Brevet FR2712113A1 — publié le 19950512

L'invention concerne un dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement d'un réacteur nucléaire assurant le mélange de prélèvements de fluide effectués dans des zones différentes d'une canalisation. Les réacteurs nucléaires utilisant un fluide de refroidissement primaire du coeur du réacteur, 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 a 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 canalisations de grand diamètre et de forte épaisseur dans lesquelles circule le fluide de refroidissement primaire. L'une des canalisations 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 des dispositifs de mesure de la température du fluide de refroidissement primaire d'un réacteur nucléaire comportant un corps métallique, appelés écopes, fixés dans la paroi d'une canalisation primaire, de manière à présenter une partie saillante à l'intérieur de la canalisation primaire en forme de doigt de gant et comportant au moins une cavité centrale ou un canal communiquant avec le volume intérieur de la canalisation primaire par une pluralité d'ouvertures réparties dans une direction sensiblement radiale par rapport à la canalisation. Une sonde de mesure est fixée à l'intérieur de la cavité de l'écope, de manière à venir en contact avec le fluide primaire pénétrant dans la cavité de l'écope par les ouvertures traversant la paroi des doigts de gant. Ces dispositifs permettent de réaliser une mesure directe de la température du fluide primaire en prenant en compte la stratification existant dans la tuyauterie primaire et se traduisant par un gradient de température dans la direction radiale, du fait de la répartition des ouvertures d'entrée du fluide de refroidissement dans l'écope. Toutefois, la mesure de température obtenue n'est pas entièrement fiable, du fait que le fluide ne se trouve pas mélangé et homogénéisé de manière efficace avant la mesure. Le FR-A-91-05484 concerne un dispositif de mesure dont l'écope est percée de deux canaux de direction sensiblement radiale par rapport à la canalisation reliés entre eux au voisinage de l'une de leurs extrémités. Le mélange du fluide est réalisé dans l'un des deux canaux qui communique avec la canalisation par des ouvertures de prélèvement étagées suivant la direction radiale de la canalisation. La mesure est effectuée dans le second canal qui débouche à son extrémité dans le volume interne de la canalisation. Du fait de la disposition sur l'écope des ouvertures d'entrée et de sortie du fluide, on obtient un effet d'accélération de la circulation du fluide à l'inté rieur de l'écope, ce qui permet d'améliorer les conditions de mesure et de prélèvement. Cependant, un tel dispositif nécessite de réaliser le perçage de deux canaux concourants, si bien que la réalisation de l'écope est plus complexe que la réalisation d'une écope comportant une simple cavité centrale dans laquelle on effectue le prélevement du fluide de refroidissement et la mesure de la température des prélèvements. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement d'un réacteur nucléaire, comportant un corps métallique fixé dans la paroi d'une canalisation de circulation du fluide de refroidissement, de manière à présenter une partie saillante à l'intérieur de la canalisation dans une direction sensiblement radiale de la canalisation, comportant une cavité interne communiquant avec le volume interne de la canalisation par des ouvertures du corps métallique et renfermant une sonde de mesure de température, ce dispositif qui permet d'effectuer la mesure de température sur un mélange homogène de prélèvements effectués dans différentes zones de la canalisation étant d'une réalisation simple et pouvant être obtenu par simple modification d'un dispositif suivant l'art antérieur. Dans ce but, la cavité interne de la partie saillante du corps métallique comporte deux canaux sensiblement parallèles entre eux et de direction sensiblement radiale par rapport à la canalisation en communication l'un avec l'autre dans une zone de la cavité éloignée de l'extrémité de la partie saillante du corps métallique, un premier canal étant en communication avec le volume interne de la canalisation par au moins deux ouvertures du corps métallique espacées l'une de l'autre dans la direction radiale de la canalisation et le second canal renfer mant la sonde de mesure étant en communication avec le volume interne de la canalisation par une ouverture du corps métallique située à l'extrémité de la partie saillante du corps métallique. Afin de bien faire comprendre 1 invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, deux modes de réalisation d'un dispositif de mesure de température dans une canalisation primaire d'un réacteur nucléaire, suivant l'invention. La figure 1 est une vue en coupe par un plan axial d'une écope d'un dispositif de mesure suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation. La figure 2 est une vue en coupe transversale suivant 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale suivant 3-3 de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe axiale de l'écope d'un dispositif de mesure suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation. La figure 5 est une vue en coupe suivant 5-5 de la figure 4. Sur la figure 1, on voit une partie d'une canalisation primaire 1 d'un réacteur nucléaire à eau sous pression constituée par exemple par une branche chaude reliant la cuve au générateur de vapeur du réacteur nucléaire. La canalisation primaire 1 qui présente un grand diamètre et une forte épaisseur de paroi est traversée par une ouverture dans laquelle est rapporté et fixé par un joint de soudure 4, un dispositif de mesure de température 3 suivant l'invention réalisé sous la forme d'une écope comportant un corps métallique 5 de forme tubulaire présentant une partie 5a saillante à l'intérieur de la cana lisation 1 dans laquelle circule le fluide de refroidissement primaire du réacteur. Le corps tubulaire 5 de l'écope 3 est fixé dans la canalisation primaire 1, de manière que son axe 6 soit dirigé sensiblement suivant une direction radiale de la canalisation. Le corps tubulaire 5 comporte une extrémité légèrement saillante à l'extérieur de la canalisation 1 qui est fermée par une platine 7 sur laquelle est fixé le support 8 de la sonde de mesure de température 9 de l'écope 3. Le support de sonde 8 est engagé et fixé de manière étanche, par exemple par soudure dans une ouverture traversant la platine 7, de manière que le support 8 soit disposé à l'intérieur du corps tubulaire 5 de l'écope 3, suivant la direction de l'axe 6. La sonde de mesure de température 9 est fixée à l'extrémité du support 8 et reliée à des conducteurs d'alimentation et de mesure passant à l'intérieur du support 8, de manière à être reliée, à l'extérieur de la canalisation 1, à des moyens de recueil et d'enregistrement du signal de mesure de la sonde 9. Le corps tubulaire 5 de l'écope 3 présente une cavité centrale 10 ayant pour axe l'axe 6 du corps 5 qui est fermée à sa partie supérieure par la platine 7 du support de sonde 8. La cavité interne 10 débouche par une ouverture 11, à l'extrémité de la partie saillante 5a du corps tubulaire 5, dans le volume interne de la canalisation 1. On a représenté le sens de l'écoulement du fluide primaire dans la canalisation 1, par la flèche 13. La partie 5a du corps tubulaire 5 saillante à l'intérieur de la canalisation 1 comporte une partie antérieure dirigée vers l'écoulement de fluide de refroidissement 13 et sur laquelle l'écoulement 13 est incident. Cette partie du corps tubulaire 5 est traversée par des ouvertures 12 mettant en communication le volume interne de la canalisation 1 et la cavité interne 10 du corps tubulaire 5. Les ouvertures 12 sont espacées et étagées suivant la direction axiale 6 du corps tubulaire 5, c'estå-dire suivant une direction radiale de la canalisation 1. De ce fait, le fluide de refroidissement qui pénètre dans la cavité interne 10 de l'écope 3 est prélevé à différents niveaux suivant la direction radiale de la canalisation 1. Du fait qu'il se produit une certaine stratification du fluide de refroidissement dans la direction radiale suivant laquelle est disposé l'axe de la sonde 3 qui est généralement une direction verticale, les ouvertures étagées 12 permettent de réaliser des prélèvements dans les différentes couches stratifiées du fluide de refroidissement. La réalisation du dispositif de mesure suivant l'invention permet d'obtenir un mélange et une homogénéisation des différents prélèvement avant d'effectuer la mesure de température. De ce fait, la mesure de température correspond bien à une valeur moyenne de la température du fluide de refroidissement dans la canalisation primaire. Selon l'invention, l'écope 3 est réalisée de manière que le mélange et l'homogénéisation des prélèvements soient réalisés dans un premier canal 14 constituant une partie de la cavité interne 10 et que la mesure de température sur les prélèvements mélangés et homogénéisés soit réalisée à l'intérieur d'un second canal 15 parallèle au premier et constituant une seconde partie de la cavité interne 10 du corps tubulaire 5. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le premier canal 14 et le second canal 15 sont séparés l'un de l'autre et délimités à l'intérieur de la cavité 10, par une paroi tubulaire 16 fixée dans une position coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 5 de l'écope 3. De préférence, la paroi tubulaire 16 présente un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre de l'ouverture 11 du corps tubulaire 5 à l'intérieur de laquelle l'enveloppe 16 est engagée et fixée de manière étanche, par exemple par soudage. L'extrémité de l'enveloppe 16 opposée à l'extrémité de la partie saillante 5a traversée par l'ouverture 11 est fixée dans une disposition coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 5, par des entretoises 17. Le premier canal 14 dans lequel débouche les ouvertures de prélèvement 12, de forme annulaire et le second canal 15 de forme cylindrique dans lequel est disposée la sonde de mesure 9 communiquent entre eux à leur extrémité opposée à l'extrémité de la partie saillante 5a du corps tubulaire 5, dans une zone 18 de la cavité interne 10 du corps tubulaire. De cette manière, les différents prélèvements de fluide primaire pénétrant dans le canal 14 par les ouvertures 12 se mélangent à l'intérieur du premier canal 14 de forme annulaire avant de parvenir dans la zone 18 de la cavité interne 10 pour pénétrer dans le second canal 15. Le fluide de refroidissement prélevé et homogénéisé circule dans le second canal 15 dans la direction de l'axe 6 pour venir en contact avec la sonde de mesure 9 avant de ressortir dans le volume interne de la canalisation 1 par l'ouverture d'extrémité de la paroi tubulaire 16 située dans l'ouverture 11 de l'extrémité de la partie saillante 5a du corps tubulaire 5. On effectue ainsi une mesure de température représentative de la température moyenne du fluide de refroidissement circulant dans la canalisation primaire 1. D'autre part, l'écope 3 peut être réalisée de manière simple, en fixant une paroi de séparation tubu laire dans une disposition coaxiale à l'intérieur d'un simple corps métallique de forme tubulaire et en fixant la sonde de mesure à l'intérieur du canal interne délimité par l'enveloppe tubulaire, par l'intermédiaire d'un support et d'une platine. Sur les figures 4 et 5, on a représenté une seconde variante de réalisation d'un dispositif suivant l'invention. Les éléments correspondants sur les figures 1, 2 et 3 d'une part et 4 et 5 d'autre part portent les mêmes repères avec cependant le signe ' (prime) pour les éléments du dispositif selon la seconde variante représenté sur les figures 4 et 5. Le corps tubulaire métallique 5' de l'écope 3' comporte une partie 5'a saillante à l'intérieur de la canalisation primaire 1' dans laquelle on effectue la mesure de température, dans une direction radiale de la canalisation 1'. L'extrémité de la partie saillante 5'a qui est située le plus près de l'axe de la canalisation primaire 1' est percée d'une ouverture 11' ayant pour axe l'axe 6' de l'enveloppe tubulaire 5'. Une sonde de température 9' est fixée sur un support 8' engagé dans une ouverture d'une platine 7' fixée sur une partie du corps cylindrique tubulaire 5' située à l'extérieur de la canalisation 1'. La partie antérieure du corps tubulaire 5' qui est dirigée vers le courant de fluide de refroidissement 13' en circulation dans la canalisation 1' est percée d'ouvertures 12' espacées et étagées suivant une direction radiale de la canalisation 1' parallèle à l'axe 6' du corps tubulaire 5'. Une paroi 20 en forme de portion de cylindre est fixée suivant une partie du bord de l'ouverture 11', par exemple par soudure et à l'intérieur de la cavité interne 10' parallèlement à l'axe 6' du corps tubulaire 5' suivant deux génératrices de la cavité 10' par deux cordons de soudure 19 et 19' (figure 5). La paroi 20 sépare la cavité interne 10' du corps tubulaire 5', en un premier canal 14' dans lequel débouchent les ouvertures étagées 12' et en un second canal 15', parallèle au canal 14', dans lequel est disposée la sonde de mesure 9' et qui débouche dans le volume interne de la canalisation 1', par l'intermédiaire de l'ouverture 11' traversant l'extrémité de la partie saillante 5'a. Les canaux 14' et 15' sont en communication l'un avec l'autre à leur extrémité opposée à l'extrémité de la partie saillante 5'a, dans une zone 18' de la cavité interne 10' du corps cylindrique 5'. Les avantages du dispositif réalisé selon la seconde variante sont sensiblement les mêmes que ceux du dispositif réalisé selon la première variante. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits. C'est ainsi qu'on peut imaginer d'utiliser une cloison de séparation pour ménager les deux canaux à l'intérieur de la cavité interne du corps métallique tubulaire, d'une autre forme que celles qui ont été décrites. On peut par exemple utiliser une cloison de séparation de forme plane dont les bords longitudinaux sont fixés suivant deux génératrices de la cavité interne du corps cylindrique, de manière à séparer cette cavité en deux canaux parallèles dont l'un débouche dans l'ouverture traversant l'extrémité de la partie saillante du corps métallique de l'écope. Les deux canaux parallèles entre eux constituant deux parties de la cavité interne du corps tubulaire de la sonde peuvent être également réalisés par usinage ou formage, la paroi de séparation entre les deux canaux étant alors venue de matière avec le corps cylindrique de la sonde. L'invention s'applique à la mesure de la température d'un fluide de refroidissement dans tout réacteur nucléaire dans lequel un fluide de refroidissement est mis en circulation dans des canalisations d'un circuit. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement d'un réacteur nucléaire, comportant un corps métallique (5, 5') fixé dans la paroi d'une canalisation de circulation de fluide de refroidissement (1, 1'), de manière à présenter une partie saillante (5a, 5'a) à l'intérieur de la canalisation (1,, 1') dans une direction sensiblement radiale (6, 6') de la canalisation (1, 1') comportant une cavité interne (10, 10') communiquant avec le volume interne de la canalisation (1, 1') par des ouvertures (11, 11' ; 12, 12') du corps métallique (5, 5') et renfermant une sonde de mesure de température (9, 9'), caractérisé par le fait que la cavité interne (10, 10') de la partie saillante (Sa, 5'a) du corps métallique (5, 5') comporte deux canaux (14, 15 ; 14', 15') parallèles entre eux et de direction sensiblement radiale par rapport à la canalisation (1, 1') communiquant l'un avec l'autre dans une zone (18, 18' ) de la cavité (10, 10') éloignée de l'extrémité de la partie saillante (5a, 5'a) du corps métallique, un premier canal (14, 14') étant en communication avec le volume interne de la canalisation (1, 1') par au moins deux ouvertures (12, 12') du corps métallique (5, 5') espacées l'une de l'autre dans la direction radiale (6, 6') de la canalisation et le second canal (15, 15') renfermant la sonde de mesure (9, 9') étant en communication avec le volume interne de la canalisation (1, 1') par une ouverture (11, 11') du corps métallique (5, 5') située à l'extrémité de la partie saillante (5a, 5'a) du corps métallique (5, 5'). 2.- Dispositif de mesure suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux canaux (14, 15 ; 14', 15') sont délimités l'un par rapport à l'autre dans la cavité (10, 10') du corps cylindrique (5, 5') par une paroi de séparation (16, 20) fixée sur le corps cylindrique (5, 5'). 3.- Dispositif de mesure suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la paroi de séparation (16) présente une forme tubulaire et est fixée dans une position coaxiale à l'intérieur de la cavité (10) du corps métallique (5) réalisé sous forme tubulaire, le premier canal (14) délimité par la surface extérieure de la paroi de séparation tubulaire (16) et la surface intérieure de la cavité (10) du corps cylindrique (5) étant de forme annulaire et le second canal (15) étant délimité par la partie interne cylindrique de la paroi de séparation tubulaire (16). 4.- Dispositif de mesure suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la paroi de séparation tubulaire (16) est engagée et fixée, à l'une de ses extrémités, dans l'ouverture (11) du corps métallique (5), à l'extrémité de la partie saillante (5a). 5.- Dispositif de mesure suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la paroi de séparation (20) qui présente la forme d'une portion d'enveloppe tubulaire cylindrique est fixée par ses bords longitudinaux, suivant deux génératrices de la cavité interne (10') du corps cylindrique (5') de forme tubulaire. 6.- Dispositif de mesure suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la paroi de séparation (16, 20) est fixée sur le corps cylindrique (5, 5') par des soudures (19, 19').