteur "h" du coeur 3 et du pas "a" de la denture de la crémaillère 11. Le bout inférieur de la crémaillère Il est doté dtun organe 14 de préhension de l'organe de régulation 4. Le bloc 9 d'électro-aimants est monté sur l'enveloppe étanche 15 de l'actionneur du réacteur nucléaire. Chaque actionneur des organes de régulation du réacteur nucléaire comprend un bloc d'électro-aimants, constitué par trois bobines 16, 17, 18 (figure 2) dtélectro-aimant, liées rigidement entre elles et engagées successivement sur l'enveloppe étanche 15. La bobine supérieure 16 joue le rôle d'une bobine de traction du cliquet mobile 13. La bobine intermédiaire 17 joue le r81e de bobine de verrouillage du cliquet mobile 13. La bobine inférieure 18 joue le rôle de bobine de blocage du cliquet de retenue 12. Le mécanisme de déplacement de la crémaillère Il est rigidement fixé à un flasque 19, à l'intérieur de l'enveloppe étanche 15.-Ce mécanisme comporte un noyau fixe 20 situé dans la zone de la tranche supérieure de la bobine 16 et assemblé par un filetage à un tube porteur 21. A l'intérieur du tube 21, sur une butée 22, dans la zone d'action du flux magnétique crée par la bobine 16, est placée une armature mobile 23 qui, par l'intermédiaire d'un tube de liaison 24 (élément intermédiaire), est rigidement liée au corps 25 du cliquet mobile 13, dans lequel des mors 27 sont fixés sur des axes 26. L'armature 23, le tube de liaison 24 et le corps 25 forment ensemble un passage pour le guidage de la crémaillère mobile 11. L'armature mobile 23 est montée, par rapport au noyau fixe 20, à une distance égale au pas "a", et, quand la bobine 16 est excitée, cette armature peut se déplacer, en commun avec le corps 25 du cliquet 13, sur une longueur égale au pas aman de la crémaillère 11. En outre, à l'intérieur du tube porteur 21, dans la zone d'action du flux magnétique engendré par la bobine de verrouillage 17, est monté un noyau fixe 29 rendu solidaire de l'armature mobile 23 par une douille de liaison 28. Sur le noyau 29 est suspendue, à laide d'une douille 30 entourant le tube de liaison 24, une armature mobile 31. Cette armature est située dans la zone d'action du flux magnétique de la bobine 17 et elle est montée avec un écarte ment."c" par rapport au noyau 29. Un tube de liaison 32 (élément intermédiaire) entourant le tube de liaison 24 solidarise l'armature mobile 31 et une douille de verrouillage 33 du cliquet mobile 13. Dans la douille de verrouillage 33, sur des axes 34, sont fixées des biellettes 35 qui accouplent la douille de verrouillage 33 aux mors 27 à l'aide d'axes 36. Quand la bobine 17 est excitée, grace à la présence de l'écartement "c", armature mobile 31 se déplace en montée de la valeur de cet écartement "c", en commun avec la douille de verrouillage 33, laquelle, en agissant par l'inter- médiaire des biellettes 35, fait basculer les mors 27 du cliquet mobile 13 jusqu'à leur application sur la crémaillère Il. Le bout inférieur du tube porteur 21 est lié par un filetage à un noyau fixe 37 situé dans la zone de la tranche supérieure de la bobine de verrouillage 18. Sur le noyau 37 est rigidement fixé par un filetage un tube porteur 38, dans la partie inférieure duquel, au-dessous du corps 25 du cliquet 13, se trouve lé corps 39 du cliquet de retenue 12. Dans le corps 39, des mors 41 sont montés sur des axes 40. Le corps 39 est entouré d'une douille de verrouillage 42 montée fixe et dans laquelle sont montées, à l'aide d'axes 43, des biellettes 44 qui relient la douille de verrouillage 42 aux mors 41 à l'aide d'axes 45.La douille de verrouillage 42 est fixée à l'aide d'un écrou 46 au tube de liaison 47 (élément intermédiaire) d'une armature mobile 48 située à l'intérieur du tube porteur 38, dans la zone dtaction du flux magnétique engendré par la bobine de verrouillage 18, avec un écartement "d" par rapport au noyau 37. Le corps 39 du cliquet de retenue 12 est lié au tube porteur 38 de façon qu'il puisse se déplacer par rapport à lui de la valeur de l'écartement "e". L'écartement "e" se forme entre la face d'un écrou 49, fixé au corps 39, et un épaulement 50 du tube 38, quand l'épaulement 50 se trouve en contact avec la butée 51 du corps 39 par suite de l'action du ressort 52 sur ltépaulement 50. Pour permettre la mise en position active du cliquet 12 (basculement des mors 41) quand la bobine 18 est excitée, il est prévu un écartement "f", qui permet un déplacement de valeur "f" de la douille de verrouillage 42. La distance entre les cliquets 12 et 13, quand les bobines 16, 17, 18 du bloc d'électro-aimants ne sont pas alimentées, est déterminée par la conception de l'actionneur du réacteur nucléaire et est égale à une valeur multiple (deux fois en ltocurrence) du pas 'larr de la denture de la crémaillère 11, majorée de la moitié de l'écartement "e" (Jeu de construction pour exclure l'éventualité de coincement de la transmission). il convient de noter que le cliquet de retenue 12 comprend les éléments suivants : le corps 39, les axes 40, les mors 41, la douille de verrouillage 42, l'écrou 46, les axes 43, les biellettes 44, les axes 45, l'écrou 49 et le ressort 52 ; le cliquet mobile 13 comprend : le corps 25, les axes 26, les mors 27, la douille de verrouillage 33, les axes 34, les biellettes 35 et les axes 36. Sur la figure 3, le cliquet 12 est montré en position active, ses mors 41 coopèrent alors avec une saillie de la crémaillère 11. Le cliquet 13 est montré en position inactive, dans laquelle ses mors 27 ne coopèrent pas avec la crémaillère 11. Sur la figure 4, à la différence de la figure 3, les deux cliquets 12 et 13 sont montrés en position active, les mors 41 du cliquet 12 coopèrent avec une saillie de la crémaillère 11, les mors 27 du cliquet 13 étant alors engagés dans un creux de la crémaillère Il et se trouvant à une distance e/2 de la saillie de la crémaillère 11. L'épaulement 50 du tube porteur 38 est appliqué contre la face de l'écrou 49 et il nty a pas d'écartement "e". Sur la figure 5, les cliquets 12 et 13 sont montrés en position active, mais, à la différence de la figure 4, les mors 27 du cliquet 13 coopèrent avec la saillie de la crémaillère 11. Les mors 41 du cliquet 12 sont engagés dans un creux de la crémaillère Il et se trouvent à une distance e/2 de la saillie de la crémaillère 11. Entre la face de ltécrou 49 et l'épaulement 50 il y a un écartement "e". Sur la figure 6, le cliquet 12 est montré en position inactive, et le cliquet 13, en position active, ses mors 27 coopèrant avec une saillie de la crémaillère 11. L' actionneur d'un organe de régulation du réacteur nucléaire fonctionne de la façon suivante. On suppose que l'organe de régulation 4 (figure 1) occupant dans le coeur 3 la position montrée sur la figure 2 et dans laquelle la crémaillère Il est en position basse, doit étre remonté jusqu'à sa position haute (ligne 5). Les creux de la crémaillère Il se trouvent en regard des surfaces actives des mors 27 et 41, avec un écartement garanti assurant l'engagement libre des mors 27 et 41 dans les creux de la crémaillère 11. Pour déplacer la crémaillère Il on alimente la bobine 18. Sous l'action des forces électromagnétiques, l'armature 48 se déplace en montée d'une valeur égale à celle de l'écartement "d" et entre en contact avec le noyaufxe 37. La douille de verrouillage 42 liée à l'armature 48 par le tube 47 se déplace en montée en faisant basculer les mors 41 du cliquet de retenue 12 et en les appliquant sur la crémaillère Il (figure 3) pour déplacer la crémaillère 11 en montée d'une valeur assurant l'engagement libre, avec un écartement garanti égal à e/2, des mors 27 du cliquet mobile 13 dans un creux de la crémaillère Il (figure 4). Ensuite est excitée la bobine 17 (figure 2).Sous l'action des forces électromagnétiques, l'armature 31 se déplace en montée dtune valeur égale à celle de l'écartement "c" et entre en contact avec la face du noyau 29 ; la douille de verrouillage 33 liée à l'armature 31 par le tube 32 fait basculer les mors 27 du cliquet mobile 13, qui s'appliquent sur la crémaillère 71 (figure 4). La crémaillère Il se trouve ainsi suspendue sur le cliquet de retenue 12. L'alimentation de la bobine 18 (figure 2) étant coupée, Itarmature 48, en commun avec le tube de liaison 47 et la douille de verrouillage 42, descend par gravité et met en position inactive le cliquet 12. Le ressort 52, qui est lié au cliquet 12 par l'intermédiaire de l'épaulement 50 et de la butée 51, rappelle le cliquet 12 à sa position basse.La crémaillère Il descend de la valeur e/2 et reste suspendue sur le cliquet 13 (figures 5 et 6). Ceci fait, la bobine 16 (figure 2) est excitée. Sous l'action des forces électromagnétiques, l'armature 23 et le noyau 29 contre lequel est appliquée par attraction l'armature 31, se déplacent en montée et entrent en contact avec le noyau fixe 20. Le cliquet 13 solidaire de l'armature 23 par linter- médiaire du tube 24 et engagé sur la crémaillère Il se déplace en montée d'une valeur égale au pas "a" de la crémaillère 11, correspondant à l'écartement entre le noyau 20 et ltarmatur 23. La bobine 18 est à nouveau excitée, le cliquet 12 s'applique sur la crémaillère 11. Dans le cliquet 13, les mors 27 sont eux aussi appliqués sur la crémaillère Il (figures 5, 4). L'alimentation de la bobine 17 (figure 2) est coupée, l'armature 31 descend par gravité et met en position inactive le cliquet 13. L'alimentation de la bobine 16 est coupée l'armature 23 descend par gravité et déplace le cliquet 13 d'un pas "a" vers le bas (figure 3). Organe de régulation 4 (figure 1) se trouve alors remonté d'un pas "a" de la crémaillère 11. Pour la continuation de la remontée de B crémaillère Il jusqu'à sa position haute, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'organe de préhension 14 arrive à la ligne 5 (position II), la séquence de branchement-débranchement des bobines est répétée. Le nombre de cycles est égal à h/a. Pour la descente de la crémaillère Il avec l'organe de régulation 4, le cycle de branchement-débranchement des bobines steffectue suivant la séquence ci-après. La crémaillère Il est accouplée au cliquet 12 (figure 3). La bobine 17 (figure 2) est excitée ; sous l'action des forces électromagnétiques, l'armature 23 se déplace en montée d'un pas, en commun avec le noyau 29 auquel il est lié par la douille 28, et en commun avec l'armature 31 qui est liée au noyau 29 par la douille 30. Le cliquet mobile 13 avec les mors 27 et la douille de verrouillage 33 se déplacent en conséquence d'un pas "a" en montée jusqu'à leur position inactive. La bobine 17 est excitée ; sous l'action des forces électromagnétiques, l'armature 31 se déplace en montée de la valeur de l'écartement "c", jusqu'à contact avec le noyau 29 ; la douille de verrouillage 33 engage alors les mors 27 du cliquet mobile 13 dans la crémaillère Il (figure 4).L'alimentation de la bobine 18 (figure 2) est coupée ; l'armature 48 met en position inactive le cliquet 12 et la crémaillère Il se trouve suspendue sur le cliquet 13 (figure 6). L'alimentation de la bobine 16 et coupée ; l'armature 23 liée au cliquet mobile 13 par le tube de jonction 24 fait descendre la crémaillère Il dun pas "a" (figure 6). La bobine 18 (figure 2) est excitée, la crémaillère Il se trouve suspendue sur le cliquet 12 (figure 4). L'alimentation de la bobine 17 (figure 2) est coupée, l'armature 31 met en position inactive le cliquet 13 (figure 3). Pour la continuation de la descente de la crémaillère 11, la séquence branchement-débranchement des bobines est répétée. S'il est nécessaire de larguer d'urgence la crémaillère Il liée à l'organe de régulation 4, on coupe l'alimentation de toutes les bobines 16, 17, 18, les cliquets 13 et 12 reviennent en position inactive et la crémaillère 91 descend en chute libre (position I sur la figure 1). Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui ntont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mise en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire comportant des organes de régulation placés dans le coeur du réacteur, ainsi que des actionneurs pour lesdits organes, en nombre égal à celui de ces derniers, chacun de ces actionneurs comprenant un bloc d'électro-aimants dont les armatures mobiles sont positivement liées par des éléments intermédiaires à deux cliquets qui coopèrent avec une crémaillère portant l'un desdits organes de régulation, et qui sont disposés en série, l'un après l'autre, suivant la longueur de la crémaillère, et séparés l'un de l'autre par une distance multiple du pas de la crémaillère, caractérisé en ce que les cliquets sont situés en dehors de la zone où se trouve le bloc d'électro-aimants, du côté des organes de régulation. 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cliquets sont disposés auprès de la limite de la position supérieure des organes de régulation, les éléments intermédiaires précités étant réalisés sous forme de tubes qui entourent la crémaillère et assurent son guidage.