Brevet FR2455336A1 — publié le 19801121

La présente invention cnverne es dispositifs électromagnétiques permettant d'assurer notament la translation dés barres de commande à l'intérieur d'une enceinte sous pression dans un réacteur nucléaire. On sait qu'en réglant l'immersion, dans le coeur d'un réacteur nucléaire, de barres ayant la propriété d'absorber des neutrons, par exemple de barres en carbure de bore, la puissance développée par le réacteur peut être aisément commandée. Dans ce but, les barres sont généralement solidaires d'une tige mobile se déplaçant dans une chemise étanche fixée au réacteur, chemise dans laquelle régnent des conditions de température et de pression identiques à ce ll qui règnent dans la cuve du réacteur. Selon le brevet français 1 371 802, un élément de transfert de charge mécanique pourvu de machoires à trois positions commandées à l'aide de solénoïdes est mis en oeuvre pour imprimer un mouvement de translation à la barre. Ce dispositif, fonctionnant à la manière d'un électro-aimant, présente l'inconvénient imprimer un mouvement brusque à ses éléments mobiles. I1 en résulte la nécessité de disposer localement des amortisseurs ou tampons comme par exemple décrit dans le brevet belge 753 529. Toutefois, malgré la présence de tels amortisseurs, les mécanismes des mâchoires subissent de fortes contraintes génératrices d'usure. La présente invention a pour objet d'obvier à cet inconvénient à l'aide d'un dispositif électroma gnétique imprimant un mouvement linéaire pas à pas et sans à-coup. En outre, un tel dispositif doit se prêter aisément à une télécommande pour le réglage fin de la position de la barre. Selon l'invention, le dispositif électromagnétique permettant d'assurer notamment la translation des barre de commande à l'intérieur d'lune enceinte sous pression dans un réacte~Rtr nuc e aire, comporte une mâchoire pouvant se solidariser à un éliment de transfert de charge mécanique à l'intérieur d'une chemise amagnétique étanche,à l'extérieur de laquelle est disposée au moins une bobine de commande de translation dans une enveloppe magnétique,de façon à engendrer un flux magnétique empruntant un chemin comportant au moins une partie parallèle à l'axe~du dispositif et une bobine permettant le verrouillage de la mâchoire. L'élément de transfert de charge mécanique af en matériau fecte la forme d'un tube/magnetique pourvu de deux sail- lies sur sa paroi extérieure, la distance entre les saillies étant très peu différente de, ou sensiblement égale à la hauteur de ltenveloppe magnétique entourant la bobine de commande de translation. Ainsi, le mouvement de translation de l'élément de transfert de charge résulte du fait que le flux magnétique engendré par la bobine de commande de translation, extérieure à la chemise étanche engendre une force parallèle à l'axe du dispositif et tend à positionner les pièces mobiles à l'intérieur de la chemise, de telle manière que la réluctance opposée au flux soit minimale. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée d'un dessin. La figure unique représente schématiquement et partiellement en coupe axiale, un dispositif électromagnétique conformément à l'invention. En référence à la figure unique, l'axe x-x' du dispositif a été représenté en traits mixtes.Par rapport à cet axe x-x', la partie droite du dispositif a été détaillée,tandis que la partie gauche a été éclaircie puisque le dispositif présente pratiquement une symétrie par rapport à cet axe x-x', sauf en ce qui concerne la mâchoire. La chemise étanche 1, constituée en matériau amagnétique, définit une zone centrale en communication avec le coeur du réacteur, non représenté sur la figure, mais qui se trouverait sous le dispositif. Les barres de commande et de régulation du réacteur sont solidaires d'une tige 2 à la périphérie de laquelle des gorges-annu- laires consécutives 3 ont été ménagées de telle façon que les ergots 5 d'une mâchoire 4 puissent s'engager dans l'une des gorges. La tige 2 est mobile en translation axiale à l'intérieur d'un tube fixe 6 dans lequel des fenêtres ont été ménagées en regard des ergots de la machoire 4. Les deux bobines 7 et 8, disposées à l'extérieur de la chemise étanche 1, sont entourées respectivement d'une enveloppe magnétique 9 et 10 canalisant le flux magnétique engendré par les bobines lorsqu'elles sont alimentées, et une enveloppe externe il protège l'ensemble du dispositif. Des bagues de flux 12,13,14,15 en matériau magnétique, sont encastrées dans la chemise étanche l, de façon à constituer des pièces polaires, en regard des extrémités des enveloppes magnétiques 9 et 10 des bobines 7 et 8. Des supports magnétiques 16, 17, 18 sont prévus à titre d'entretoises Disposé annulaîrement entre le tube fixe 6 et la chemise étanche l, l'élément de transfert de charge mécanique 19 affecte la forme d'un tube en matériau magnétique.Cet élément 19 est pourvu-de deux saillies annulaires 20,21 disposées l'une par rapport à l'autre à une distance très peu différente ou sensiblement égale à la hauteur de l'enveloppe magnétique 9 entourant la bobine de commande de translation 7. Une autre saillie annulaire 22 est prévue face à la bague de flux 14. Cet élément de transfert 19 est disposé de façon à être mobile en translation axiale. Une butée 23 limite sa course vers le bas lorsque la bobine de commande 7 ntestpas alimentée, cette butée 23 servant en outre d'entretoise entre le tube fixe 6 et la chemise étanche 1. Une pièce magnétique 24 mobile axialement, vient s'appuyer contre la machoire 4. Cette piece est rappelée en position de repos à l'aide d'un ressort 25. Ce mécanisme de la mâchoire ne faisant pas partie de l'invention ne sera pas plus décrit ici. Sur la figure, les éléments ont été représentés dans la position de repos, c'est-à-dire lorsqu'aucune bobine n'est alimentée. Bien évidemment, une autre mâchoire est prévue de façon à maintenir en position la tige 2; cette autre mâchoire n'a pas été représentée sur la figure. Le fonctionnement du dispositif est le suivant, par exemple lorsqu'à la barre de contrôle doit être imprimé un mouvement ascendant. Dans un premier temps, la bobine 8 de verrouillage de la mâchoire 4 est alimentée. Le flux magnétique engendré se referme alors par la bague 14, la saillie annulaire 22, la pièce 24, la bague 15 et l'enveloppe 10. Par la suite, la pièce 24 vient en butée contre l'élément de transfert 19 en comprimant le ressort 25. La mâchoire 4 se verrouille et l'ergot 5 pénètre dans l'une des gorges 3 prévues à cet effet. A ce moment-là, la mâchoire de maintien de la tige., non représentée, est ouverte puisque la tige est alors solidaire de la mâchoire 4. Puis la bobine 7 de commande de translation est alimentée. Le flux magnétique engendré par cette bobine de commande se referme alors sur la bague 12, les saillies annulaires 20 et 21 de ltélément de transfert 19, la bague 13 et l'enveloppe 9 de la bobine 7. Le flux magnétique engendre de ce fait une force parallèle à l'axe tendant à positionner les éléments mobiles à l'intérieur de la chemise étanche 1, de telle manière que la reluctance opposée au flux soit minimale; en d'autres mots, les saillies annulaires 20 et 21 viennent se positionner en regard des bagues polaires 12 et 13, entraînant dans leur mouvement l'élément de transfert 19 et la pince 24 qui lui est accolée du fait que la bobine de -srerrouillage 8 est 21i mentée. A ce moment-là, la machoire de maintien peut être refermée et verrouillée, puis la mâchoire 4 est ou- verte en coupant l'alimentation de la bobine 8. Puis en coupant l'alimentation de la bobine 7 l'élément de transfert revient par gravité reposer sur la butée 23. Le dispositif est alors prêt à recommencer un autre cycle de manoeuvre. Pour imprimer à la tige un mouvement descendant, le procédé est identique, mais les opérations successives sont effectuées dans un ordre différent. La bobine 7 est d'abord alimentée, puis la bobine8 verrouille la mâchoire 4. Lorsque la mâchoire de maintien, non représentée, est ouverte, en réduisant le courant d'alimenta- tion de la bobine 7, l'élément de transfert vient doucement reposer sur la butée 23. La mâchoire de maintien est alors verrouillée et l'alimentation de la bobine 8 arrêtée de façon à ouvrir la mâchoire 4. Bien évidemment, toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans l'esprit de l'invention ne sortirait pas du cadre de la présente invention. Par exemple, la commande de translation peut être assurée par pluseurs bobines régulièrement espacées, l'élément de transfert de charge 19 étant alors pourvu d'une pluralité de saillies annulaires, de façon à former un moteur à ré luctance variable du type vernier par alimentation déphasée des bobines de commande de translation. Dans ce cas, la distance entre les saillies annulaires doit être légèrement différente de la hauteur de l'enveloppe magnétique entourant chaque bobine. REVnNICATION dispositif électromagnétique permettant d'assurer notamment la translation des barres de commande à l'intérieur d'une enceinte sous pression dans un réacteur nucléaire, ledit dispositif comportant une mâchoire pouvant se solidariser à un élément de transfert de charge mécanique à l'intérieur d'une chemise étanche amagnétique,à l'extérieur de laquelle est disposée au moins une bobine de commande de translation dans une enveloppe magnétique, de façon à engendrer un flux magnétique empruntant un chemin comportant au moins une partie parallèle à l'axe du dispositif et une bobine permettant le verrouillage de ladite mâchoire, caractérisé en ce que ledit élément de transfert de charge mécanique(19) af en matériau fecte la forme d'un tube/magnétique pourvu d'au moins deux saillies annulaires (20 et 21) sur sa paroi extérieure, la distance entre lesdites saillies étant très peu différente de, ou sensiblement égale à la hauteur de ladite enveloppe magnétique (9) entourant ladite bobine de commande de translation (7), de telle manière que le mouvement de translation imprimé audit élément de transfert de charge mécanique (19) résulte de la force parallèle à l'axe dudit dispositif, engendrée par le flux magnétique et tendant à réduire la réluctance opposée au flux.