Brevet FR3050309A1 — publié le 20171020

Mécanisme d'entraînement d'absorbants de contrôle de réacteur nucléaire, procédé de surveillance et réacteur nucléaire correspondants L'invention concerne en général les mécanismes d'entraînement d'absorbants de contrôle d'un réacteur nucléaire. Plus précisément, l'invention concerne selon un premier aspect un mécanisme d'entraînement d'au moins un absorbant de contrôle d'un réacteur nucléaire, le mécanisme étant du type comprenant : - au moins un moteur électrique de type pas-à-pas comprenant un stator ayant au moins des première, seconde et troisième phases et un rotor ; - une alimentation électrique, raccordée électriquement à chacune des première, seconde et troisième phases du stator ; - une commande de l'alimentation électrique, programmée pour que l'alimentation électrique délivre à chacune des première, seconde et troisième phases des impulsions électriques à une fréquence courante, chaque impulsion électrique formant un pas de commande de forme adaptée à la commande du moteur, le rotor étant déplacé par unité de temps d'un nombre de pas de rotation fonction de ladite fréquence ; - une chaîne cinématique agencée pour accoupler le rotor à l'absorbant de contrôle, la chaîne cinématique étant agencée pour convertir un mouvement de rotation du rotor en un mouvement de translation dudit absorbant de contrôle dans le coeur du réacteur, sans possibilité de glissement. Les évènements d'extraction rapide d'un absorbant de contrôle sont parmi les principaux incidents de réactivité dans un réacteur nucléaire. Ces évènements peuvent entraîner une injection de réactivité dans le coeur du réacteur trop rapide pour être détectée par les chaînes de mesure neutronique et pour être traitée par le système de contrôle commande central avant qu'un accident de criticité intervienne. Hors situation de maintenance, la principale cause d'un tel évènement est une défaillance de la commande du mécanisme d'entraînement ou du moteur électrique. Il est important de noter que tout réacteur possède, du fait de sa conception, une marge d'anti-réactivité [3 telle que l'injection d'une réactivité Ap0 REVENDICATIONS1.- Mécanisme d'entraînement d'au moins un absorbant de contrôle (3) d'un réacteur nucléaire, le mécanisme (1) comprenant : - au moins un moteur électrique (5) de type pas-à-pas comprenant un stator (7) ayant au moins des première, seconde et troisième phases (17, 19, 21) et un rotor (9) ; - une alimentation électrique (11), raccordée électriquement à chacune des première, seconde et troisième phases (17, 19, 21) du stator (7) ; - une commande (13) de l'alimentation électrique (11), programmée pour que l'alimentation électrique (11) délivre à chacune des première, seconde et troisième phases (17, 19, 21) des impulsions électriques à une fréquence courante, chaque impulsion électrique formant un pas de commande de forme adaptée à la commande du moteur, le rotor (9) étant déplacé par unité de temps d'un nombre de pas de rotation fonction de ladite fréquence ; - une chaîne cinématique (15) agencée pour accoupler le rotor (9) à l'absorbant de contrôle (3), la chaîne cinématique (15) étant agencée pour convertir un mouvement de rotation du rotor (9) en un mouvement de translation dudit absorbant de contrôle (3) dans le coeur du réacteur, sans possibilité de glissement ; caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement (1) comprend un dispositif (35) de surveillance d'une situation potentielle de montée en survitesse de l'absorbant (3), configuré pour : - mesurer le nombre de pas de commande délivrés à l'une au moins des première, deuxième et troisième phases (17, 19, 21) pendant une fenêtre de temps (Tobs) de durée prédéterminée ou le nombre de pas de rotation du rotor (9) pendant une fenêtre de temps (T'obs) de durée prédéterminée ; - comparer le nombre de pas de commande mesurés avec un maximum prédéterminé (Nmax) ou le nombre de pas de rotation mesurés avec un maximum prédéterminé (N'max). 2.- Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de surveillance (35) comprend au moins des première, seconde et troisième unités (37, 39, 41) de surveillance indépendantes les unes des autres, connectées aux bornes respectivement des première, seconde et troisième phases (17, 19, 21), la première unité (37) et la seconde unité (39) étant chacune configurée pour mesurer le nombre de pas de commande pendant la fenêtre de temps (Tobs) de durée prédéterminée, et couper l'alimentation électrique (11) en cas de dépassement du maximum prédéterminé (Nmax). 3050309 26 la troisième unité (41) étant configuré pour mesurer le nombre de pas de rotation du rotor pendant la fenêtre de temps (T'obs) de durée prédéterminée, et couper l'alimentation électrique (11) en cas de dépassement du maximum prédéterminé (N'max). 3.- Mécanisme d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les 5 première et seconde unités (37, 39) comportent chacune au moins l'un des circuits suivants : * un circuit logique configuré pour compter le nombre d'impulsions électriques délivrées respectivement à la première phase (17) ou à la deuxième phase (19) ; * un circuit analogique configuré pour compter le nombre d'impulsions électriques 10 délivrées respectivement à la première phase (17) ou à la deuxième phase (19) ; * un circuit logique ou analogique de comparaison des impulsions électriques délivrées respectivement à la première phase (17) ou à la deuxième phase (19) avec un gabarit prédéterminé. 4.- Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, 15 caractérisé en ce que la troisième unité (41) est configurée pour détecter le franchissement d'un pas de rotation par le rotor par mesure d'impédance aux bornes de la troisième phase (21) du stator (7). 5.- Mécanisme d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de surveillance (35) comprend, en complément des première et seconde unités 20 (37, 39) de surveillance, une première et/ou une seconde unité de mesure (93, 95) configurée pour mesurer une impédance aux bornes de la première ou deuxième phase (17, 19) respectivement, et une unité (91) utilisant la mesure d'impédance aux bornes d'au moins deux des première, deuxième et troisième phases (17, 19, 21) pour déterminer la position de l'absorbant (3). 25 6.- Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les première, seconde et troisième unités (37, 39, 41) sont configurées pour couper l'alimentation électrique (11) en agissant respectivement sur des premier, second et troisième interrupteurs (33, 25, 27) indépendants les uns des autres si le nombre de pas de commande ou le nombre de pas de rotation dépasse le maximum 30 prédéterminé (Nmax, N'max) correspondant. 7.- Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (35) est configurée pour que le nombre maximum d'impulsions électriques ou de pas de rotation (Nmax, N'max) entraîne un apport de réactivité inférieur à une limite d'anti-réactivité (6) excluant un accident de 35 prompte criticité prédéterminée du réacteur, moins une marge prédéterminée par des analyses de sûreté. 3050309 27 8.- Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (15) assure le maintien de position même sur coupure de l'alimentation du moteur. 9.- Procédé de surveillance d'une situation potentielle de montée en survitesse 5 d'un absorbant de contrôle (3) d'un réacteur nucléaire équipé d'un mécanisme d'entraînement (1) dudit absorbant de contrôle (3) comprenant : - au moins un moteur électrique (5) de type pas-à-pas comprenant un stator (7) ayant au moins des première, seconde et troisième phases (17, 19, 21) et un rotor (9) ; - une alimentation électrique (11), raccordée électriquement à chacune des 10 première, seconde et troisième phases (17, 19, 21) du stator ; - une commande (13) de l'alimentation électrique (11), programmée pour que l'alimentation électrique (13) délivre à chacune des première, seconde et troisième phases (17, 19, 21) des impulsions électriques à une fréquence courante, chaque impulsion électrique formant un pas de commande de forme adaptée à la commande du 15 moteur, le rotor (9) étant déplacé par unité de temps d'un nombre de pas de rotation fonction de ladite fréquence ; - une chaîne cinématique (15) agencée pour accoupler le rotor (9) à l'absorbant de contrôle (3), la chaîne cinématique (15) étant agencée pour convertir un mouvement de rotation du rotor (9) en un mouvement de translation dudit absorbant (3) dans le coeur du 20 réacteur, sans possibilité de glissement ; le procédé comprenant les étapes suivantes : - mesurer le nombre de pas de commande délivrés à l'une au moins des première, deuxième et troisième phases (17, 19, 21) pendant une fenêtre de temps de durée prédéterminée (robs) ou le nombre de pas de rotation du rotor (9) pendant une fenêtre de 25 temps (T'obs) de durée prédéterminée ; - comparer le nombre de pas de commande mesurés avec un maximum prédéterminé (Nmax) ou le nombre de pas de rotation mesurés avec un maximum prédéterminé (N'max). 10.- Procédé de surveillance selon la revendication 9, caractérisé en ce que le 30 procédé de surveillance comprend : - des première et seconde étapes de surveillance pendant lesquelles respectivement le nombre de pas de commande délivrés aux première et seconde phases (17, 19) pendant la fenêtre de temps (robs) de durée prédéterminée est mesuré, l'alimentation électrique (11) étant coupée en cas de dépassement du maximum 35 prédéterminé (Nmax). 3050309 28 - une troisième étape de surveillance pendant laquelle le nombre de pas de rotation du rotor (9) pendant la fenêtre de temps (T'obs) de durée prédéterminée est mesuré, l'alimentation électrique étant coupée en cas de dépassement du maximum prédéterminé (N'max). 5 11.- Procédé de surveillance selon la revendication 10, caractérisé en ce que , aux première et seconde étapes de surveillance, le nombre de pas de commande respectivement délivrés à la première phase (17) et à la seconde phase (19) est compté en détectant les fronts de tension ou les fronts de courant. 12.- Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, 10 caractérisé en ce que, à la troisième étape de surveillance, le nombre de pas de rotation du rotor (9) est compté en mesurant une impédance aux bornes de la troisième phase (21). 13.- Procédé de surveillance selon la revendication 12, caractérisé en ce que le procédé comprend, en plus des première et seconde étapes de surveillance, une 15 première et/ou une seconde étape de mesure pendant lesquelles respectivement le nombre de pas de rotation du rotor (9) est compté en mesurant une impédance aux bornes de la première et deuxième phase (17, 19), le procédé comprenant une étape de détermination de la position de l'absorbant (3) utilisant la mesure d'impédance aux bornes d'au moins deux des première, deuxième et troisième phases (17, 19, 21). 20 14.- Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'au cours des première, seconde et troisième étapes, l'alimentation électrique du moteur électrique (5) est coupée en agissant respectivement sur des premier, second et troisième interrupteurs (33, 25, 27) indépendants les uns des autres si le nombre d'impulsion électrique ou le nombre de pas de rotation dépasse le maximum 25 prédéterminé (Nmax, N'max) correspondant. 15.- Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (15) est configurée pour que le nombre maximum d'impulsions électriques ou de pas de rotation (Nmax, N'max) entraîne un apport de réactivité inférieur à une limite d'anti-réactivité (8) excluant un accident de 30 prompte criticité prédéterminée du réacteur moins une marge prédéterminée par les analyses de sûreté.