Brevet FR3041809A1 — publié le 20170331

Procédé de mesure de la position de tiges de contrôle d'un réacteur nucléaire. 1. Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des centrales nucléaires. L'invention vise plus particulièrement un procédé de mesure de position des tiges de contrôle utilisées dans de telles centrales, notamment les centrales à réacteur à eau pressurisée (REP). 2. Art antérieur Comme représenté Fig. 1 et ainsi que le décrit le document FR2727560, un réacteur nucléaire à eau sous pression comporte dans une enceinte 1 une cuve 2 renfermant le coeur 3 du réacteur. La cuve 2 est de forme générale cylindrique et comporte un couvercle 4 de forme hémisphérique qui se rapporte sur sa partie supérieure. Le couvercle 4 est percé d'ouvertures dans chacune desquelles est fixée une pièce tubulaire de traversée assurant le passage d'une tige de contrôle 5, également appelée tige de 15 commande. L'insertion plus ou moins grande des tiges de contrôle 5 dans le coeur 3 du réacteur permet de contrôler la réactivité du réacteur. Lors de certaines opérations d'inspection ou de maintenance, le couvercle 4 de la cuve 2 est retiré. Naturellement le réacteur est en arrêt lors de ces opérations qui doivent donc être les 20 plus courtes possibles afin de réduire la durée de l'arrêt. Lors de la remise en place du couvercle 4, toutes les tiges de contrôles 5 coulissent simultanément, chacune dans sa propre pièce de traversée. Afin d'éviter tout incident lors d'une telle remise en place du couvercle 4, il convient donc de s'assurer que toutes les tiges de contrôle 5 sont correctement positionnées et qu'elles coulisseront correctement au travers des pièces de 25 traversée du couvercle 4. Cette vérification est actuellement effectuée par une appréciation visuelle lors de la fermeture du couvercle 4, ce qui nécessite une longue intervention d'un opérateur pour limiter le risque de collision entre le couvercle 4 et une tige de contrôle mal positionnée 5. 3. Objectifs de l'invention 30 L'invention a notamment pour objectif de pallier tout ou partie de ces inconvénients de l'art antérieur. 3041809 2 Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un procédé de mesure de position des tiges de contrôle 5 qui soit rapide, précis et fiable. 4. Résumé de l'invention Tout ou partie de ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la 5 suite sont atteints par l'invention à l'aide d'un procédé de mesure de la position des tiges de contrôle 5 d'un réacteur nucléaire, comportant - une étape d'acquisition 10 d'images des tiges de contrôles 5 ; - une étape de localisation 20 de points de repère dans chacune des images ; - une étape de calcul 30 de la position des points de repère dans un espace 3D ; 10 - une étape de prédiction 40 de la position de chacune des tiges de contrôle 5 dans l'espace 3D ; - une étape d'identification 50 de sommets des tiges de contrôle 5 sur chaque image ; - une étape de calcul 60 de la position des tiges de contrôle 5 au moyen des sommets identifiés. Ainsi la mesure de la position des tiges de contrôle, faite par photogrammétrie, est réalisée de façon rapide et avec une grande fiabilité. Préférentiellement, les images acquises lors de l'étape d'acquisition 10 sont des images photographiques. Ainsi les images peuvent être acquises rapidement et leur compréhension par un opérateur est particulièrement aisée. Avantageusement, les points de repère identifiés lors de l'étape d'identification 20 sont les sommets de tiges-guide 6 ou de colonnes thermocouples. Ces éléments sont particulièrement faciles à identifier. Selon un mode de réalisation particulier, l'étape de prédiction 40 comprend l'utilisation d'un modèle théorique 3D des positions des barres de contrôle 5 et des points de repère. Ainsi la prédiction pourra être effectuée dans les trois dimensions. Dans un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, l'étape d'identification 50 de sommets comprend : - Une étape de détermination 51 dans chaque image des zones correspondant aux voisinages des prédictions 3D des positions des tiges de contrôle 5, - Une étape d'affichages successifs 52 d'agrandissements de zones de voisinage, 3041809 3 Une étape d'identification 53 , dans les agrandissements, des sommets des tiges de contrôle 5 correspondantes. Ainsi l'affichage focalise l'attention de l'opérateur dans la zone de l'image correspondant à la position de la tige de contrôle 5, de telle sorte que l'identification est à la fois plus rapide tout 5 en minimisant les risques d'erreur. Avantageusement, le procédé de mesure de la position des tiges de contrôle 5 comprend une étape de création de rapport de mesure 70. Ainsi le résultat synthétique des mesures de position de toutes les tiges de contrôle peut être présenté et conservé. Optionnellement le procédé selon l'invention peut comporter une étape de calcul 10 d'écarts 80 entre les positions théoriques des tiges de contrôle 5 et leurs positions mesurées, les écarts étant indiqués dans le rapport de mesure. Ainsi non seulement la position de chaque tige de contrôle est mesurée, mais son écart par rapport à une position théorique est indiqué dans le rapport. Lorsqu'au moins un écart entre la position théorique d'une tige de contrôle et sa position 15 mesurée dépasse un seuil, une alerte peut est déclenchée. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : 20 Fig. 1 représente schématiquement un réacteur nucléaire à eau sous pression ; Fig. 2 représente les tiges de contrôle et les tiges-guides ; Fig. 3 représente les étapes d'un procédé de mesure conforme à l'invention ; Fig. 4 représente un rapport de mesure selon l'invention. 25 6. Mode de réalisation On décrit, en relation avec les figures Fig. 1 à Fig. 4, différents modes de réalisation conformes à l'invention. On a représenté de façon schématique sur Fig. 1 la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression (REP). De façon classique, la réaction en chaine se déroule dans le coeur 3 haut de 30 plusieurs mètres et constitué d'assemblage de pastilles de combustible (par exemple de l'oxyde d'uranium enrichi ou un mélange d'oxydes de plutonium et d'uranium) formant des crayons. Ces assemblages baignent dans un circuit fermé d'eau sous pression, également appelé circuit 3041809 4 primaire, dont l'élément principal est une cuve 2 contenant le coeur 3 du réacteur et fermée par un couvercle 4 de forme hémisphérique. Des tiges de contrôle 5 (également appelées tiges de commande) traversent le couvercle 4. Ces tiges sont fabriquées dans un matériau absorbant les neutrons, par exemple du carbure de bore ou un alliage d'argent, d'indium et de cadmium. Le 5 nombre, généralement de l'ordre de plusieurs dizaines, et la position de ces tiges de contrôle 5 varient selon le modèle du réacteur. Elles ont pour fonction de contrôler la réaction nucléaire en étant plus ou moins insérées au sein du coeur 3. Fig. 2 représente les tiges de contrôle 5 lorsque le couvercle de la cuve a été retiré, ainsi que d'autres éléments tels les tiges-guides 6 qui permettent de positionner le couvercle lors de la 10 fermeture de la cuve. Une fois les opérations de maintenance ou de contrôle effectuées, il convient de vérifier la bonne position des tiges de contrôle 5 de façon à ce que toutes traversent simultanément le couvercle 4 sans encombre. Un procédé de mesure de position des tiges de contrôle 5 conforme à l'invention est 15 représenté schématiquement Fig. 3. Le procédé selon l'invention comprend une étape d'acquisition 10 d'images des tiges de contrôle 5. Le nombre théorique minimum d'images est égal à deux mais la précision des mesures augmentant avec le nombre d'images, le nombre d'images est préférentiellement compris entre dix et vingt. 20 Ces images étant acquises dans un environnement irradié, cette étape d'acquisition 10 est réalisée le plus rapidement possible. Dans un mode de réalisation avantageux, les images sont photographiques, afin de permettre une acquisition rapide, et une compréhension aisée des scènes photographiées par un opérateur. 25 Au cours d'une étape de localisation 20, un opérateur localise dans chaque image la position de points de repère prédéterminés. Ces points de repère correspondent à des éléments aisément identifiables dont la position théorique est connue. Par exemple, ces points de repère peuvent être les extrémités des tiges-guides 6 ou des colonnes thermocouples. Le nombre de ces points est au moins égal à trois, préférentiellement au moins égal à quatre. 30 La position de chaque point de repère est calculée dans un espace tridimensionnel au cours d'une étape de calcul 30. Ces calculs sont effectués de façon classique en utilisant les 3041809 5 coordonnées des points de repère localisés dans les images. Ces techniques de photogrammétrie permettent également de mesurer la marge d'erreur des calculs. Une étape de prédiction 40 permet de prédire les positions des tiges de contrôle 5 dans un espace tridimensionnel. Cette étape de prédiction utilise un modèle théorique, définissant les 5 positions théoriques 3D des tiges de contrôle 5, des colonnes thermocouples, des tiges guides 6 et, de manière générale, des points repère se trouvant sur les images. Naturellement, le modèle théorique est fonction du réacteur nucléaire considéré. Conformément à l'invention, un opérateur identifie sur chaque image la position de sommets de tiges de contrôle 5 au cours d'une étape d'identification 50. 10 Préférentiellement, cette étape d'identification 50 comprend la détermination 51 dans chaque image de zones correspondant aux voisinages des prédictions 3D des positions théoriques des sommets des tiges de contrôle 5. Puis les affichages successifs 52 des agrandissements des zones de voisinage permettent à l'opérateur de précisément déterminer 53 dans chaque agrandissement la position de l'extrémité de la tige de contrôle 5 considérée. 15 En affichant directement l'agrandissement de la zone de voisinage de la position théorique de l'extrémité de la tige de contrôle 5, on raccourcit le temps d'analyse des images par l'opérateur, on augmente la précision de l'identification de l'extrémité dans l'image et on réduit considérablement les risques d'erreur d'identification par l'opérateur. Eventuellement, si l'extrémité de la tige de contrôle 5 considérée est occultée, ou si deux 20 extrémités de tiges de contrôle 5 apparaissent très proches sur l'agrandissement de l'image, l'opérateur peut ignorer cette prédiction et passer à l'identification suivante. Selon un mode de réalisation particulier, les sommets de toutes les tiges de contrôle 5 apparaissant sur une image sont identifiés avant de passer à l'image suivante. Selon un mode de réalisation alternatif, le sommet d'une tige de contrôle 5 donnée est 25 identifié successivement sur toutes les images, avant de passer à l'identification du sommet de la tige de contrôle suivante. Enfin, conformément à l'invention, la position des tiges de contrôle 5 est calculée au moyen des sommets identifiés lors d'une étape de calcul 60. Ce calcul est effectué avec des techniques classiques de photogrammétrie, permettant également d'obtenir la marge d'erreur. 30 Naturellement, le bon positionnement des tiges de contrôle 5 dans un plan de projection (donc en 2D) permet de s'assurer que toutes les tiges de contrôle 5 traverseront simultanément le couvercle 4 de la cuve 2 sans encombre. Néanmoins, selon un mode de mise en oeuvre 3041809 6 préférentiel, le la position des extrémités des tiges de contrôle 5 est calculé dans un espace tridimensionnel, ce qui permet de détecter des éventuelles erreurs de positionnement vertical d'une tige de contrôle 5. Préférentiellement, le procédé de mesure de position selon l'invention comporte 5 également une étape de création 70 de rapport de mesure de position. Un exemple de rapport de mesure de position est représenté Fig. 4. Il permet de représenter de façon particulièrement synthétique et lisible la différence entre la position mesurée et la position théorique des extrémités des tiges de contrôle 5, des codes de couleur pouvant également être utilisés pour souligner les positions mesurées se trouvant en dehors de tolérances prédéfinies. 10 Le procédé de mesure de position comprend avantageusement une étape 80 de calcul d'écart entre la position mesurée des tiges de contrôle et leur position théorique. L'écart peut ainsi être indiqué dans le rapport de mesure pour chacune des tiges de contrôle. Lorsque cet écart dépasse un seuil de tolérance, une alerte par exemple visuelle ou auditive peut être déclenchée pour alerter l'opérateur. 15 Sur l'exemple de rapport représenté Fig. 4, les écarts entre les mesures de position et les positions théoriques sont représentés par des vecteurs placés dans un plan, chaque vecteur étant associé à un code identifiant la tige de contrôle concernée. Dans cet exemple, tous les écarts sont en dessous d'un seuil de tolérance, à l'exception de l'écart pour la tige de contrôle dont le code est C9. Le vecteur et le code C9 peuvent par exemple être indiqués en rouge ou dans une couleur 20 très visible, les autres vecteurs codes associés étant indiqués dans une couleur neutre. La tige de contrôle identifiée par le code C6 est associée à un vecteur dont les valeurs sont en dessous des seuils de tolérance, ce qui signifie que la tige de contrôle 5 correspondante traversera bien le couvercle 4 sans encombre. En revanche dans l'exemple représenté Fig. 4 l'écart de position de cette tige selon l'axe Z est supérieur à un seuil, ce qui déclenche une alerte 25 visuelle sur le rapport de mesure sous la forme d'une pastille de couleur. On peut noter que lorsqu'un procédé de mesure de position de tiges de contrôle 5 conforme à l'invention utilise comme points de repère les tiges guides 6 ou les colonnes thermocouples, toute position défectueuse de l'une d'elles aboutira à de grands écarts pour toutes les tiges de contrôle 5 . Le problème de positionnement de cet élément de repère sera 30 également détecté et pourra être traité avant la fermeture du couvercle 4. 3041809 7 L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur mémorisant un code exécutable pour la mise en oeuvre de l'un des procédés de mesure de position de tiges de contrôle précédemment décrits. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'acquisition (10) d'images des tiges de contrôles (5) ; une étape de localisation (20) de points de repère dans chacune des images ; une étape de calcul (30) de la position des points de repère dans un espace 3D ; une étape de prédiction (40) de la position de chacune des tiges de contrôle (5) dans l'espace 3D ; une étape d'identification (50) de sommets des tiges de contrôle (5) sur chaque image ; une étape de calcul (60) de la position des tiges de contrôle (5) au moyen des sommets identifiés. 2. Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images acquises lors de l'étape d'acquisition sont des images photographiques. 3. Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les points de repère identifiés lors de l'étape d'identification (20) sont les sommets de tiges-guide (6) ou de colonnes thermocouples. 4. Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de prédiction (40) comprend l'utilisation d'un modèle théorique 3D des positions des barres de contrôle (5) et des points de repère. 5. Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'identification (50) de sommets comprend : Une étape de détermination (51) dans chaque image des zones correspondant aux voisinages des prédictions 3D des positions des tiges de contrôle (5), Une étape d'affichages successifs (52) d'agrandissements de zones de voisinage, 3041809 9 Une étape d'identification (53) dans les agrandissements des sommets des tiges de contrôle (5) correspondantes. 6. 5 7. 10 8. 15 9. 20 Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de création de rapport de mesure (70). Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de calcul d'écarts (80) entre les positions théoriques des tiges de contrôle (5) et leurs positions mesurées, les écarts étant indiqués dans le rapport de mesure. Procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon la revendication 7, caractérisé en que, lorsqu'au moins un écart entre la position théorique d'une tige de contrôle et sa position mesurée dépasse un seuil, une alerte est déclenchée. Produit programme d'ordinateur mémorisant un code exécutable pour la mise en oeuvre du procédé de mesure de la position des tiges de contrôle (5) selon l'une des revendications précédentes lorsqu'il est exécuté par un microprocesseur