Brevet FR2476254A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne des systèmes hydrauliques d'amortissement de chocs du type unidirectionnel par étranglement. De tels systèmes hydrauliques d'amortisse- ment de chocs sont des dispositifs comprenant un ensemble plon- geur et cylindre,dans lequel l'énergie est absorbée par le dé- placement d'un fluide par le plongeur à travers un passage li- mité, de tels systèmes étant désignés ci-après par "amortisseurs hydrauliques". Le brevet britannique NO 1 444 238 décrit une application particulière d'un amortisseur hydraulique à un réacteur nucléaire, l'amortisseur étant destiné à arrêter la chute libre d'un sous-assemblage combustible nucléaire. Il propose d'incorporer des amortisseurs hydrauliques de ce genre dans un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide afin d'arrêter des barres de sécurité, c'est-à-dire d'arrêter des barres en matériau absorbeur de neutrons qui sont projetées dans l'assemblage combustible du réacteur en cas d'urgence pour assurer un arrêt immédiat de la production d'énergie. L'écart entre le plongeur et le cylindre constitue un passage limité mais malheureusement, dans des amortisseurs classiques, l'écart nécessaire est insuffisant pour compenser une déforma- tion de la structure comme celle provoquée par un gonflement qui se produit pendant l'irradiation. La présente invention a pour objet un système hydraulique d'amortissement de chocs du type unidirectionnel par étranglement, destiné à arrêter une barre de sécurité dans un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide. Selon l'invention, un système hydraulique d'amor- tissement de chocs du type unidirectionnel par étranglement, appelé ciaprès pour simplifier amortisseur hydraulique, comporte un frein magnétohydrodynamique agencé de manière que le déplacement d'un liquide conducteur de l'électricité pro- duise des gradients de pression électromagnétiquement le long du trajet de déplacement du fluide, en créant ainsi une force. qui s'oppose au déplacement. Dans une forme de réalisation préférée d'un amor- tisseur hydraulique selon l'invention, le plongeur d'un ensem- ble plongeur-cylindre destiné à déplacer un liquide conducteur de l'électricité est en forme de cuvette et la paroi de la cuvette pénètre dans un espace annulaire délimité par le cy- lindre, de manière que le déplacement du liquide de l'inté- rieur de la cuvette s'effectue successivement à travers des conduits annulaires coaxiaux délimités par le cylindre et la paroi de la cuvette, le cylindre logeant deux aimants permanents cylindriques disposés bout à bout de façon que les mêmes pâles soient voisins. Les mêmes pôles voisins des aimants produisent une plus grande densité-de flux,de sorte que la force d'amor- tissement électrohydrodynamique augmente progressivement avec le déplacement du plongeur en direction des pôles voisins. L'amortisseur hydraulique préféré assure un amortissement hydraulique relativement important au début du déplacement du fluide et un amortissement magnétohydrodynamique relativement grand à la fin dudit déplacement, ce dernier effet d'amortis- sement augmentant progressivement au fur et à mesure que le premier effet d'amortissement diminue, de sorte que la décé- lération du plongeur a tendance à devenir constante pendant le déplacement du fluide. La présente invention peut s'appliquer à un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide comportant des barres absorbant les neutrons qui peuvent être projetées dans l'assemblage combustible pour provoquer un arrêt immé- diat de la génération de puissance, les amortisseurs de chocs étant destinés à absorber l'énergie par déplacement du fluide caloporteur en immobilisant les barres dans ledit assemblage combustible. En complétant l'amortissement hydraulique par un amortissement magnétohydrodynamique, il est possible.de donner a2u jeu entre le plongeur et le cylindre de l'amortis- seur une valeur suffisamment grande pour compenser une défor- mation de la structure provoquée par le gonflement dû à l'irradiation et cette combinaison tend également vers une décélération constante avantageuse de la barre de sécurité. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale de l'amortis- seur de chocs; et- la figure 2 est une coupe verticale d'un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide. L'amortisseur hydraulique représenté sur la fi- gure 1 comprend un plongeur vertical 1 en acier inoxydable ayant la forme d'une cuvette renversée 2 à son extrémité infé- rieure. La paroi 3 de la cuvette pénètre dans un espace an- nulaire 4 délimité par un cylindre 5 ayant une extrémité infé- rieure fermée. Le cylindre est en acier ferritique et renferme deux aimants cylindriques 7 disposés verticalement bout à bout de façon que leurs pâles identiques soient voisins. L'espace annulaire 4 est délimité par le cylindre et les ai- mants cylindriques. L'extrémité en forme de cuvette du plon- geur présente un évent 8, l'extrémité menante 9 de la paire d'aimants est façonnée pour constituer un guide d'entrée du plongeur et un manchon 10 est destiné à positionner les aimants. En service, l'amortisseur de chocs est immergé dans un fluide conducteur de l'électricité, de sorte que, lorsque le plongeur 1 est poussé vers le bas dans l'espace an- nulaire 4 par une charge tombante, par exemple, le fluide est déplacé de l'intérieur de la cuvette 2 successivement à travers des passages limités formés par les conduits annulai- res coaxiaux 4a, 4b délimités par les parois de la cuvette, du cylindre et des deux aimants. L'énergie est absorbée par le déplacement du flui- de dans les passages limités, de manière à décélérer le plon- geur et la charge. La circulation du fluide à travers le champ magnétique engendré par les aimants provoque la circulation de courants électriques dans le fluide dans un plan perpendi- culaire au sens d'écoulement du fluide et les courants indui- sent à leur tour une force antagoniste s'opposant à l'écoule- ment du fluide. A mesure que la densité du flux augmente vers la fin du déplacement, l'effet magnétohydrodynamique augmente progressivement, de sorte que le freinage du plongeur et de la charge est assuré par amortissement hydraulique en combi- naison avec un amortissement magnétohydrodynamique, le premier diminuant et le second augmentant à mesure que le déplacement du plongeur et de la charge progresse. Ce mode de décélération du plongeur tend vers des conditions de décélération constante. Le réacteur nucléaire représenté sur la figure 2 comprend un assemblage combustible 21 immergé dans une masse 22 de sodium liquide caloporteur contenu dans une enceinte primaire 23. Cette dernière est suspendue à la voûte d'une fosse de confinement 24, et il est prévu plusieurs pompes 25 de circulation du fluide caloporteur et plusieurs échangeurs de chaleur 26, une seule pompe et un seul échangeur étant représentés. L'assemblage combustible 21 monté sur une struc- ture de support 27 est logé avec les échangeurs de chaleur dans un caisson 28 contenant le coeur, tandis que les pompes , qui refoulent le fluide caloporteur vers la structure de support 27, sont situées en dehors du caisson. Des barres de commande 30 et des instruments. 31 traversent la voûte re- couvrant la fosse. Au cours du fonctionnement du réacteur nucléaire, le fluide caloporteur relativement froid aspiré de la région de la masse située à l'extérieur du caisson 28 par les pompes monte à travers l'assemblage combustible 21 en relation d'échange de chaleur avec lui par l'intermédiaire de la struc- ture de support 27,puis à travers les échangeurs de chaleur. 26 pour être ramené dans la région externe de la masse. Un fluide caloporteur secondaire circule de l'extérieur de la fosse à travers les échangeurs de chaleur 26 en relation d'échange de chaleur avec le fluide caloporteur de la masse et de là dans une installation génératrice de vapeur d'eau non représentée sur le dessin. Les barres de commande 30 comprennent un matériau absorbeur de neutrons-et certaines d'entre elles peuvent être introduites plus ou moins dans l'assemblage combustible pour maintenir un état constant de réactivité-, tandis que d'autres, appelées barres de sécurité et normalement maintenues en dehors de l'assemblage combustible, peuvent être introduites rapidement pour assurer un arrêt immédiat de la génération de puissance en cas d'urgence. Des amortisseurs hydrauliques selon l'invention sont destinés à - 35 absorber le choc des barres de sécurité lorsqu'elles sont rapi- dement immobilisées dans l'assemblage combustible. Les cylin- dres des amortisseurs sont placés au-dessous de l'assemblage combustible 21 à l'intérieur de la masse du fluide caloporteur et les plongeurs sont constitués par les extrémités infé- rieures des barres de sécurité. Les amortisseurs hydrauliques conviennent particulièrement bien pour une telle application à des réacteurs nucléaires, du fait que les jeux entre le plongeur et les parois délimitant l'espace annulaire peuvent être réalisés de manière à pouvoir aisément compenser la dé- formation de la structure provoquée par le gonflement dû à l'irradiation. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au système et au réacteur décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système hydraulique d'amortissement de chocs du type unidirectionnel par étranglement, comprenant un plon- geur mobile longitudinalement dans un cylindre pour déplacer un liquide à travers un passage limité, système caractérisé en ce qu'il comporte un frein magnétohydrodynamique agencé de façon que le déplacement d'un liquide conducteur de l'électri- té produise des gradients de pression électromagnétiquement le long du trajet de déplacement du fluide, en créant ainsi une force s'opposant au déplacement. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur (1) a la forme d'une cuvette et en ce qu'un passage (4) est constitué par un espace annulaire déli- mité par le cylindre pour loger le plongeur en forme de cuvet- te,de manière que le déplacement du liquide de l'intérieur de la cuvette se produise successivement dans des conduits annu- laires coaxiaux (4a, 4b) délimités par la paroi extrême cy- lindrique (3) de la cuvette, et en ce que le moyen destiné à engendrer un champ magnétique comprend une paire d'aimants permanents cylindriques (7) logés dans le cylindre et disposés bout à bout de façon que les pôles identiques soient voisins. 3. Réacteur nucléaire refroidi par un métal li- quide comprenant un assemblage combustible nucléaire immergé dans une masse de fluide caloporteur et une barre absorbant les neutrons suspendue d'une façon amovible au-dessus de l'as- semblage combustible, réacteur caractérisé en ce qu'il comporte un système hydraulique d'amortissement des chocs selon l'une des revendications 1 et 2, qui est immergé dans le fluide calo- porteur au-dessous de l'assemblage combustible et est disposé de façon à soutenir la barre absorbante lorsqu'elle est libérée de sa suspension.