Brevet FR2619951A1 — publié le 19890303

DISPOSITIF DE DETECTION DE LA POSITION D'UNE BARRE DE CONTROLE D'UN REACTEUR NUCLEAIRE. L'invention concerne un dispositif de détection de la position d'une barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, comportant un capteur de position du type à transformateur dans lequel un ènroulement primaire est alimenté en courant alternatif, un enroulement secondaire délivrant à un dispositif de traitement des signaux de tension représentatifs de la position de ladite barre. Les dispositifs détecteurs de position de ce type sont utilisés dans de nombreux domaines et ils présentent un grand intérêt lorsque l'élémentmobile est dans un milieu fermé dans lequel, on ne peut introduire de composants mécaniques ou électriques en raison des propriétés de ce milieu. Une application particulière de tels dispositifs consiste à contrôler la position des barres de contrôle dans les réacteurs nucléaires. Le brevet français 2169437 et son certificat d'addition 2182400 décrivent tous deux, des capteurs de position sans contact mécanique, du type à transformateur, dans lesquels l'enroulement secondaire est constitué par des couples de bobines, disposés régulièrement le long de la trajectoire de l'élément mobile et délivrant chacun un signal différentiel de valeur nulle pour toute position d'élément mobile engendrant un même couplage inductif entre l'enroulement primaire et les deux bobines dudit couple. Dans le certificat d'addition précité, les bobines de 1' enroulement secondaire sont disposées de manière à fournir une information numérique codée, par exemple en code GRAY, à un dispositif de traitement relié au capteur. La présente invention a pour but de doter un dispositif détecteur de position de type connu de moyens simples permettant de fournir une indication sûre lorsque la barre est en position chutée. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un dispositif de détection de barre chutée, constitué par une pluralité d'enroulements secondaires auxiliaires coaxiaux, superposés, de faible longueur axiale, disposés à la partie inférieure du capteur et connectés à une pluralité d'ensembles de traitement indépendants. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de détection de barre chutée comporte trois enroulements secondaires auxiliaires superposés, le dispositif de traitement et chacun des trois ensembles de traitement étant respectivement connectés à des groupes indépendants de protection pour arrêt d' urgence. En cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, un des enroulements secondaires auxiliaires est alimenté de manière à se substituer à l'enroulement primaire pour créer le champ magnétique permettant la détection par les autres enroulements secondaires de la chute de la barre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente, de façon schématique, un dispositif de détection de la position d'une barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, comportant un dispositif de détection de barre chutée selon l'invention; - la figure 2 représente l'enroulement primaire, les enroulements secondaires auxiliaires et les ensembles de traitement associés d'un dispositif selon la figure 1; - la figure 3 représente le signal de sortie d'un enroulement secondaire auxiliaire d'un dispositif selon l'invention en fonction de la position de la barre de contrôle; et - la figure 4 représente plus en détail, sous forme de schémabloc, un ensemble de traitement selon la figure 2. Sur la figure 1, un capteur de position 10 est disposé concentriquement autour d'une gaine étanche 12 dans laquelle se déplace la tige d'entraenement 14 d'une barre de contrôle d'un réacteur dont seule la partie supérieure 16 de la cuve est illustrée sur la figure. La tige d'entralnement se déplace entre une position basse, représentée en trait plein sur la figure et une position haute représentée, en pointillé (en 14'). Le capteur de position 10 est du type à transformateur, c'est à dire comportant un enroulement primaire 18 alimenté en courant alternatif constant par une source d'alimentation 20, et un enroulement secondaire (non représenté sur les figures) délivrant à un dispositif de traitement (non représenté) des signaux de tension représentatifs de la position de la barre de contrôle. Les enroulements primaire et secondaire sont répartis régulièrement autour de la gaine 12 sur toute la longueur de déplacement de la tige 14. Selon l'invention, un capteur de ce type comporte de plus un dispositif 22 de détection de barre chutée constitué par plusieurs, de préférence trois, enroulements secondaires auxiliaires 24 superposés, de faible longueur axiale, disposés à la partie inférieure du capteur 10. Chacun des enroulements secondaires auxiliaires 24 est relié à un ensemble de traitement indépendant 26. En fonctionnement normal, barre non chutée, l'enroulement primaire est alimenté en courant alternatif constant, et la position de la barre de contrôle est fournie par les signaux de sortie de l'enroulement secondaire. Les signaux Vs de sortie des enroulements secondaires auxiliaires, appliqués aux ensembles de traitement associés 26, sont alors supérieurs à un seuil haut V1 (figure 3). On obtient ainsi quatre informations indépendantes, à savoir la sortie de l'enroulement secondaire du capteur, et les trois sorties des enroulements secondaires auxiliaires, qui sont appliquées respectivement au dispositif de traitement des signaux de sortie de l'enroulement secondaire du capteur et aux trois ensembles indépendants de traitement 26. Ces quatre informations sont transmises par les dispositif et ensembles de traitement associés à quatre groupes de protection pour arrêt d'urgence indépendants, dont les sorties sont combinées logiquement dans un dispositif central de contrôle. Le dispositif central de contrôle considere par exemple que la barre est tombée lorsqu'au moins 2 informations indépendantes concernant cette barre correspondent à un signal de barre chutée. De cette manière, on obtient un systeme redondant offrant une grande fiabilité. Toujours en fonctionnement normal, en position barre chutée, les signaux Vs de sortie-des enroulements secondaires auxiliaires sont inférieurs au seuil haut V1. La figure 4 illustre la courbe de variation du signal Vs autour du seuil haut V1, en fonction de la position p de la barre de contrôle, autour d'une position pl. Le signal Vs passe d'une valeur inférieure V2, correspondant à la position barre chutée, à une valeur supérieure V3 pour laquelle les enroulements secondaires auxiliaires 24 sont complètement traversés par la tige d'entraSnement 14. A titre d'exemple, nullement limitatif, le déplacement p de la barre de contrôle étant exprimé en nombre de pas, grandeur utilisée classiquement pour représenter la course d'un barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, la position p1 correspond au pas nO 10, la course totale correspondant à 270 pas. Le seuil V1 de détection de la position barre chutée est compris entre les valeurs V2 et V3 comme représenté sur la figure 3. En cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, la tension Vs de sortie des enroulements secondaires auxiliaires 24 descend au-dessous d'un seuil V4, inférieur à la valeur inférieure V2 pouvant être prise par la tension Vs en fonctionnement normal. Le dispositif selon l'invention utilise cette caractéristique pour détecter une telle défaillance et y pallier, de manière à ce que, bien que la position de la barre de contrôle ne puisse plus être déterminée par le capteur de position, celui-ci détecte néanmoins, avec une bonne fiabilité, la position barre chutée. En cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, cette défaillance est détectée dans le dispositif de traitement (non représenté) et dans chacun des ensembles 26 de traitement et l'un des enroulements secondaires auxiliaires 24 est alimenté par l'intermédiaire de l'ensemble de traitement associé de manière à se substituer à l'enroulement primaire, les autres enroulements secondaires auxiliaires fournissant alors, de même que l'enroulement secondaire du capteur, une information de barre chutée. Bien que le nombre d'informations indépendantes soit ramené de quatre à trois, il est clair que la fiabilité de cette détection de barre chutée reste tout à fait satisfaisante. Comme représenté sur la figure 4, un ensemble de traitement 26 comporte un circuit 28 connecté aux bornes d'un enroulement secondaire auxiliaire 24. Ce circuit 28, après avoir filtré la tension Vs de sortie de l'enroulement 24, compare ce signal au seuil V1 et délivre, sur un conducteur 30 de sortie, un signal lorsque la tension de sortie Vs est inférieure au seuil Vî. Ce signal est appliqué à un circuit logique 32 destiné à délivrer, sur un conducteur 34, relié à une alarme 36, de tout type approprié, un signal de barre chutée. L'ensemble 26 comporte de plus un générateur de courant alternatif 38, connecté aux bornes de l'enroulement secondaire auxiliaire 24 par l'intermédiaire d'un commutateur statique 40, qui peut par exemple être constitué par un trias En fonctionnement normal, le commutateur statique 40 est ouvert et l'enroulement 24 remplit la fonction d'un enroulement secondaire. L'ensemble 26 comporte un circuit 42 de commande du commutateur statique 40. Ce circuit 42 compare la tension Vs au seuil V4 et délivre, après une période de temporisation prédéterminée, un signal de fermeture du commutateur statique lorsque la tension Vs est inférieure au seuil V4, ce qui correspond à une défaillance du circuit d'alimentation de l'enroulement primaire. Le circuit 42 signale également cette défaillance au circuit logique 32 de manière à ce que celui-ci n'interprête pas comme une information de barre chutée, la détection par le circuit 28 d'une tension Vs inférieure au seuil V1, lorsque la tension Vs est également inférieure au seuil V4. Ainsi le signal de barre chutée n'est délivré sur le conducteur 34 que lorsque la tension Vs est inférieure à V1 mais supérieure à V4. Les périodes de temporisation des circuits de commande 42 ont des valeurs prédéterminées différentes pour chacun des ensembles de traitement 26. Ainsi, en cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, c'est toujours le même enroulement secondaire auxiliaire, prioritaire, dont la période de temporisation- est la plus courte, qui prend le relais de l'enroulement primaire. Dès que cet enroulement prioritaire est alimenté, la tension Vs aux bornes des différents enroulements secondaires, qui lui sont superposés, remonte au-dessus du seuil V4 et les circuits de commande 42 des autres enroulements secondaires interrompent leur temporisation et maintiennent ouverts leurs commutateurs statiques. Bien entendu, si l'alimentation de l'enroulement secondaire auxiliaire prioritaire vient à être défaillante, cette défaillance est également détectée par tous les circuits de traitement 26, la tension Vs devenant inférieure à V4. Le circuit de commande 42 mémorise une telle défaillance, empêchant l'alimentation de l'enroulement prioritaire, de sorte que c'est l'enroulement secondaire auxiliaire ayant la période de temporisation immédiatement.supérieure qui prend le relais. Si deux des alimentations des enroulements secondaires auxiliaires viennent à être défaillants, l'alimentation du troisième, qui a la période de temporisation la plus longue, prend le relais. De cette maniere, la détection de barre chutée reste assurée tant qu'au moins l'une des alimentations est en étant de fonctionner, utilisant au mieux la redondance des enroulements. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de la position d'une barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, comportant un capteur de position (10) du type à transformateur dans lequel un enroulement primaire (18) est alimenté en courant alternatif, un enroulement secondaire délivrant à un dispositif de traitement des signaux de tension représentatifs de la position de ladite barre, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (22) de détection de barre chutée constitué par une pluralité d'enroulements secondaires auxiliaires (24), coaxiaux, superposés, de faible longueur axiale, disposés à la partie inférieure du capteur et connectés à une pluralité d'ensembles de traitement indépendants (26). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte trois enroulements secondaires auxiliaires (24). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacun des ensembles de traitement (26) comporte un générateur de courant alternatif (38), connecté aux bornes de l'enroulement secondaire auxiliaire (24) associé par l'intermédiaire d'un commutateur statique (40), des moyens (42) de détection d'un défaut dans l'alimentation de l'enroulement primaire et un dispositif (42) de commande dudit commutateur statique commandant la fermeture de celui-ci, apres une période de temporisation prédéterminée, lors de la détection d'un défaut par lesdits moyens de détection. 4. Dispositif'selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (42) de détection de défaut comportent des moyens de comparaison de la tension (Vs) de sortie de l'enroulement secondaire auxiliaire associé à un premier seuil (V4) prédéterminé, un signal de commande de fermeture étant appliqué audit commutateur statique (40) lorsque la tension de sortie mesurée (Vs) est inférieure au premier seuil (V4). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite période de temporisation prédéterminée d'un ensemble de traitement (26) est différente de celles des autres ensembles de traitement. 6. Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque ensemble de traitement (26) comporte des moyens (28) de comparaison de la tension de sortie de l'enroulement auxiliaire associé à un second seuil (V1) prédéterminé, lesdits moyens (28) délivrant un signal de barre chutée lorsque la tension de sortie mesurée (Vs) est inférieure au second seuil (V1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de traitement et chacun des ensembles de traitement sont connectés à des groupes indépendants de protection pour arrêt d'urgence.