Brevet FR2488033A1 — publié le 19820205

La présente invention concerne un dispositif de protection des mécanismes de commande des grappes de contrôle pendant les essais d'un ré- acteur nucléaire, plus particulièrement destiné à être utilisé pour les es- sais à chaud et à froid du circuit primaire d'un réacteur à eau pressurisée. Un réacteur nucléaire à eau pressurisée comporte une cuve qui renferme les éléments combustibles générateurs de chaleur par les réactions nucléaires qu'ils engendrent. La zone-des éléments combustibles est surmon- tée par une zone renfermant les diverses grappes de contr8le, pour le régla- ge de la réactivité des assemblages, et les divers organes de guidage de ces grappes. Le positionnement convenable des grappes, plus ou moins engagées entre les éléments combustibles, est déterminé par des mécanismes de comman- de extérieurs à la cuve avec, entre les mécanismes et les grappes, des piè- ces de liaison engagées dans des carters de traversée du couvercle de la cuve. Généralement les carters de guidage et de traversée du couvercle sont terminés par un embout évasé conique au voisinage de la plaque supérieure support des guides de grappes. Avant le démarrage d'une centrale nucléaire, il est de règle de procéder à des essais en pression, à chaud et à froid, en faisant circuler de l'eau dans le circuit primaire qui, en service, est utilisé pour transfé- rer la chaleur du coeur du réacteur vers les échangeurs secondaires. Ces essais seront aussi utilisés pour capter et éliminer les débris divers, co- peaux ou limailles qui, malgré les précautions prises pendant l'assemblage de la cuve et des équipements primaires peuvent subsister à l'intérieur du circuit primaire. Les brevets français publiés sous les numéros 2.280.178, ou 2.413.757 décrivent des filtres ainsi utilisés pour capter de telles impu- retés, disposés sur la plaque inférieure du coeur qui, en service, soutient les assemblages combustibles. Mais de tels filtres parfois complétés par des dispositifs de mesure de débit, entraînent des pertes de charge d'autant plus élevées que les mailles des tamis filtrants sont plus serrées. Il y a donc une limite à la finesse du maillage des filtres situéssur la plaque inférieure du coeur, si bien qu'il peut subsister dans les circuits des particules très fines d'impuretés qui, précisément à cause de leur finesse, peuvent remonter jusqu'aux parties supérieures de la cuve, et par là sten- gager dans les carters de traversée du couvercle, et atteindre les mécanis- mes de commande des grappes de barres de contrôle. A ces particules passées à travers les filtres de la plaque inférieure de coeur, pourront s'ajou- ter des particules détachées en aval des filtres, et qui pourront aussi remonter jusqu'aux carters des mécanismes et jusqu'aux mécanismes eux-ms- mes. Ceci est très préjudiciable à la sécurité de fonctionnement du réac- teur car si des particules viennent à se déposer à l'intérieur des méca- nismes de commande des barres, elles pourront entraîner un mauvais fonc- tionnement ultérieur par suite d'usure, de coincement, etc.... La présente invention permet, sans affecter les pertes de charge dans l'écoulement d'essai dans le circuit primaire, de protéger également les mécanismes de commande des grappes de contr8le qui font partie de l'en- veloppe mise en pression. L'invention s'applique à un réacteur comportant des grappes de contrôle de réactivité disposées à l'intérieur de la cuve du réacteur et commandées par des mécanismes extérieurs à la cuve au moyen de pièces de liaison engagées dans des carters de guidage et de traversée du couvercle de la cuve. Selon l'invention, pendant les essais du circuit primaire, et avant montage des grappes et des pièces de liaison, chaque carter de gui- dage et de traversée est muni, à sa partie inférieure débouchant dans la cuve, d'un filtre amovible fixé en bout de façon démontable et couvrant toute la section ouverte du carter. Selon une forme particulière et préférentielle de réalisation de l'invention, chaque filtre est constitué par: une couronne support, un jeu de toiles métalliques à différents calibres de mailles, retenus contre la couronne support par un anneau de maintien, et des moyens à montage et démontage rapide pour la fixation en bout des carters. L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réa- lisation particulier donné à titre d'exemple et représenté par les des- sins annexés. La figure 1 est une coupe schématique simplifiée de l'ensemble de la cuve d'un réacteur à eau pressurisée. La figure 2 est une coupe axiale, selon II-II de la figure 3, de l'extrémité d'un carter de guidage muni de son filtre. La figure 3 est une vue de dessus du filtre seul, selon III-III de la figure 2. On retrouvera sur la figure 1 la structure usuelle de la cuve d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée, o la cuve proprement dite 1 et son couvercle 2 délimitent un volume qui, en service, est traversé par le courant du fluide primaire de refroidissement. Pour chaque boucle de cir- culation, le fluide froid pénètre par une entrée 3 et descend dans ltespa- ce annulaire 4 formé entre la paroi de la cuve et l'enveloppe cylindrique 5 du coeur. Le fluide remonte ensuite à travers le coeur 7, en passant par les ouvertures de la plaque inférieure de coeur 8, puis entre les éléments combustibles du coeur o il s'échauffe, puis par les ouvertures de la pla- que supérieure 9, avant d'être évacué par la sortie 10 vers le générateur de vapeur. Les guides 12 des grappes de contrôle et les colonnes entretoises 13 sont disposées entre la plaque supérieure 9 du coeur et la plaque sup- port supérieure 14. Les mécanismes 16 de commande des grappes de contrôle sont disposés à l'extérieur de la cuve, au-dessus du couvercle, et les ti- ges de liaison traversent celui-ci dans les carters tubulaires 17. Les car- ters 17 débouchent dans le ciel de cuve, au-dessus de la plaque support supérieure, par un embout évasé conique 18. Lors des essais du circuit primaire, chaque embout 18 reçoit un filtre qui est représenté en détail par les figures 2 et 3. Il comporte une couronne support 20 présentant un lamage intérieur de diamètre légère- ment supérieur au diamètre extérieur de l'embout de façon à pouvoir s'y emboiter. Un anneau de maintien 21, soudé dans le lamage de la couronne, emrpisonne une série de quatre toiles métalliques filtrantes. On trouve ainsi successivement, de la couronne 20 vers l'anneau 21, - un premier filtre relativement épais 22, en fil de 0,4 à 0,5 mm et mail- les de 1 mm, - un filtre fin 23, en fil de 0,032 mm et mailles de 0,05 mm, - un deuxième filtre relativement épais 24, identique au premier, les deux filtres épais maintenant entre eux le filtre fin, - un filtre support 25, en fil de 1,4 mm et mailles de 5,6 mm. L'ensemble des quatre toiles filtrantes est renforcé par un appui central 26, reportant les efforts sur une barette de maintien 27 soudée à ses extrémités sur l'anneau 21. La couronne support et ses toiles filtrantes sont maintenues en place à l'extrémité de l'embout par trois clams répartis à 1200 et serrés chacun contre la couronne et l'embout par un boulon 29 avec écrou imperda- ble et frein d'écrou de types usuels. Chaque bloc filtre peut ainsi être mis en place facilement et sans outillage spécial avant les essais, et rapidement démonté après es- sais. Ainsi, les particules les plus fines en suspension dans le flui- de primaire d'essai seront retenues et éventuellement captées dans la zo- ne supérieure de la cuve qu'elles peuvent atteindre grâce à leur finesse, sans risquer d'atteindre les mécanismes de commande, et sans introduire de perte de charge supplémentaire dans la circulation générale du fluide primaire d'essai. On pourra alors se contenter, pour les filtres de la plaque inférieure du coeur, d'un maillage limitant ces pertes de charge. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais elle cou- vre aussi les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ceci concerne en particulier le maillage exact des toiles métalliques, et les moyens de fixation à l'extrémité des carters de guidage, qui peuvent dépen- dre de la forme de l'embout de ces carters. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de protection des mécanismes de com=ande des grap- pes de contrôle pendant les essais du circuit primaire d'un réacteur nuclé- aire, pour un réacteur comportant des grappes de contr8le de réactivité disposées à l'intérieur de lcuve du réacteur et commandés par des mécanis- mes extérieurs à la cuve par des pièces de liaison engagées dans des car- ters de guidage et de traversée du couvercle de la cuve, caractérisé par le fait que, pendant les essais du circuit primaire, et avant montage des grappes et des pièces de liaison, chaque carter (17) de guidage et de traversée est muni, à sa partie inférieure ( 18) débouchant dans la cuve, d'un filtre amovible fixé en bout de façon démontable et cou- vrant toute la section ouverte du carter. 2.- Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le fait que chaque filtre est constitué par - une couronne support (20), - un jeu de toiles métalliques (22, 23, 24, 25) à différents calibres de mailles, retenus contre la couronne support par un anneau de maintien (21), - des moyens (29, 30) à montage et démontage rapide, de fixation en bout des carters. 3.- Dispositif selon revendication 2, caractérisé par le fait que le jeu de toiles métalliques comprend - une toile support (25) à mailles de l'ordre de 5,6 mm, - une toile (23) à mailles très fines de l'ordre de 0, 05 mm enserrée entre deux toiles (22, 24) à mailles de l'ordre de 1 mm.