Brevet FR2547674A1 — publié le 19841221

l Dispositif de manoeuvre d'une grappe de crayons absorbant les neutrons dans un réacteur nucléaire à eau sous pression L'invention concerne un dispositif de manoeuvre d'une grappe de crayons absorbant les neutrons dans un réacteur nucléaire à eau sous pression à variation de spectre. On connait des réacteurs nucléaires à eau sous pression à varia5 tion de spectre qui ont été décrits dans les demandes de brevet français n 8218011 du 27 Octobre 1982 et 82-20543 du 8 décembre 1982 de la Société FRAMATOME. De tels réacteurs permettent une meilleure utilisation du combust Ible nucléaire en modifiant le spectre d'énergie des neutrons au cours des 10 phases successives du cycle de fonctionnement du réacteur Pendant la première partie du cycle de fonctionnement du réacteur, on introduit dans le coeur des grappes de crayons en matériau absorbant les neutrons pour produire un durcissement du spectre neutronique à la fois par diminution du volume de modérateur dans le coeur et par absorption des neutrons de faible 15 énergie Dans une seconde partie du cycle de fonctionnement du réacteur, on extrait Ies grappes de crayons absorbants du coeur du réacteur et l'on consomme le matériau fissile formé au cours de la première phase Les crayons en matériau absorbant sont de préférence en matière fertile susceptible de se transformer en matière fissile sous l'effet du bombardement neu20 tronique Cette matière fertile est le plus souvent de l'uranium renfermant une faible proportion d'uranium 235. Les réacteurs nucléaires à variation de spectre sont régulés en ce qui concerne leur puissance, de la même façon que les réacteurs nucléaires à eau sous pression de type classique Cette régulation de puissance 25 est assurée par un ensemble de barres de commande constituées chacune par des grappes absorbantes qui sont déplacées dans la direction verticale à l'intérieur du coeur du réacteur grâce à des mécanismes de déplacement qui sont généralement constitués par des cliquets à commande électromagnétique. Le coeur du réacteur est constitué par des assemblages prismatiques dispo30 sés verticalement et côte à côte comportant chacun un ensemble de tubes guides à l'intérieur desquels on peut introduire plus ou moins profondément les crayons absorbants de la grappe constituant la barre de commande Les barres de commande ne sont associées qu'à une partie des assemblages du coeur du réacteur et à chacun de ces assemblages recevant une barre de com35 mande est associé un mécanisme de déplacement précis dans la direction ver- ticale de cette barre de commande. Contrairement aux barres de commande, les grappes absorbantes de variation de spectre restent en position fixe dans les assemblages qui les reçoivent au cours d'une phase du cycle de fonctionnement du réacteur, 5 c'est-à-dire en position d'insertion maximum pendant la première phase du cycle et en position d'extraction complète pendant la seconde phase du cycle. Dans la demande de brevet 82-20543, on décrit un dispositif de commande permettant à la fois d'effectuer le déplacement d'une barre de com10 mande pour la régulation de puissance du réacteur et l'extraction d'une grappe absorbante de variation de spectre associée au même assemblage, à la fin de la première phase du cycle de fonctionnement du réacteur. En effet, il est préférable d'associer les barres de commande et les grappes de variation de spectre aux mêmes assemblages combustibles qui 15 comportent un premier ensemble de tubes guides destiné à recevoir les crayons de la barre de commande et un second ensemble de tubes guides destiné à recevoir la grappe absorbante de variation de spectre. La demande de brevet 82-20543 décrit un dispositif comportant une première tige de commande tubulaire à la partie inférieure de laquelle est 20 fixée la barre de commande et une seconde tige de commande disposée coaxialement à la première à l'intérieur de celle-ci à la partie inférieure de laquelle est fixée la grappe absorbante de variation de spectre. La première tige de commande comporte sur sa surface externe des cannelures permettant son déplacement pas à pas par un dispositif classique 25 à cliquets Cette tige de commande se déplace à l'intérieur d'une enceinte étanche verticale de grande hauteur fixée sur le couvercle de la cuve et en communication avec le volume interne de cette cuve Les mécanismes à cliquets sont fixés sur cette enceinte En fin de mouvement vers le haut, la première tige de commande peut se déplacer de quelques pas supplémentaires 30 au-delà de sa position correspondant à l'extraction maximum de la barre de commande Cette surcourse haute de la première tige de commande permet de mettre en position d'ouverture des doigts d'accrochage de la-seconde tige de commande sur la première. La seconde tige de commande comporte une partie élargie munie de 35 segments d'étanchéité constituant un piston à l'intérieur de la première tige de commande dont la surface interne constitue le cylindre correspondant. Les segments d'étanchéité associés au piston sont donc d'un diamètre extérieur identique au diamètre intérieur de la première tige de commande de façon à réaliser l'étanchéité entre le piston et le cylindre Une vanne d'échappement est disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche, l'ouverture de cette vanne créant une dépression dans la partie supérieure du volume interne de la première tige de commande, au-dessus du piston de la 5 seconde tige de commande L'ouverture de cette vanne, à la fin de la première phase du cycle de fonctionnement du réacteur, la première tige de commande étant en position de surcourse haute, permet d'extraire la grappe de crayons absorbants de variation de spectre et de la mettre en position haute à l'intérieur de la première tige de commande Dans cette position, on 10 peut réaliser l'accrochage de la seconde tige de commande sur la première grâce aux doigts pivotants portés par la première tige de commande. Pendant la seconde phase du cycle de fonctionnement du réacteur, les deux tiges de commande sont solidarisées et la grappe absorbante de variation de spectre suit les déplacements de la barre de commande Cependant 15 dans cette seconde phase du cycle, les barres de commande restent pratiquement, toujours en position extraite. Un tel dispositif qui est d'une grande simplicité et qui ne nécessite pas de modifications de la structure du réacteur présente cependant l'inconvénient de maintenir un contact frottant entre les segments d'étan20 chéité du piston constitué par la seconde tige de commande et la surface intérieure de la première tige de commande, à chacun des déplacements de la barre de commande au cours de la première phase du cycle de fonctionnement du réacteur La grappe absorbante de variation de spectre et la seconde tige de commande sont en effet immobiles pendant toute cette phase alors 25 que la première tige et la barre de commande sont déplacées de façon très fréquente principalement dans une zone localisée. Bien qu'on utilise le piston de la seconde tige de commande uniquement en fin de première phase et pendant une durée extrêmement courte, les segments d'étanchéité de ce piston risquent d'être uses et détériorés 30 par les frottements sur la surface intérieure de la première tige de commande. En outre, au cours des déplacements vers le haut de la première tige de commande, la seconde tige risque d'être entrainée puisque les segments d'étanchéité sont en contact permanent avec la surface intérieure de 35 cette première tige de commande. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de manoeuvre d'une grappe de crayons absorbant les neutrons dans un réacteur nucléaire à eau sous pression à variation de spectre comportant des assembla- ges combustibles dans une partie desquels d'une part un premier ensemble de tubes guides verticaux permet le déplacement contr 8 ôlé de barres de commande du réacteur et d'autre part un second ensemble de tubes guides verticaux permet l'introduction de grappes de crayons absorbants les neutrons qui 5 sont soit en position d'insertion maximum dans l'assemblage correspondant soit en position d'extraction complète, au cours des phases de fonctionnement successives du réacteur, chacune des barres de commande étant reliée à sa partie supérieure, à l'intérieur d'une enceinte étanche en communication avec le volume interne de la cuve du réacteur, à une première tige de com10 mande verticale de forme tubulaire et chacune des grappes absorbantes étant reliée à sa partie supérieure à une seconde tige de commande montée coaxialement à l'intérieur de la première tige de commande correspondante, le dispositif de manoeuvre de la grappe absorbante comportant un piston constitué par une partie élargie de la seconde tige de commande mobile dans l'espace 15 cylindrique interne de la première tige de commande et déplaçable en position haute d'extraction de la grappe absorbante, sous l'effet d'une dépression créée dans l'espace interne de la première tige de commande, au-dessus du piston, pour réaliser l'accrochage de la seconde tige de commande sur la première en position de surcourse haute, ce dispositif de manoeuvre permet20 tant d'éviter un frottement générateur d'usure entre le piston et l'espace cylindrique de la première tige de commande pendant les déplacements de la barre de commande et permettant également de supprimer les risques d'entrainement de la seconde tige de commande par la première lors de ses mouvements vers le haut, lorsque la grappe de crayons absorbants est en position 25 d'insertion maximum. Dans ce but, l'espace cylindrique interne de la première tige de commande présente une première zone à un premier diamètre sur la plus grande partie de sa longueur et une seconde zone raccordée à la première par une partie tronconique, à un second diamètre sensiblement inférieur au dia30 mètre de la première zone, sur une faible partie de sa longueur correspondant à la partie basse de la première tige de commande entourant le piston de la seconde tige de commande dans sa position basse, lorsque la première tige de commande vient en position de surcourse haute, et le piston comporte à sa périphérie au moins un segment d'étanchéité annu35 laire, expansible radialement dont le diamètre à l'état non contraint est sensiblement inférieur au diamètre de la première zone de l'espace cylindrique et peu différent du diamètre de la seconde zone et dont l'expansion radiale lors de la mise en dépression de l'espace interne de la première tige de commande et le déplacement vers le haut du piston à partir de la seconde zone de cet espace interne est suffisante pour que le segment d'étanchéité vienne en contact frottant avec la surface interne de la première tige de commande dans sa première zone. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un dispositif de manoeuvre d'une grappe de crayons fertiles dans un réacteur nucléaire à variation de spectre refroidi par de l'eau sous pression. La figure la est une vue en coupe par un plan vertical de symétrie de la partie inférieure des deux tiges de commande d'un dispositif de manoeuvre suivant l'invention. La figure lb est une vue en coupe par un plan de symétrie vertical de la partie supérieure des tiges de manoeuvre et de l'enceinte étan15 che. Les figures 2 a, 2 b et 2 c sont des vues en perspective des zones de jonction de segments d'étanchéité à expansion radiale suivant trois formes de réalisation classiques. La figure 3 a est une coupe partielle d'un piston de manoeuvre 20 d'un dispositif suivant l'invention muni de segments d'étanchéité suivant un premier mode de réalisation et représentés en position dans la zone à grand diamètre de la première tige de commande. La figure 3 b est une vue identique à la figure 3 a montrant le piston en position dans la zone à diamètre réduit de la première tige de com25 mande. La figure 3 c est une vue de dessus du segment d'étanchéité suivant A de la figure 3 a. La figure 4 a est une coupe partielle d'un piston comportant un segment d'étanchéité suivant un deuxième mode de réalisation et représenté 30 en position dans la partie à grand diamètre de la première tige de commande. La figure 4 b est une vue en coupe partielle du piston d'étanchéité représenté à la figure 4 a en position dans la partie à diamètre réduit de la première tige de manoeuvre. La figure 4 c est une vue de dessus suivant B du segment d'étanchéité du piston représenté aux figures 4 a et 4 b. La figure 5 a est une vue en coupe par un plan vertical d'une partie d'un piston d'un dispositif de manoeuvre suivant l'invention comportant un segment d'étanchéité suivant un troisième mode de réalisation. La figure 5 b est une vue de dessus suivant C de la figure 5 a, du segment d'étanchéité. La figure 5 c est une demi-coupe partielle d'un piston d'un dispo5 sitif de manoeuvre suivant l'invention comportant un segment d'étanchéité suivant une variante du troisième mode de réalisation. La figure 5 d est un graphique donnant la répartition des forces dans les éléments du segment d'étanchéité représenté aux figures 5 a et 5 b, en fonction de la déformation radiale du segment d'étanchéité. La figure 6 a est une vue en coupe partielle d'un piston d'un dispositif de manoeuvre suivant l'invention comportant des segments d'étanchéité suivant un quatrième mode de réalisation représenté en position dans la partie à grand diamètre de la première tige de commande. La figure 6 b est une vue en coupe du piston représenté à la figuI 5 re 6 a en position dans la partie à diamètre réduit de la première tige de commande. La figure 7 a est une demi-vue en coupe par un plan vertical d'une partie d'un piston d'un dispositif de manoeuvre suivant l'invention comportant un segment d'étanchéité suivant un cinquième mode de réalisation, en 20 position dans la partie à grand diamètre de la première tige de commande. La figure 7 b est une demi-coupe du piston représenté à la figure 7 a en position dans la partie à diamètre réduit de la première tige de commande. Sur la figure la on voit la partie inférieure de la première tige 25 de commande 2 disposée à l'intérieur d'une enceinte étanche 1 solidaire du couvercle de la cuve du réacteur nucléaire non représenté et en communication avec le volume interne de cette cuve. La seconde tige de commande 3 est disposée à l'intérieur de la tige de commande tubulaire 2 coaxialement par rapport à celle-ci et par rap30 port à l'enceinte 1 comme il est visible sur les figures la et lb. La tige de commande 2 est reliée à son extrémité inférieure au pommeau 4 de la barre de commande par l'intermédiaire d'un dispositif 5 cependant que la seconde tige de commande 3 est reliée au pommeau 6 de la grappe de crayons fertiles par l'intermédiaire d'un dispositif 7 Les dispo35 sitifs de fixation 5 et 7 ont été décrits dans la demande de brevet 82-20543. La tige de commande tubulaire 2 comporte une zone 10 à diamètre réduit de très faible longueur par rapport à la longueur totale de la tige de commande 2 Cette partie I O à diamètre réduit est séparée de la partie de l'espace cylindrique interne de la première tige de commande située audessus d'elle par une surface tronconique 10 a Cette zone 10 à diamètre réduit a une longueur voisine de 15 cm alors que la tige de commande 2 a une 5 longueur supérieure à quatre mètres Cette zone 10 est située dans la partie inférieure de la tige de commande 2 dont la surface externe est usinée pour la réalisation de cannelures annulaires successives 12 également espacées sur cette tige de commande; De façon ciassique, l'enceinte étanche 1 porte un ensemble élec10 tromagnétique 14 comportant trois bobinages et deux ensembles de cliquets et 16 destines à coopérer par leur denture avec les cannelures de la première tige de commande pour le déplacement de celle-ci dans la direction verticale. A sa partie supérieure, la première tige de commande 2 porte des 15 doigts pivotants 18 pour l'accrochage de la seconde tige de commande 3 Une chemise 19 permet d'actionner ces doigts pivotants pour leur ouverture Iorsque la tige de commande 2 vient en position de surcourse haute à l'intérieur de l'enceinte étanche 1 La chemise 19 vient alors en appui sur un épaulement 20 à la partie supérieure de cette enceinte étanche pour son 20 actionnement et la manoeuvre d'ouverture des doigts 18. La seconde tige de commande 3 comporte une partie élargie 22 portant des segments d'étanchéité 23 et constituant un piston pour l'extraction par déplacement vers le haut de la grappe de crayons fertiles fixée à la partie inférieure de la seconde tige de commande 3. L'enceinte étanche est reliée à sa partie supérieure à un circuit de décompression 24 comportant une vanne de manoeuvre 25. Sur les figures la et lb, les tiges de commande 2 et 3 ont été représentées dans leur position basse, la seconde tige de commande 3 restant dans cette position basse pendant toute la première phase du cycle de fonc30 tionnement du réacteur En fin de première phase du cycle du réacteur, toutes les tiges 2 reliées à des barres de commande dans le réacteur sont amenées en position haute dans les enceintes étanches 1 correspondantes A la fin de ce mouvement vers le haut de la tige de commande 2, la chemise 19 vient en appui sur l'épaulement 20 et la partie supérieure de la tige de 35 commande 2 au-dessus de la chemise 19 vient s'engager dans le canal supérieur 27 de l'enceinte étanche Dans cette position, le circuit de décompression 24 est en communication directe avec l'espace cylindrique interne de la tige de commande 2 Les cannelures de la tige de commande 2 sont pré- vues de façon qu'il est encore possible de faire parcourir à la tige de commande 2 une légère surcourse vers le haut d'une amplitude de quelques pas. Au cours de cette surcourse haute de la tige de commande 2, la chemise 19 actionne les doigts 18 dans le sens de l'ouverture La position de la zone 5 à diamètre réduit 10 de la tige de commande 2 est choisie de façon que cette zone à diamètre réduit vienne en position autour du piston 22 de la tige de commande 3 qui est toujours en position basse, pendant la surcourse haute de la tige de commande 2 Les segments 23 qui sont des segments à expansion radiale dont le diamètre à l'état non contraint est voisin du diamè10 tre intérieur de la zone 10 de la tige de commande 2 assurent alors une isolation entre la partie de l'espace cylindrique interne de la tige de commande 2 située au-dessus du piston 22 et la partie de cet espace cylindrique interne située au-dessous du piston 22. Le dispositif de manoeuvre est alors prêt pour la remontée de la 15 tige de commande 3 et de la grappe de crayons fertiles Pour celà, on ouvre la vanne 25 qui crée une dépression importante dans le canal 27 et dans l'espace cylindrique interne de la tige de commande 2 au-dessus du piston 22 Cette dépression ne se produit pas en-dessous du piston 22 puisque les segments 23 assurent une étanchéité ou au moins une perte de charge impor20 tante dans l'espace cylindrique interne de la tige de commande 2. La différence de pression de part et d'autre du piston 22 provoque la remontée de la tige de commande 3 à l'intérieur de la tige de commande 2, les segments 23 ayant une expansion radiale suffisante pour leur permettre de s'appliquer sur la surface interne de l'espace cylindrique de la 25 tige de commande 2, lorsqu'ils quittent la zone 10 à diamètre réduit après que l'étanchéité ait été amorcée par introduction de ces joints dans la zone à diamètre réduit. Nous verrons dans la suite de la description comment peuvent être réalisés ces segments 23 pour assurer à la fois une étanchéité dans la zone 30 à diamètre réduit et dans la zone à grand diamètre de l'espace interne de la tige de commande 2. La tige de commande 3 remonte à l'intérieur de la tige de commande 2 jusqu'au moment o une butée permet de l'arrêter de façon qu'une rainure d'accrochage des doigts 18 usinée sur la tige de commande 3 soit en posi35 tion en face des doigts 18 Un léger mouvement de descente de la tige de commande 2 permet alors de refermer les doigts et de rendre solidaires les tiges 2 et 3. Pendant les mouvements de la barre de commande solidaire de la tige de commande 2, lorsque la seconde tige de commande 3 est en position basse comme représenté aux figures la et lb, le piston 22 et les joints 23 restent au niveau de la zone à grand diamètre de l'espace interne de la tige de commande 2 Le jeu entre les segments 23 et la surface interne de la 5 tige de commande 2 permet de réaliser les mouvements de la barre de commande sans aucun frottement entre les segments 23 et la surface interne de la tige de commande 2 Ce jeu est du même ordre de grandeur que la différence entre le diamètre de la partie à grand diamètre ou partie courante de l'espace interne de la tige de commande 2 et le diamètre interne de la zone à 10 diamètre réduit 10 Ce jeu ou cette différence de diamètre peut être compris entre quelques dixièmes de millimètre et trois millimètres et de préférence entre 5/10 de mm et 3 mm. Le diamètre des segments 23 à l'état non contraint peut être très légèrement supérieur au diamètre de la zone 10, l'introduction de ces 15 joints 23 dans la zone 10 en fin de mouvement vers le haut de la tige de commande 2 se faisant alors avec un léger frottement et un léger rétreint des segments 23 qui assurent alors une très bonne étanchéité de part et d'autre du piston 22. Ces segments 23 peuvent également avoir un diamètre très légère20 ment inférieur au diamètre de la zone 10 et la différence de pression de part et d'autre du piston 22 sera alors assurée par la perte de charge importante dans l'espace entre les segments 23 et la surface interne de la zone 10. Dans tous les cas l'expansion radiale des joints par différence 25 de pression aura pu être amorcée par passage du piston 22 dans la zone 10. Les mouvements de la barre de commande se feront sans usure des segments 23 et sans entrainement de la tige de commande 3 par la tige de commande 2. Au-dessus du segment supérieur 23 b, est disposée à la périphérie du piston 22, une pièce d'usure 29 qui protège les segments 23 contre les 30 chocs radiaux. On va maintenant décrire, en se référant aux figures 2 à 7, des joints à expansion radiale utilisables pour assurer l'étanchéité d'un piston d'un dispositif de manoeuvre suivant l'invention. Sur les figures 2 a, 2 b et 2 c, on voit trois types de coupe réali35 sée de façon classique sur des segments à expansion radiale constitués par un anneau de section carrée ou rectangulaire non fermé possédant une certaine élasticité Lorsque le segment est à l'état non contraint, les deux bords de la coupe ne sont pas jointifs. Un segment comportant un anneau unique ayant une coupe 30 à bord droit comme représentée sur la figure 2 a donne une fuite importante La coupe 31 représentée sur la figure 2 b qui est à recouvrement donne une fuite moins importante et enfin celle représentée sur la figure 2 c donne une fui5 te très faible mais la réalisation de tels joints 32 est beaucoup plus difficile. Des joints de types représentés sur les figures 2 a, 2 b et 2 c peuvent être utilisés pour constituer les joints à expansion radiale 23 associés à un piston 22 d'un dispositif de manoeuvre suivant l'invention. Sur les figures 3 a, 3 b et 3 c, on voit un mode de réalisation d'un piston 22 suivant l'invention, ce piston comportant une gorge annulaire 34 dans laquelle est introduit un segment complexe 35 constitué par un ensemble de deux segments 35 a et 35 b du type représenté sur la figure 2 b comportant des coupes 36 a et 36 b à recouvrement disposées à 180 l'une de l'autre 15 comme il est visible sur la figure 3 c, les deux segments 35 a et 35 b étant disposés coaxialement et en vis-à-vis Le diamètre extérieur à l'état non contraint du segment 35 b est sensiblement égal au diamètre intérieur du segment 35 a à l'état non contraint. Un pion 37 permet de maintenir les deux segments 35 dans une posi20 tion angulaire relative constante Un ressort 38 est disposé entre la surface inférieure de la gorge annulaire 34 et la surface inférieure du segment 35 de façon à appliquer ce segment 35 contre la surface supérieure de la gorge 34. On peut remarquer que lorsque le piston 22 est en position à l'in25 térieur de la partie 10 à diamètre réduit de la tige 2, comme représenté sur la figure 3 b, les segments 35 sont en contact avec la surface intérieure de cette zone 10, leur diamètre à l'état non contraint étant très légèrement supérieur au diamètre intérieur de la zone 10 Si une dépression est appliquée au-dessus du piston 22 dans sa position 3 b, la différence de pres30 sion s'appliquera à la fois sur la surface inférieure du segment 35 et sur la surface intérieure cylindrique de ce joint de façon que d'une part le segment 35 soit appliqué contre la surface supérieure de la gorge annulaire 34 et que d'autre part ce segment 35 subisse une expansion radiale qui se poursuit lors de la remontée du piston 22 dans la zone à grand diamètre, 35 par écartement des lèvres des coupes 36 a et 36 b des joints 35, jusqu'au moment o la surface cylindrique externe du segment 35 vient en contact avec la surface interne de la tige de commande 2 La disposition à 180 des deux sections 36 permet de limiter considérablement la fuite entre l'intérieur Il et l'extérieur du segment 35. Le piston 22 comporte également, au-dessus des segments 35, un anneau de protection 39 d'un diamètre compris entre le diamètre extérieur des segments 35 et le diamètre de l'espace intérieur de la tige de commande en dehors de la zone 10 Cet anneau 39 permet d'éviter tout contact entre le segment 35 et la surface intérieure de la tige de commande 2 lors des déplacements de cette tige pour la manoeuvre des barres de commande, un léger déséquilibre axial pouvant intervenir pendant ces déplacements C'est alors l'anneau de protection 39 qui vient en contact avec la surface intérieure 10 de la tige de commande 2 et qui permet le recentrage relatif des tiges de commande 2 et 3, sans contact avec les segments 35. Le ressort 38 de maintien des segments 35 contre la surface supérieure de la gorge annulaire 34 n'est pas indispensable puisque lors de l'introduction du piston 22 dans la zone à diamètre réduit 10 par mouvement 15 relatif des tiges de commande 2 et 3, ces segments sont entraînés par frottement contre la partie supérieure de la gorge 34, si leur diamètre à l'état non contraint est un peu supérieur au diamètre de la zone 10 En revanche, si leur diamètre était un peu inférieur au diamètre de la zone 10, le ressort 38 serait indispensable pour éviter une fuite entre la surface 20 supérieure des segments 35 et la surface supérieure de la gorge 34. Sur les figures 4 a, 4 b et 4 c, on voit un second type de segment d'étanchéité d'un piston 22 pratiquement identique au piston représenté sur les figures 3. Le segment d'étanchéité 45 est constitué par trois segments élé25 mentaires 45 a, 45 b et 45 c qui sont tous des segments à coupe droitetelle que représentée sur la figure 2 a. Le segment 45 a a un diamètre extérieur à l'état non contraint sensiblement identique au diamètre intérieure des segments 45 b et 45 c qui sont identiques et disposés l'un au-dessus de l'autre La hauteur du segment 45 a 30 est égale au double de la hauteur des segments 45 b et 45 c. Comme il est visible sur la figure 4 c, les coupes droites 46 a, 46 b et 46 c des segments 45 a, 45 b et 45 c respectivement sont disposées à 1200 les unes des autres si l'on considère une rotation autour de l'axe du joint 45. Comme dans le cas du premier mode de réalisation décrit en se référant aux figures 3, un ressort 48 permet de maintenir le segment 45 contre la surface supérieure de la gorge 44 ménagée dans le piston 22 et un anneau de protection 49 est disposé au-dessus du joint 45. Sur les figures 5 a et 5 b est représenté un segment d'étanchéité disposé à l'intérieur d'une gorge annulaire 54 usinée dans un piston 22 d'un dispositif de manoeuvre-suivant l'invention. Le segment 55 est constitué par un segment interne 55 a à expan5 sion radiale et un segment 55 b externe également à expansion radiale. Le segment interne 55 a est constitué de trois portions toriques se raccordant suivant des coupes 56 à recouvrement comme représenté sur la figure 2 b. Le segment externe 55 b est également constitué de trois portions 10 toriques à section rectangulaire se raccordant suivant des coupes 57 à recouvrement telles que représentées sur la figure 2 b. Les trois coupes 56 et les trois coupes 57 disposées à 120 sur les segments 55 a et 55 b respectivement sont elles-mêmes disposées à 60 les unes des autres si l'on considère une rotation autour de l'axe du joint. Un ressort cylindrique ondulé interne 58 permet d'exercer des forces dirigées vers l'extérieur sur les trois portions du segment intérieur 55 a cependant qu'un ressort externe 59 permet d'exercer des forces dirigées vers l'intérieur sur les trois portions du segment 55 b. Le ressort 59 est disposé à l'intérieur d'une gorge 60 ménagée 20 sur la surface extérieure cylindrique du joint externe 55 b. Lorsque le piston 22 est introduit dans la zone 10 à diamètre réduit, le ressort interne 58 est comprimé et le ressort externe légèrement précontraint se détend Lors de l'établissement d'une différence de pression de part et d'autre du piston 22 et de la remontée de la tige 3, le res25 sort interne 58 se détend et le ressort externe se dilate. On a représenté (courbe A) la force exercée vers l'extérieur par le ressort interne 58 et (courbe B), la force exercée vers l'intérieur par le ressort externe 59, en fonction de la déformation radiale R du segment 55 La courbe C correspond à la force résultante s'exerçant dans le segment 30 d'étanchéité 55. Le point I est relatif au segment 55 dans son état de rétraction maximum à l'intérieur de la zone 10 de la tige de commande 2, le point E, à l'état normal du ressort sans contrainte externe et le point F, à l'état d'expansion radiale maximum du segment sous l'effet de la pression, 'lorsque 35 ce segment est dans la zone à diamètre élargie de la tige de commande 2. Les ressorts 58 et 59 sont choisis de façon que leurs courbes caractéristiques se coupent en N dont l'abscisse correspond au R du segment d'étanchéité à l'état normal Le segment est ainsi dans un état de contrain- te nulle. L'équilibrage des deux ressorts permet donc de régler de façon très précise le diamètre à l'état normal du segment cependant que les choix des caractéristiques des deux ressorts peuvent permettre de régler de façon 5 précise l'expansion radiale du segment en fonction de la différence de pression de part et d'autre de ce segment. Sur la figure 5 c, on a représenté une variante du segment 55 représenté aux figures 5 a et 5 b o les portions toriques externes 55 b du segment 55 comportent deux gorges 60 a et 60 b à leurs parties inférieure et su10 périeure respectivement dans lesquelles sont disposés deux ressorts externes 59 a et 59 b respectivement pour le maintien de ces portions de tore constituant le segment externe 55 b. Sur les figures 6 a et 6 b on a représenté une variante de réalisation du piston 22 qui est assemblé par vissage d'une partie filetée 62 dans 15 une partie élargie et taraudée intérieurement de la tige 3 Le corps du piston 22 comporte une portée tronconique 22 a séparant une partie supérieure à grand diamètre du piston 22 d'une partie cylindrique inférieure 22 b à plus faible diamètre Sur la partie inférieure 22 b du piston 22 est enfilée à frottement doux une bague d'actionnement 63 comportant une portée tronconi20 que 63 a Un segment torique 64 est intercalé entre les surfaces tronconiques 22 a et 63 a, ce segment 64 comportant sur sa surface interne deux portées tronconiques correspondantes en contact avec les surfaces tronconiques 22 a et 63 a. Sur la partie inférieure 22 b du cylindre 22 est également enfilée 25 à frottement doux une bague d'actionnement 66 comportant une surface tronconique 66 a sur sa surface externe Un ressort 70 permet de maintenir un certain écartement entre les bagues 63 et 66. Un segment 68 pratiquement identique au segment 64 est en appui par l'une de ses surfaces d'appui tronconiques avec la surface 66 a et par 30 son autre surface d'appui tronconique sur la surface d'appui 67 a d'une bague d'actionnement 67 également enfilée sur la partie inférieure cylindrique 22 b du piston 22 Cette bague 67 comporte un premier alésage 67 b et un second alésage 67 c dont les diamètres sont différents et correspondent aux diamètres des deux zones successives 22 b et 22 c du piston 22 L'usinage des 35 surfaces 67 b et 67 c et du piston 22 dans les zones 22 b et 22 c est tel que la bague 67 puisse glisser sur le piston et qu'une bonne étanchéité soit assurée entre l'alésage 67 c et la partie 22 c du piston 22 Entre l'alésage 67 b, les alésages des bagues 63 et 66 d'une part et la partie 22 b du piston d'autre part, le fluide remplissant l'enceinte 1 peut en revanche circuler et s'équilibrer en pression Pour celà, on peut usiner des rainures longitudinales sur la partie 22 b du piston 22. Les segments 64 et 68 sont des segments à expansion radiale dont 5 le diamètre à l'état non contraint est un peu supérieur au diamètre intérieur de la zone 10 de la tige de commande 2. Lorsque le -piston 22 est amené en coincidence avec la zone 10, comme représenté sur la figure 6 b, la mise en contact des surfaces externes des segments 64 et 68 avec la surface interne de la zone 10 se traduit par 10 un léger déplacement des bagues d'actionnement 63 et 66 par rapport à la bague 67. Une différence de pression est créée de part et d'autre des segments 64 et 68, et lors du déplacement vers le haut du piston 22, cette différence de pression agit sur une section circulaire comprise entre l'alésa15 ge 67 c et le diamètre de la zone 10 pour réaliser, par l'intermédiaire de la portée tronconique 67 a, l'expansion du segment 68, le déplacement vers le haut de la bague d'actionnement 66 et de la bague d'actionnement 63 par l'intermédiaire du ressort 70, ce qui entraine l'expansion du segment 64. Cette solution a l'avantage d'augmenter l'effort qui s'exerce sur 20 le piston lors de la remontée en augmentant la section d'application de la pression grâce à l'utilisation d'une bague d'actionnement à portée tronconique On a également une possibilité de réglage supplémentaire en adaptant l'angle de la partie tronconique d'actionnement de la bague. Sur les figures 7 a et 7 b, on voit un mode de réalisation diffé25 rent et très simplifié d'un segment d'étanchéité d'un piston 22 utilisé dans un dispositif de manoeuvre suivant l'invention. Ce segment d'étanchéité est constitué par un joint élastique profilé disposé dans une gorge 74 dont la section méridienne 73 profilée en forme de U ou de V comporte deux branches 73 a et 73 b dont l'écartement peut 30 varier par déformation élastique du joint La partie ouverte du joint est dirigée vers la zone o la pression est la plus élevée lors de la manoeuvre de la grappe absorbante, c'est-à-dire vers le bas. Cette déformation élastique peut par exemple être obtenue lorsque le piston 22 vient dans la zone à diamètre réduit 10 comme il est visible 35 sur la figure 7 b Les branches 73 a et 73 b sont alors ramenées l'une vers l'autre si le diamètre extérieur du segment est un peu supérieur au diamètre intérieur de la zone 10. Lorsqu'on établit une différence de pression de part et d'autre du segment 73, les forces qui s'exercent à l'intérieur de ce segment provoquent un écartement accru des branches 73 a et 73 b si bien que la branche 73 a peut venir en contact avec la surface intérieure de la partie à grand diamètre de la tige de commande 2, lorsque le piston 22 remonte à l'inté5 rieur de la tige 2 sous l'effet de la différence de pression. Les segments utilisés dans le dispositif suivant l'invention peuvent être réalisés en des matériaux divers, par exemple en carbone, en graphite, en alliage de cobalt ou à haute teneur en nickel résistant à l'usure, en fonte à segments chromisés ou ayant subi un chromage dur ou encore 10 en acier élastique chromisé ou ayant subi un traitement de chromage dur ou de nickelage chimique. Les principaux avantages de l'invention tels qu'ils apparaissent dans la description donnée ci-dessus sont de permettre une mise en contact des segments d'étanchéité du piston d'actionnement de la seconde tige de 15 commande avec la surface interne de la première tige de commande, uniquement au moment de la mise en service du dispositif de manoeuvre pour la remontée de la grappe en matériau absorbant En particulier, on évite une usure intempestive de ces segments d'étanchéité et des risques de remontée de la seconde tige de commande dans la première, pendant le déplacement des 20 barres de commande du réacteur L'amorçage de l'étanchéité des segments est réalisé automatiquement puisque les positions relatives de la première et de la seconde tiges de commande sont parfaitement déterminées au moment o l'on commande la remontée des grappes absorbantes La position de surcourse haute de la première tige de commande est en effet parfaitement déterminée 25 ainsi que la position basse de la seconde tige de commande, lorsque les grappes absorbantes sont totalement insérées -La position du piston d'actionnement et de ses segments d'étanchéité dans la zone à diamètre réduit de la première tige de commande peut ainsi être obtenue de façon tout-àfait sûre. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits mais elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que les pistons d'actionnement qui ont été décrits ne comportent généralement qu'un segment d'étanchéité mais qu'il est possible d'associer plusieurs segments d'étanchéité disposés les uns au- dessus des 35 autres On utilisera par exemple deux segments d'étanchéité qui permettent un bon centrage du piston dans l'espace cylindrique interne de la première tige de commande. On peut également imaginer d'autres formes de segments à expan- sion radiale que ceux qui ont été décrits. On peut utiliser une zone de diamètre réduit occupant toute la partie basse de la première tige de commande ou au contraire une zone occupant une longueur qui n'est que très peu supérieure à la longueur du piston d'actionnement ( 10 à 15 cm). Enfin, le dispositif de manoeuvre suivant l'invention s'applique dans tous les cas o un réacteur à variation de spectre comporte des grappes absorbantes et des barres de commande introduites dans les mêmes assemblages. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manoeuvre d'une grappe de crayons absorbants les neutrons dans un réacteur nucléaire à eau sous pression à variation de spectre comportant des assemblages combustibles dans une partie desquels 5 d'une part un premier ensemble de tubes guides verticaux permet le déplacement contrôlé de barres de commande du réacteur et d'autre part un second ensemble de tubes-guides verticaux permet l'introduction de grappes de crayons absorbant les neutrons qui sont soit en position d'insertion maximum dans l'assemblage correspondant, soit en position d'extraction complète 10 au cours des phases de fonctionnement successives du réacteur, chacune des barres de commande étant reliée à sa partie supérieure à l'intérieur d'une enceinte étanche ( 1) en communication avec le volume interne de la cuve du réacteur, à une première tige de commande verticale ( 2) de forme tubulaire et chacune des grappes absorbantes étant reliée à sa partie supérieure à 15 une seconde tige de commande ( 3) montée coaxialement à l'intérieur de la première tige correspondante ( 2), le dispositif de manoeuvre de la grappe absorbante comportant un piston ( 22) constitué par une partie élargie de la seconde tige de commande ( 3) mobile dans l'espace cylindrique interne de la première tige de commande ( 2) et déplagable en position haute d'extraction 20 de la grappe absorbante, sous l'effet d'une dépression créée dans l'espace interne de la première tige de compmande, au-dessus du piston ( 22) pour réaliser l'accrochage de la seconde tige de commande ( 3) sur la première ( 2) en position de surcourse haute, caractérisé par le fait que l'espace cylindrique interne de la première 25 tige de commande ( 2) présente une première zone à premier diamètre sur la plus grande partie de sa longueur et une seconde zone ( 10) raccordée à la première par une partie tronconique ( 10 a) à un second diamètre est sensiblement inférieur au diamètre de la première zone, sur une faible partie de sa longueur, correspondant à la partie basse de la première tige de commande 30 ( 2) entourant le piston ( 22) de la seconde tige de commande ( 3) dans sa position basse, lorsque la première tige de commande ( 2) vient en position de surcourse haute, et que le piston ( 22) comporte à sa périphérie au moins un segment d'étanchéité annulaire ( 23), expansible radialement dont le diamètre à l'état non 35 contraint est sensiblement inférieur au diamètre de la première zone de l'espace cylindrique et peu différent du diamètre de la seconde zone ( 10) et dont l'expansion radiale, lors de la mise en dépression de l'espace interne de la première tige de commande ( 2) et le déplacement vers le haut du piston ( 22) à partir de la seconde zone de cet espace interne est suffisante pour que le segment d'étanchéité ( 23) vienne en contact frottant avec la surface interne de la première tige de commande ( 2) dans sa première zone. 2. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston ( 22) comporte au moins un segment d'étanchéité expansible radialement disposé autour d'une partie du piston ( 22) constituée de deux sections successives ( 22 b et 22 c) à diamètre différents dans la direction axiale, comportant une bague d'actionnement ( 67) montée glissante sur le piston 22 ayant deux alésages successifs ( 67 b et 67 c) cor10 respondant aux sections ( 22 b et 22 c) du piston ( 22) respectivement, la section inférieure ( 22 c) du piston et l'alésage ( 67 c) correspondant de la bague ( 67) étant en contact étanche et ayant un diamètre inférieur à celui de la section supérieure ( 22 b) et de l'alésage correspondant ( 67 b) qui sont montés l'un sur l'autre de façon non étanche et la partie supérieure de la 15 bague d'actionnement ( 67) comportant une partie tronconique ( 67 a) pour un anneau ( 68) expansible radialement également en appui sur une seconde partie tronconique ( 66 a) opposée à la partie tronconique ( 67 a) de la bague ( 67). 3. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la seconde portée tronconique ( 66 a) est usinée sur une seconde bague d'actionnement ( 66) montée glissante de façon non étanche sur la partie ( 22 b) du piston et en appui, par l'intermédiaire d'un ressort ( 70), d'une bague ( 63) montée sur la partie ( 22 b) du piston ( 22) de façon glissante et non étanche et d'un anneau expansible ( 64) en appui sur 25 la bague ( 63) par une portée tronconique ( 63 a), sur une portée tronconique ( 22 a) usinée sur le piston ( 22) et limitant la section ( 22 b) vers le haut. 4. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le segment d'étanchéité annulaire expansible radialement est constitué par au moins un anneau de section rectangulaire in30 terrompu par une coupe de faible largeur ( 30, 31, 32). 5. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le segment d'étanchéité expansible radialement est constitué par un ensemble de deux anneaux à section rectangulaire ( 35 a, 35 b) interrompus par des coupes ( 36 a et 36 b) disposés coaxialement et l'un 35 à l'intérieur de l'autre de façon que les coupes ( 36 a et 36 b) soient disposées approximativement à 180 , si l'on considère une rotation autour de l'axe commun aux deux anneaux. 6. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le segment d'étanchéité expansible radialement est constitué par trois anneaux ( 45 a, 45 b et 45 c) interrompus par des coupes ( 46 a, 46 b et 46 c) respectivement, disposés coaxialement, deux des an5 neaux ( 45 b et 45 c) étant superposés et le troisième anneau ( 45 a) étant disposé à l'intérieur des deux autres sur toute leur hauteur, les coupes ( 46 a, 46 b et 46 c) étant disposées à 120 , si l'on considère une rotation autour de l'axe commun aux trois anneaux. 7.-Dispositif de manoeuvre suivant l'une quelconque des revendica10 tions 5 et 6, caractérisé par le fait que le segment d'étanchéité est disposé à l'intérieur d'une gorge ( 34, 44) usinée dans le piston ( 22) et coaxiale à ce piston et qu'un ressort ( 38, 48) est intercalé entre la face inférieure de la gorge ( 34, 44) et la partie inférieure du joint d'étanchéité ( 35, 45). 15 8 Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le segment d'étanchéité expansible radialement est constitué par deux anneaux ( 55 a et 55 b) disposés coaxialement l'un à l'intérieur de l'autre, chacun des anneaux étant lui-même constitué d'au moins trois portions annulaires identiques séparées par des coupes ( 56) de 20 faible longueur et maintenues jointives par un ensemble de deux ressorts annulaires ( 58, 59), l'un de ces ressorts ( 58) étant disposé à l'intérieur de l'anneau interne ( 55 a) et exerçant des forces dirigées vers l'extérieur de cet anneau, et l'autre ressort ( 59) étant disposé contre la surface extérieure de l'anneau externe ( 55 b) et exerçant des forces dirigées vers l'in25 térieur de cet anneau ( 55 b), les coupes ( 56) de l'anneau intérieur et les coupes ( 57) de l'anneau extérieur étant disposées à des distances angulaires constantes, si l'on considère une rotation autour de l'axe commun aux anneaux. 9. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le segment expansible dans la direction radiale est constitué par un anneau torique profilé dont la section méridienne a une forme de U ou de V ayant deux branches élastiques pouvant s'écarter ou se rapprocher sous l'effet de contraintes externes et disposé avec l'extrémité de ses branches ( 73 a et 73 b) dirigées vers le bas dans une gorge ( 74) 35 du piston ( 22). 10. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le segment d'étanchéité expansible radialement est en un matériau appartenant au groupe suivant: carbone, graphite, allia- ge de cobalt, alliage de nickel, fonte à segment chromisée, fonte à segments chromée dur, acier élastique chromisé, acier élastique chromé dur et acier élastique nickelé chimiquement. 11. Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston ( 22) comporte à sa partie périphérique un anneau de protection ( 39, 49) rigide et saillant dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre extérieur du segment d'étanchéité à l'état non contraint et inférieur au diamètre de la première zone de l'espace interne de la première tige de commande ( 2). 12 Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la seconde zone ( 10) de l'espace cylindrique interne de Ia tige de commande ( 2) a un diamètre inférieur de cinq dixièmes de millimètre à trois millimètres au diamètre intérieur de la première zone de l'espace interne de la tige ( 2). 13 Dispositif de manoeuvre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la seconde zone ( 10) de l'espace cylindrique interne de la tige de commande ( 2) a une longueur de dix à quinze centimètres.