Brevet FR2534731A1 — publié le 19840420

i La présente invention a trait à un robinet sélecteur à double cylindre pour déceler et localiser, dans un réacteur nucléaire, des ensembles de combustible comportant des élé- ments de combustible défaillants. Lors d'une défaillance du gainage de combustible nucléai- re, des particules de combustible nucléaire et produits de fission sont émis dans h réfrigérant du réacteur, contaminent la centrale nucléaire, et provoquent finalement une pollution radioactive et des problèmes pour l'opérateur du réacteur et les habitants du voisinage Il est donc nécessaire de déceler rapidement l'apparition de toute défaillance dans le gainage de combustible et de localiser l'ensemble de combustible qui comporte le gainage défaillant - Un système comportant un robinet sélecteur représenté- schématiquement sur les figures 1 et 2 est connu en tant qu' appareil courant type permettant de déceler l'emplacement d'un ensemble de combustible défaillant dans un réacteur surrégénérateur rapide Dans le dispositif de robinet sélec- teur 1, un mince tuyau d'échantillonnage 2 est disposé à une sortie de réfrigérant de chaque ensemble de combustible -(non représenté) de façon à échantillonner séparément une partie du réfrigérant formé de métal liquide qui ressort de chaque ensemble combustible Les extrémités de tuyaux d'échantillon- nage 2 sont groupées en un emplacement intérieur au réacteur et leurs débouchés sont disposés en cercle surle pourtour d'une plaque de glissement 3 Un patin rotatif 6 glisse sur la plaque de glissement 3 et entraîné en rotation par un mo- teur 5 par l'intermédiaire d'un arbre rotatif 4 Le-patin rotatif est relié à un détecteur de neutrons retardés 9 par un tube 7, à travers une pompe électromagnétique 8 Pendant- que le patin tournant 6 tourne en glissant sur le pourtour de la plaque de glissement 3, il y a sélection de tel ou tel tuyau d'échantillonnage 2 débouchant dans le pourtour de la plaque de glissement 3 et échantillonnage d'une partie du réfrigérant formé de métal liquide qui s'écoule à partir de la sortie de réfrigérant d'ensemble de combustible correspon- dante En cas de défaillance d'un élément combustible, des produits de fission sont émis dans le réfrigérant Les pro- duits de fission contiennent des progéniteurs de neutrons retardés qui émettent des neutrons retardés et se désintè- grent Ces neutrons retardés produits par suite de la désin- tégration des progéniteurs sont décelés par le détecteur de neutrons retardés 9, ce qui assure la détection et la locali- sation de l'ensemble de combustible défaillant. Toutefois, dans le système courant décrit ci-dessus, la section de robinet (de commutation d'échantillonnage) est disposée dans un plan de sorte que quand le nombre d'ensem- bles de combustible augmente, la place nécessaire à l'ins- tallation à l'intérieur du réacteur augmente aussi, soulevant des problèmes relatifs à l'équilibre de charge du patin rota- tif et compliquant la structure prévue dans l'espace qui sur- monte le réacteur De plus, attendu que la structure du sys- tème comporte une surface glissante repoussée à partir du haut, toute la section de patin est à remplacer périodiquement au boutde peu d'années et, vu la complexité de la structure, il est difficile de procéder au démontage et à la réparation lorsqu'un défaut apparaît. La présente invention a donc pour but de proposer un robinet sélecteur qui est doté d'une structure originale per- mettant une réduction d'encombrement et qui n'exige pas beau- coup de place pour son installation dans le réacteur, même si le nombre d'ensembles de combustible est grand. Un autre but de l'invention est de proposer un robinet sélecteur qui est de structure simple et peut être aisément démonté et réparé en cas d'apparition de défaut. En peu de mots, le robinet sélecteur suivant la présente invention a une structure à double cylindre composée d'un cy- lindre extérieur fixe et d'un cylindre intérieur mobile tour- nant disposé coaxialement dans le cylindre extérieur Une plu- ralité de trous d'échantillonnage extérieurs sont percés à travers la paroi périphérique du cylindre extérieur fixe en un motif de grille avec un pas déterminé tant longitudinale- ment qu'angulairement Des tuyaux d'échantillonnage de réfri- gérant partant individuellement des sorties de réfrigérant d'une pluralité d'ensembles de combustible nucléaire sont re- liés chacun à l'un de ces trous d'échantillonnage extérieurs. Une pluralité de trous d'échantillonnage intérieurs sont per- cés à travers la paroi périphérique du cylindre intérieur mo- bile Ces trous d'échantillonnage intérieurs communiquent avec certains des trous d'échantillonnage extérieurs du cy- lindre extérieur fixe en une position du cylindre intérieur mobile et avec d'autres des trous d'échantillonnage extérieur du cylindre extérieur fixe-en d'autres positions du cylindre intérieur mobile Ainsi, quand le cylindre intérieur mobile se déplace angulairement pas à pas jusqu'à décrire une révo- lution complète, chacun des trous d'échantillonnage extérieur peut entrer en communication au moins une fois avec l'un des trous d'échantillonnage intérieurs. On va-maintenant décrire à titre d'exemples certains modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un robinet sélecteur suivant la technique antérieure la figure 2 est une vue en plan correspondant à la figure 1; la figure 3 est une vue schématique d'un robinet sélec teur à double cylindre suivant un mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 A est une vue développée d'un exemple de cylindre extérieur fixe pour le robinet sélecteur à double cylindre suivant la présente invention; la figure 4 B est une vue développée d'un exemple de cylindre intérieur mobile utilisé en combinaison avec-le cy- lindre extérieur fixe selon la figure 4 A la figure 5 A est une vue développée d'un cylindre ex- térieur fixe suivant un-autre mode de réalisation de la pré- sente invention; la figure 5 B est une vue développée d'un exemple de cylindre intérieur mobile utilisé en combinaison avec le cy- lindre extérieur fixe selon la figure 5 A; et les figures 6 à 10 sont des vues développées de cylin- dres intérieurs illustrant diverses dispositions conférées aux trous d'échantillonnage intérieurs. La figure 3 est une vue schématique d'une réalisation de robinet sélecteur suivant la présente invention Comme représenté sur la figure 3, un robinet sélecteur 10 a une structure à double cylindre composée d'un cylindre extérieur fixe 11 et d'un-cylindre intérieur mobile 12, rotatif, dispo- sé coaxialement dans le cylindre extérieur fixe 11. Des trous d'échantillonnage de réfrigérant 15, auxquels sont reliés des tuyaux d'échantillonnage de réfrigérant 14 arrivant des sorties de réfrigérant d'un grand nombre d'ensem- bles de combustible 13, sont disposés en rangées en une con- figuration de grille à pas constant tant suivant des direc- tions tant longitudinale que circonférentielle dans la paroi périphérique du cylindre extérieur fixe 11. Des trous d'échantillonnage intérieurs 16 sont ménagés en une rangée longitudinale et en une rangée oblique dans la paroi périphérique du cylindre intérieur mobile 12 Les trous d'échantillonnage extérieurs 15 et intérieurs 16 ont le même pas de sorte que chaque trou d'échantillonnage inté- rieur 16 peut venir concorder précisément avec certains des trous d'échantillonnage extérieurs 15 Dans cette réalisation, un court tube 17 part vers l'extérieur de chacun des trous d'échantillonnage intérieurs 16 du cylindre intérieur mobile 12, de sorte que les trous 16 peuvent communiquer avec cer- tains des trous-d'échantillonnage extérieurs 15 du cylindre extérieur fixe 11 situés en face d'eux, à travers les courts tubes 17 On peut bien entendu adopter une structure dans laquelle les trous d'échantillonnage intérieurs 16 du cylin- dre intérieur mobile 12 communiquent chacun directement avec certains des trous d'échantillonnage extérieurs 15 du cylin- dre extérieur fixe 11 sans interposition de tubes. Quelle que soit la structure, quand les cylindres exté- rieur fixe 11 et intérieur mobile 12 sont combinés comme re- présenté sur la figure 3,-un échantillon de réfrigérant (par exemple sodium liquide), prélevé sur la sortie de réfrigérant de chaque ensemble de combustible 13 à travers un tuyau d'é- chantillonnage de réfrigérant 14, est introduit dans l'un des trous d'échantillonnage extérieurs 15 correspondants Toute- fois, seuls les échantillons de réfrigérant qui sont sélectés par les trous d'échantillonnage intérieurs 16 du cylindre in- térieur mobile 12 pénètrent dans ce cylindre 12, o ils se mélangent puis pénètrent dans un détecteur de produits de fission 18 Ce détecteur peut être un détecteur de neutrons retardés, comme dans les appareils selon la technique anté- rieure. Comme décrit ci-dessus, le cylindre intérieur 12 peut tourner et, pendant qu'il décrit pas à pas une révolution complète, chacun des trous d'échantillonnage extérieurs 15 du cylindre fixe extérieur 11 est mis au moins une fois en communication avec l'un des trous d'échantillonnage intérieurs 16 du cylindre intérieur mobile 12 Par conséquent, on peut déterminer l'emplacement d'un ou plus d'un ensemble-de combus- tible défaillant en faisant tourner le cylindre intérieur 12 pas à pas sur 360 On va maintenant décrire plus en détail ce mode de dé- tection en se référant aux figures 4 A et 4 B, La figure 4 A est une vue développée du cylindre extérieur 11, dans-lequel sont percés soixante-quatre ( 8 x 8) trous d'échantillonnage exté- rieurs 15 Chaque trou d'échantillonnage 15 communique avec l'un des tuyaux d ' échantillonnage 14 arrivant des sorties de réfrigérant de chacun des ensembles de combustible, formant un système capable de surveiller soixante-quatre ensembles de combustible nucléaire La figure 4 B est une vue développée du cylindre intérieur mobile 12 qui s'emboîte dans le cylindre extérieur 11 Huit trous dléchantillonnage intérieurs 16 sont percés en une rangée longitudinale et huit trous d'échantil- lonnage 16 sont pareillement percés en une rangée oblique. (Attendu qu'un de ces trous d'échantillonnage 16 est commun aux deux rangées, il y a au total quinze trous d'échantillon- nage) Sur la figure 4 A, les traits mixtes indiquent les emplacements des trous d'échantillonnage intérieurs du cylin- dre intérieur mobile On peut vérifier si les ensembles de combustible nucléaire communiquant avec les trous d'échantil- lonnage X et Y sont défaillants en déplaçant de trois pas le cylindre intérieur mobile de la position a à la position b Si des produits de -fission nucléaire sont décelés aux posi- tions a et b lors d'une révolution complète du cylindre inté- rieur mobile, c'est que l'un des ensemble de combustible com- muniquant avec les trous d'échantillonnage X et/ ou Y est défaillant Dans l'exemple illustré par la figure 4 A, les trous d'échantillonnage X et Y sont vérifiés simultanément, mais un supplément d'examen est extrêmement aisé parce qu'on n'a à examiner, sur le grand nombre d'ensembles de combusti- ble, que les deux ensembles de combustible correspondant à X et à Y. Dans ce cas, on peut identifier comme suit un seul en- semble de combustible Le cylindre intérieur mobile peut aus- si être déplacé suivant la direction axiale (c'est-à-dire la direction verticale indiquée par des flèches p et q sur la figure 4 B) de sorte que, lorsqu'un signal de défaillance est décelé par le détecteur de produits de fission 18, le cylindre intérieur mobile 12 est déplacé d'un pas dans la direction axiale, et l'existence de signaux de défaillance est recherchée dans la nouvelle position Quand, par exemple, des signaux de défaillance sont décelés alors que le cylindre intérieur mobile est dans les positions a et b sur la figure 4 A, comme décrit ci-dessus, on peut déterminer une défaillance de l'un ou l'un et l'autre des ensembles de combustible com- muniquant avec les trous d'échantillonnage X et/ou Y Ensui- te, si l'on déplace d'un degré ou échelon le cylindre inté- rieur mobile, à partir de la position b, vers le haut ou vers le bas dans la direction axiale, et si le signal de défaillance est encore décelé, l'assemblage de combustible communiquant avec le trou d'échantillonnage X peut être identifié comme celui défaillant Si aucun signal de défail- lance n'est décelé dans ce cas, l'ensemble de combustible défaillant est identifié comme étant celui qui communique avec le trou d'échantillonnage Y De cette manière, on peut identifier sélectivement un ensemble de combustible défaillant en déplaçant les cylindres intérieurs d'un degré vers le haut ou vers le bas à partir de la position dans laquelle est décelé le signal de défaillance. On peut aussi déterminer individuellement des défaillan- ces d'ensembles de combustible en modifiant la disposition des trous d'échantillonnage. Comme représenté sur la figure 5 A, le nombre de trous d'échantillonnage extérieurs 15 ménagés suivant la direction longitudinale du cylindre extérieur fixe 21 est inférieur à la moitié du nombre de trous ménagés suivant la direction circonférentielle, et la disposition des trous d'échantillon- nage intérieurs 26 du cylindre intérieur mobile 22 à combiner avec les trous d'échantillonnage extérieurs est modifiée de 2534731 l façon que la rangée oblique de trous coupe la rangée longitu- dinale de trous au niveau du trou situé le plus haut (ou le plus bas), comme représenté sur la figure 5 B Avec cette dis- position, il n'est pas possible que deux ensembles de combus- tible défaillants, tels que X et -Y sur la figure 4 A, soit dé- celés simultanément, et l'on peut donc déterminer avec préci- sion l'emplacement d'un seul ensemble de combustible défail- lant. Les trous 26 du c ylindre intérieur mobile 22 peuvent êtr disposés de façon que la rangée longitudinale de trous ne cou pe pas la rangée oblique de trous, comme représenté sur la figure 6 Dans un tel cas, les trous d'échantillonnage exté- rieurs ménagés dans le cylindre extérieur fixe sont disposés de façon que le nombre de trous d'échantillonnage se succédan longitudinalement soit inférieur à la moitié du nombre de trous d'échantillonnage se succédant circonférentiellement, ceci pour éviter le risque de détection portant simultanément sur deux trous d'échantillonnage extérieurs. Les trous d'échantillonnage intérieurs 26 percés dans le cylindre intérieur mobile 22 n'ont pas toujours à être dispo- sés en rangées longitudinale et oblique Par exemple, ils peu- vent être disposés en une rangée unique suivant une première direction oblique et en une autre rangée unique orientée sui- vant une seconde direction oblique à pente opposée et coupant 'la première rangée, comme représenté sur la figure 7 Les rangées de trous orientées suivant la première et suivant la seconde directions obliques peuvent être disposées de manière à se couper au niveau de leurs trous les plus hauts (ou les plus bas), comme représenté sur la figure 8, ou de manière à ne pas se couper, comme représenté sur la figure 9 De plus, l'agencement peut comporter une rangée de trous à gradin, comme représenté sur la figure 10. Le robinet sélecteur à double cylindre suivant la pré- sente invention, ayant la structure décrite ci-dessus, permet une réduction d'encombrement telle que l'aire qu'il occupe en plan est environ cinq fois plus faible que pour un appa- reil courant desservant le même nombre d'ensembles de combus- tible Le robinet sélecteur suivant la présente invention a aussi pour avantages d'avoir une structure simple, de pouvoir être conçu symétriquement et de permettre d'opérer aisément le démontage et la réparation lorsqu'un défaut apparaît La description ci-dessus ne porte que sur des modes préférés de réalisation de l'invention auxquels on pourra bien entendu apporter diverses modifications et variantes sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Robinet sélecteur à double cylindre ( 10) pour déceler et localiser des ensembles de combustible nucléaire défail- lants, caractérisé en ce qu'il comprend: un cylindre extérieur fixe ( 11, 21) présentant dans sa paroi périphérique une pluralité de trous d'échantillonna- ge extérieurs ( 15, 25) disposés en un motif de grille avec un pas déterminé dans ses directions tant longitudinale que cir- conférentielle, chacun de ces trous d'échantillonnage exté- rieurs étant relié à l'un de divers tuyaux d'échantillonnage ( 14) partant des sorties de réfrigérant-de chacun d'une plura- lité d'ensembles de combustible nucléaire ( 13); et un cylindre intérieur mobile ( 12, 22), rotatif, dispo- sé dans le cylindre extérieur fixe et présentant dans sa pa- roi périphérique une série de trous d'échantillonnage inté- rieurs ( 16, 26), ces trous d'échantillonnage intérieurs étant agencés pour communiquer avec certains desdits trous d'échan- tillonnage extérieurs ( 15, 25) du cylindre extérieur fixe pour une position du cylindre intérieur mobile,'et avec d'au- tres desdits trous d'échantillonnage extérieurs pour une au- tre position du cylindre intérieur mobile; - chacun desdits trous d'échantillonnage extérieurs ( 15, ) communiquant au moins une fois avec l'un des trous d' échantillonnage intérieurs ( 16, 26) quand le cylindre inté- rieur mobile ( 12, 22) décrit pas à pas une révolution complète suivant la direction circonférentielle. 2 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite pluralité de trous d' échantillonnage intérieurs ( 16, 26) percés dans la paroi pé- riphérique du cylindre intérieur ( 12, 22) sont disposés en une rangée unique de trous dans la direction longitudinale et en une rangée unique de trous dans une direction oblique. 3 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que ladite rangée unique de trous d'échantillonnage intérieurs ( 16, 26) de direction longitudi- nale et ladite rangée unique de trous d'échantillonnage inté- rieurs ( 16, 26) de direction oblique sont disposées de manière à se couper (figure 5 B). 4 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que ladite rangée unique de trous d'échantillonnage intérieurs ( 16, 26) de direction longitudi- nale et ladite rangée unique de trous d'échantillonnage inté- rieurs ( 16, 26) de direction oblique sont disposées de manière à se couper au niveau de trou le plus haut ou le plus bas (fi- gure 5 B). Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que ladite rangée unique de trous d'échantillonnage intérieurs ( 16, 26) de direction longitudi- nale et ladite rangée unique de trous d'échantillonnage inté- rieurs ( 16, 26) de direction oblique sont disposées de maniè- re à ne pas se couper du tout (figure 6). 6 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite pluralité de trous d' échantillonnage intérieurs ( 16, 26) percés dans la paroi péri- phérique du cylindre intérieur ( 12, 22) sont disposés en une rangée unique de trous suivant une première direction oblique et en une autre rangée unique de trous suivant une oblique de pente opposée à celle de la première direction oblique. 7 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que ladite rangée unique de trous de première direction oblique et ladite rangée unique de trous de seconde direction oblique sont disposées de manière à se couper (figure 7). 8 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que ladite rangée unique de trous de première direction oblique et la rangée unique de trous de seconde direction oblique sont disposées de manière à se cou- per au niveau du trou le plus haut ou le plus bas (figure 8). 9 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que ladite rangée unique de trous de première direction oblique et ladite rangée unique de trous de seconde direction oblique sont disposées de manière à ne pas se couper du tout (figure 9). 10 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le cylindre intérieur mobile ( 12, 22) est aussi mobile suivant sa direction axiale. 11 Robinet sélecteur à double cylindre selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les trous d'échantillonnage l 1 extérieurs ( 15, 25) du cylindre extérieur fixe ( 11, 21) et les trous d'échantillonnage intérieurs ( 16, 26) du cylindre intérieur mobile ( 12, 22) correspondant auxdits trous d'échan tillonnage extérieur ( 15, 25) communiquent deux à deux à tra- vers de courts tubes ( 17).