Brevet FR2674981A1 — publié le 19921009

La présente invention est relative à un dispo- sitif de mesure de la température du fluide de refroi- dissement primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Les réacteurs nucléaires tels que les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression comportent une cuve dans laquelle est disposé le coeur du réacteur constitué par des assemblages combustibles et un circuit primaire comportant au moins une boucle sur laquelle est disposé un générateur de vapeur à l'intérieur duquel le fluide de refroidissement primaire du réacteur assure l'échauffement et la vaporisation d'eau d'alimentation. Chacune des boucles du circuit primaire comporte des tuyauteries de grand diamètre et de forte épaisseur dans lesquelles circule le fluide de refroidissement primaire. L'une des tuyauteries, ou branche chaude, relie la cuve au générateur de vapeur et assure le transfert du fluide primaire échauffé au contact du coeur dans la partie primaire du générateur de vapeur. Une autre tuyauterie, ou branche froide, assure le retour du fluide de refroidissement dans la cuve, après son passage dans le générateur de vapeur. Pour assurer la conduite et le contrôle de fonctionnement des réacteurs nucléaires, il est nécessaire de mesurer la température du fluide primaire qui doit être maintenue impérativement dans un intervalle prédéterminé, pour assurer un fonctionnement satisfaisant du réacteur nucléaire. On connaît, par la demande de brevet 90-16493 déposée le 28 décembre 1990 par la Société FRAMATOME, un dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression qui comporte au moins trois éléments de prélèvement de fluide de refroidissement traversant la paroi d'une partie sensiblement horizontale de la branché chaude, répartis à la périphérie de la branche chaude et un élément de réintroduction de fluide de refroidissement dans la branche chaude relié par une tuyauterie extérieure à la branche chaude, à chacun des éléments de prélèvement. Une sonde de température est disposée à l'inté- rieur de chacun des éléments de prélèvement De plus, une sonde de température peut être disposée également à l'intérieur de l'élément de réintroduction du fluide. Dans le dispositif décrit, l'élément de réintro- duction du fluide est constitué par une simple tubulure rapportée sur la branche chaude au niveau d'une ouverture de traversée de la paroi de cette branche chaude Cet élément de réintroduction ne permet pas d'obtenir une vitesse de circulation importante du fluide dans le circuit du dispositif de mesure, cette vitesse de circula- tion étant très inférieure à la vitesse de circulation du fluide primaire dans la branche chaude Il en résulte que le temps de réponse des sondes de température est impor- tant et que les mesures ne sont pas vraiment représentati- ves de la température instantanée du fluide primaire. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comprenant une cuve dans laquelle est disposé le coeur du réacteur et un circuit primaire ayant au moins une boucle sur laquelle est disposé un générateur de vapeur et qui comporte des tuyauteries dans lesquelles circule le fluide de refroidissement primaire du réacteur, l'une des tuyauteries, ou branche chaude, reliant la cuve au générateur de vapeur et une autre tuyauterie, ou branche froide, assurant le retour du fluide de refroidis- sement provenant du générateur de vapeur dans la cuve, le dispositif de mesure comportant au moins trois éléments de prélèvement du fluide de refroidissement traversant la paroi d'une partie sensiblement horizontale de la branche chaude, répartis à la périphérie de la branche chaude et un élément de réintroduction de fluide de refroidissement dans la branche chaude relié par une tuyauterie extérieure à la branche chaude, à chacun des éléments de prélèvement ainsi qu'une sonde de température disposée à l'intérieur de chacun des éléments de prélèvement, ce dispositif de mesure permettant d'obtenir un temps de réponse réduit des sondes de mesure et une mesure représentative de la valeur instantanée de la température du fluide primaire. Dans ce but, l'élément de réintroduction du fluide primaire comporte un corps tubulaire fixé sur la branche chaude au niveau d'une ouverture traversant sa paroi, dans une direction sensiblement radiale, ayant une partie en forme de doigt de gant disposée au moins par- tiellement à l'intérieur de la branche chaude et percée d'au moins une ouverture dirigée vers l'axe de la branche chaude et une partie extérieure à la branche chaude dans laquelle débouchent les tuyauteries de liaison aux élé- ments de prélèvement. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du dispositif de mesure suivant l'invention. La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'une partie d'un dispositif de mesure de tempé- rature suivant l'invention, situé sur une branche chaude du réacteur. La figure 2 est une vue en coupe suivant 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe axiale de l'élément de réintroduction du fluide de refroidissement, du dispositif de mesure représenté sur les figures 1 et 2. Sur la figure 1, on voit un dispositif de mesure suivant l'invention désigné de manière générale par le repère 10 et disposé sur une partie d'une branche chaude 1 du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression ayant un axe 2 sensiblement horizontal. Le dispositif représenté sur les figures 2 et 3 présente une structure générale identique au dispositif de mesure décrit dans la demande de brevet 90-16493. Comme il est visible sur les figures 1 et 2, le dispositif de mesure 10 comporte trois éléments de prélè- vement de fluide de refroidissement ou écopes 3, 4 et 5 et un élément de réintroduction 6 du fluide de refroidisse- ment prélevé dans la tuyauterie primaire 1. Les écopes de prélèvement 3, 4 et 5 sont dispo- sées à 120 autour de l'axe 2 de la tuyauterie 16, dans une section droite sensiblement verticale de cette tuyau- terie Les écopes 4 et 5 sont disposées en-dessous de l'axe 2 de la tuyauterie 1 et l'écope 3, à la partie supérieure de la section droite de la tuyauterie 1. Les écopes 3, 4 et 5 sont équipées de sondes de mesure de température, comme il sera expliqué plus loin. Le dispositif de réintroduction 6 est placé dans une position diamétralement opposée par rapport à l'écope située en-dessous de l'axe de la tuyauterie 16, au voisinage de sa partie inférieure. Chacune des écopes 3, 4 et 5 est reliée à l'élément de réintroduction 6 par l'intermédiaire d'une tuyauterie de petit diamètre, respectivement 7, 8 et 9. L'eau prélevée au niveau des écopes 3, 4 et 5 circule à l'extérieur de la canalisation 1, dans les tuyauteries 7, 8 et 9, pour être réintroduite dans la canalisation 1 par l'élément 6, comme indiqué par les flèches 11 représentées sur la figure 2. Les écopes de prélèvement 3, 4 et 5 présentent une structure identique aux écopes de prélèvement décrites dans la demande de brevet 90-16493 Ces écopes ont la forme de doigts de gant fixés dans une ouverture traver- sant la paroi de la canalisation 1, la paroi des doigts de gant étant traversée par un ensemble d'ouvertures permet- tant le passage du fluide de refroidissement circulant dans la branche chaude, à l'intérieur de l'écope dans- laquelle est disposée une sonde de température. Le fluide de refroidissement primaire prélevé au niveau de l'écope est renvoyé en direction de l'élément de réintroduction par une des tuyauteries de petit diamè- tre 7, 8 et 9. Il se produit donc une circulation de fluide de refroidissement dans le circuit de mesure Des débitmètres 13 peuvent être placés sur le circuit pour mesurer et contrôler le débit de circulation du fluide de refroidis- sement dans le circuit de mesure. Sur la figure 3, on a représenté l'élément de réintroduction 6 du dispositif de mesure suivant l'inven- tion, permettant d'obtenir une vitesse de circulation accrue dans le circuit de mesure. L'élément de réintroduction 6 est fixé sur la branche chaude 1, au niveau d'une ouverture de traversée 15 de la paroi de cette branche chaude. Le sens et la direction de circulation du fluide de refroidissement dans la branche chaude sont indiqués par la flèche 12. L'élément de réintroduction 6 est réalisé sous forme tubulaire et comporte une partie 16 en forme de doigt de gant pénétrant à 1 'intérieur de la branche chaude 1 et une partie externe 18 fixée par une soudure 19 sur un piquage 20 lui-même fixé par un joint de soudure 21, sur la surface extérieure de la branche chaude 1, au niveau de l'ouverture 15 Le piquage 20 qui présente une forme tronconique est fixé par sa partie à grand diamètre sur la branche chaude 1, par l'intermédiaire d'une surface de raccordement tronconique et par sa partie à faible diamè- tre à la partie supérieure 18 de l'élément de réintroduc- tion 6. La partie 16 en forme de doigt de gant de 1 'élément 6 est introduite dans la branche chaude 1 par l'ouverture 15 et comporte une extrémité fermée en forme de calotte sphérique 16 a traversée par une ouverture 17 dont l'axe est incliné et concourant avec l'axe de la branche chaude 1 L'ouverture 17 est placée à l'opposé de la partie frontale du doigt de gant qui est attaquée par le courant de fluide 12 Le montage de l'élément 6 dans une position correcte, en ce qui concerne l'orientation de l'ouverture 17, est obtenu grâce à des repères tracés sur l'élément 6 et sur la surface de la canalisation ou grâce à des moyens d'assemblage qui sont mis en coïncidence au moment de la mise en place de l'élément 6 sur la canalisa- tion 1. L'extrémité fermée de la partie 16 de l'élément de réintroduction 6 est saillante à l'intérieur de la branche chaude 1 La partie 16 en forme de doigt de gant comporte une zone 22 élargie diamétralement constituant une couronne d'appui du doigt de gant à l'intérieur de l'alésage du piquage 20 On limite ainsi les vibrations du doigt de gant 16, lors de la circulation de l'eau de refroidissement réintroduite dans la branche chaude 1 par l'élément 6. La partie supérieure 18 de l'élément 6 présente un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la partie à faible diamètre du piquage 20 et supérieur au diamètre extérieur du doigt de gant 16. L'alésage intérieur de la partie supérieure 18 de l'élément 6 comporte une partie lisse 18 a dont le diamètre est supérieur à l'alésage du doigt de gant 16 et qui constitue une chambre de récupération et de mélange du fluide de refroidissement qui est reliée, par l'intermé- diaire de canaux tels que 24 traversant la paroi de la partie 18, à chacune des tuyauteries 7, 8 et 9 du circuit de mesure. La partie supérieure 18 de l'élément 6 est percée, dans le prolongement axial de la chambre 18 a, par une ouverture taraudée 18 b dans laquelle est engagé dans la direction axiale et fixé par vissage, le support 25 d'une sonde de température 26. Le support 25 vient en appui par un épaulement sur l'extrémité extérieure de la partie 18 de l'élément 6 et la sonde 26 fixée dans la partie d'extrémité du support est disposée à l'entrée de l'alésage du doigt de gant 16 et à la sortie de la chambre 18 a. Le fluide de refroidissement du réacteur qui est prélevé par les écopes 3, 4 et 5 est réintroduit dans la chambre 18 a de l'élément de réintroduction 6, par l'inter- médiaire des tuyauteries 7, 8 et 9 et des canaux 24 correspondants. Il se produit un mélange des courants de fluide de refroidissement provenant des différentes écopes de prélèvement, à l'intérieur de la chambre 18 a, de sorte que la température mesurée par la sonde 26 correspond à une moyenne des températures des prélèvements effectués au niveau des écopes 3, 4 et 5. De plus, la réalisation de l'élément 16 sous la forme d'un doigt de gant et la présence de l'ouverture 17 dont l'axe est dirigé vers l'axe de la branche chaude 1, à l'extrémité de cette partie 16, à l'intérieur de la branche chaude 1 et à l'opposé de la partie frontale du doigt de gant attaquée par le courant de fluide 12, produit un effet de succion ou de Venturi, si bien que le volume intérieur du doigt de gant 16 se trouve en dépres- sion par rapport au circuit de prélèvement. Cet effet de succion ou de Venturi entraîne une accélération du fluide primaire dans le circuit de prélè- vement. On réduit ainsi le temps de réponse des sondes de température, ce qui permet d'effectuer de manière satisfaisante une mesure instantanée de la température dans le circuit primaire. On a pu obtenir, en utilisant le dispositif suivant l'invention, une vitesse d'écoulement du fluide de refroidissement dans le circuit de mesure, de l'ordre de 7 m/s, ce qui correspond environ à la moitié de la vitesse d'écoulement du fluide de refroidissement dans le circuit primaire. L'invention ne se limite pas au mode de réalisa- tion qui a été décrit. C'est ainsi que l'élément de réintroduction 6 peut présenter une forme tubulaire différente de celle qui a été décrite et peut être rapporté sur la canalisation primaire, d'une manière différente. L'invention s'applique à tout réacteur nucléaire comportant un fluide de refroidissement primaire circulant dans des tuyauteries de grand diamètre dont certaines parties au moins présentent une disposition sensiblement horizontale. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement primaire d'un réacteur nucléaire comprenant une cuve dans laquelle est disposé le coeur du réacteur et un circuit primaire ayant au moins une boucle sur laquelle est disposé un générateur de vapeur et qui comporte des tuyauteries dans lesquelles circule le fluide de refroidissement primaire du réacteur, l'une des tuyau- teries ou branche chaude reliant la cuve au générateur de vapeur et une autre tuyauterie ou branche froide assurant le retour du fluide de refroidissement provenant du générateur de vapeur dans la cuve, le dispositif de mesure comportant au moins trois éléments de prélèvement de fluide de refroidissement traversant la paroi d'une partie sensiblement horizontale de la branche chaude, répartis à la périphérie de la branche chaude et un élément de réintroduction de fluide de refroidissement dans la branche chaude relié par une tuyauterie extérieure à la branche chaude, à chacun des éléments de prélèvement, ainsi que des sondes de température disposées à l'inté- rieur de chacun des éléments de prélèvement, caractérisé par le fait que l'élément de réintroduction ( 6) du fluide primaire comporte un corps tubulaire fixé sur la branche chaude ( 1) au niveau d'une ouverture ( 15) traversant sa paroi, dans une direction sensiblement radiale, ayant une partie ( 16) en forme de doigt de gant disposée au moins partiellement à l'intérieur de la branche chaude ( 1) et percée d'au moins une ouverture ( 17) dirigée vers l'axe de la branche chaude ( 1) et une partie ( 18) extérieure à la branche chaude, dans laquelle débouchent des tuyauteries ( 7, 8, 9) de liaison aux éléments de prélèvement ( 3, 4, ). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie ( 16) en forme de doigt de gant de l'élément de réintroduction ( 6) comporte une partie ( 22) élargie diamétralement en forme de cou- ronne et saillante vers l'extérieur, de manière à assurer le maintien de la partie ( 16) en forme de doigt de gant à- l'intérieur de l'ouverture ( 15) traversant la paroi de la branche chaude ( 1). 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la partie extérieure ( 18) de l'élément de réintroduction ( 6) est fixée par soudage sur un piquage intermédiaire ( 20) lui-même fixé par soudage sur la branche chaude ( 1), au niveau de l'ouverture ( 15). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que la partie extérieure ( 18) de l'élément de réintroduction ( 6) comporte un alésage intérieur ( 18 a) situé dans le prolon- gement de l'alésage intérieur de la partie ( 16) en forme de doigt de gant et constituant une chambre de récupéra- tion et de mélange dans laquelle débouchent des canaux ( 24) communiquant avec les tuyauteries de liaison ( 7, 8, 9) aux éléments de prélèvement ( 3, 4, 5). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la partie extérieure ( 18) de l'élément de réintroduction ( 6) comporte une ouverture taraudée ( 18 b) dans le prolongement de la chambre ( 18 a) débouchant à l'extérieur de la partie ( 18), de manière à recevoir un support de sonde ( 25) vissé dans l'ouverture taraudée ( 18 b) sur lequel est fixée une sonde de tempéra- ture ( 26).