Brevet FR2576135A1 — publié le 19860718

REACTEUR NUCLEAIRE COMPORTANT UNE BARRE DE COMMANDE AVEC ENTRAÎNEMENT HYDRAULIQUE L'invention concerne un réacteur nucléaire comportant une barre de commande avec un entraînement hydraulique qui comprend un piston dans un cylindre constamment traversé par un fluide hydraulique. Dans de tels entraînements, du type dit "hydraulique simple", le liquide traversant le cylindre peut avoir trois intensités d'écoulement différentes. Dans un premier cas, l'écoulement est suffisant pour maintenir le piston à une position déterminée donnée par les saillants et dépressions présents sur- le piston et/ou sur le cylindre. Par contre, si l'intensité de l'écoulement est augmentée, le piston se déplace dans la direction de l'écoulement, habituellement vers le haut. Dans le cas d'un écoulement diminué par rapport à l'écoulement assurant le maintien, le piston descend dans le cylindre. La longueur du mouvement de montée ou descente peut être imposée par l'intervalle entre les saillants et dépressions. Dans les entraînements particulièrement simples, il n'y a que deux positions extrêmes, une inférieure et une supérieure. La position supérieure est ici la position extrême située en arrière en considérant la direction d'écoulement, c'est-à-dire en aval, cette position étant atteinte hydrauliquement contre une force antagoniste constituée notamment par la force de la pesanteur. Avec de tels entraînements, la mise et le maintien en position extrême supérieure sont problématiques.Pour y parvenir, on pourrait certes faire déplacer le piston contre une butée, toutefois par l'intermédiaire d'un élément amortisseur afin d'éviter les sollicitations du genre choc. L'invention a pour but d'obtenir d'une autre façon une position extrême supérieure définie. Selon l'invention, il est prévu, à l'extrémité aval du cylindre , une ouverture d'arrivée pour du fluide hydraulique arrivant en dérivation, et le cylindre comporte au moins un rétrécissement situé en aval de cette ouverture. Avec la dérivation, le piston accomplit une commande du courant de masse à la position extrême. Lors du mouvement à cette position extrême vers l'aval, le rapport du courant de masse donné par l'interstice entre piston et cylindre au courant de masse de la dérivation est modifié de façon telle que le piston, après être passé devant l'ouverture d'arrivée de la dérivation, saute à une "position de diaphragme" donnée par le rétrécissement, dans laquelle la position définie par-l'effet de diaphragme du rétrécissement et du piston est conservée.Bien entendu, le courant de masse nécessaire pour cette position est donné par le franchissement de l'ouverture d'arrivée par l'écoulement de dérivation. Dans le cas d'un réacteur nucléaire avec enceinte de pression et refroidissement par liquide, l'invention peut être réalisée de manière particulièrement avantageuse si le cylindre est disposé dans l'enceinte de pression du réacteur et reçoit de celle-ci, en dérivation, du fluide de refroidissement du réacteur. Dans ce cas, le cylindre peut être agencé en parallèle d'une pompe principale- de réfrigérant, faisant circuler de manière connue le réfrigérant du réacteur en le faisant passer par un consommateur de chaleur, notamment un générateur de vapeur. La différence de pression à la pompe principale de réfrigérant est alors utilisée comme énergie d'entraînement pour le système hydraulique actionnant la barre de commande. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement à la lecture de l'exemple de réalisation décrit ci-après, à tire d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent - la figure 1, un schéma d'un réacteur nucléaire selon l'invention; et - les figures 2 et 3, des vues partielles montrant des détails de l'invention représentés à une plus grande échelle. Le réacteur nucléaire représenté à titre d'exemple de réalisation est un réacteur à eau sous pression comportant une enceinte de pression 1 enfermant un coeur 2 dans un récipient 3. La puissance développée dans ce récipient contenant le coeur est réglée par des barres de commande verticales 5 comportant de la matière absorbant les neutrons. Ces barres peuvent occuper deux positions. Dans la position inférieure prise sous l'action de la pesanteur, elles ont pratiquement toute leur longueur dans le coeur 2 du réacteur. Dans les autres cas, elles sont sorties du coeur 2 au moyen d'un entraînement hydraulique 6, comme représenté sur la figure 1, jusqu'à ce qu'elles atteignent leur position extrême supérieure.Dans l'exemple de réalisation, seul un entraînement 6 est représenté, bien que les réacteurs à eau sous pression présentent habituellement une pluralité de tels entraînements, de dix à cinquante, ou même davantage. Le coeur 2 du réacteur est refroidi par de l'eau sous pression qu'une pompe de refroidissement principale 8 fait passer par une chambre annulaire 9 entre l'enceinte de pression 1 du réacteur et le récipient 3 du coeur, vers le côté inférieur du coeur. L'eau franchit le coeur 2 du réacteur en s'échauffant et parvient ensuite- dans la veine chaude 10 d'un circuit 12 de refroidissement du réacteur, dans lequel l'enceinte de pression 1 du réacteur est reliée en série à un générateur de vapeur 13 et à la pompe 8 agencée dans ce que l'on appelle la veine froide 14 du circuit de refroidissement 12. L'entraînement hydraulique 6 comporte un cylindre 16 et un piston 17 couplé à la barre de commande 5 par une tige 18. C'est de l'eau de refroidissement du réacteur qui sert de fluide hydraulique pour actionner l'entraînement 6. Comme indiqué par les flèches 20, elle vient directement de l'espace intérieur libre de l'enceinte de pression 1 du réacteur, arrive par le bas et parvient en dessous du piston 17, dans le cylindre 16. Cette eau quitte l'enceinte de pression 1 du réacteur par une conduite de sortie 21 agencée à l'extrémité supérieure du cylindre 16, et son débit est commandé par une vanne 22. Le côté de la vanne 22 éloigné de l'enceinte de pression 1 du réacteur est raccordé, par une conduite 23, au côté aspiration de la pompe 8, sur la veine froide 14. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, le piston 17 comporte deux parties saillantes 25 et 26 situées l'une à la suite de l'autre dans la direction du mouvement, ces parties saillantes ayant un diamètre agrandi, par exemple de 1/8, par rapport à une partie en dépression 27. Avec cette forme de réalisation, un courant ascendant suffisamment important du fluide hydraulique, représenté par la flèche 20 dans la région de l'extrémité inférieure 29 du cylindre, déplace le piston 17 dans le cylindre 16, vers le haut. Le piston doit y être maintenu à une position extrême. Sur la figure 2, on a représenté le piston à une position située en dessous de la position extrême supérieure. Le côté supérieur libre 30 du piston se trouve encore en dessous d'une ouverture d'arrivée 31 par laquelle, comme indiquépar la flèche 32, du fluide hydraulique arrive, en dérivation, dans la partie supérieure du cylindre 16, pour rejoindre l'écoulement indiqué par la flèche 28. Lorsqu'au cours de son mouvement ascensionnel commandé par la vanne 22, le piston 17 atteint l'ouverture d'arrivée 31 la force agissant vers le haut augmente puisque l'écoulement de fluide réfrigérant le long du piston 17 est augmenté du fait de l'écoulement de dérivation. Ainsi, le piston 17 est rapidement transporté à la position représentée à la figure 3. Le piston 17 demeure dans cette position parce que le fait que le cylindre 16 possède un rétrécissement 33 faisant office de diaphragme a pour effet que la force ascensionnelle possède, dans une petite zone, une valeur plus importante qu'en dessous ou au-dessus du rétrécissement 33.Le courant total de liquide sortant vers le haut, indiqué par la flèche 35, constitué de l'écoulement correspondant à la flèche 28 et de l'écoulement de dérivation correspondant à la flèche 32, suffit donc pour maintenir fiablement le piston 17 à la position extrême représentée. On dispose ainsi d'une position extrême stable, réalisable rapidement mais néanmoins sans à-coup. Comme on peut le voir sur la figure 1, le cylindre 16 est monté directement dans l'enceinte de pression 1 du réacteur, de sorte que les défauts d'étanchéité n'ont aucun rôle. De plus, aucune pompe spéciale n'est nécessaire pour le système hydraulique, puisque le cylindre 16 est monté en parallèle de la pompe de réfrigération principale 8. On obtient néanmoins une position extrême supérieure définie, et cela pour tous les entraîneménts susceptibles d'être prévus pour l'actionnement parallèle de barres de commande 5. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire comportant une barre de commande avec un entraînement hydraulique qui comprend un piston dans un cylindre traversé par un fluide hydraulique, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'extrémité aval du cylindre (16), une ouverture d'arrivée (31) pour du fluide hydraulique arrivant en dérivation, et en ce que le cylindre comporte au moins un rétrécissement (33) situé en aval de cette ouverture (31). 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, refroidi par liquide et doté d'une enceinte de pression, caractérisé en ce que le cylindre (16) est disposé dans l'enceinte de pression (1) du réacteur et reçoit de celle-ci, en dérivation, du fluide de refroidissement du réacteur. 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre (16) est agencé en parallèle drune pompe principale (8) de réfrigérant.