INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ces grandeurs estimées peuvent être comparées à des valeurs limites dans le calcul d’une expression d’évaluation de plan de chargement, notée EPC, et on peut alors sélectionner, parmi des plans possibles, un plan candidat qui a l’expression d’évaluation EPC la plus petite, remplissant ainsi le critère prédéterminé, précité.
Dans un exemple de réalisation, l’expression d’évaluation EPC d’un plan est donnée par : où : - est une valeur limite de marge d’antiréactivité, - est une valeur limite de point chaud en présence de grappes, - est une valeur limite de point chaud en absence de grappes, - C est un coefficient réel positif, et - représente la somme de termes sur un ensemble de grappes, dont l’expression d’un terme, pour une grappe g donnée est : .
Par exemple, dans l’expression d’évaluation EPC, les deux termes : et peuvent être d’un même ordre de grandeur, et le coefficient C peut alors être choisi initialement de sorte que le terme est aussi du même ordre de grandeur que l’un des deux termes précités.
Typiquement, le coefficient C peut être compris entre 0,5 et 1 (et valoir par exemple 0,75).
Alternativement, le coefficient C peut être compris entre 1 et 10 par exemple.
La présente divulgation vise aussi une configuration de cœur de réacteur nucléaire, résultant de la mise en œuvre du procédé ci-avant.
Par exemple, un plan de cœur ainsi obtenu par le procédé peut se distinguer typiquement d’une configuration « classique » de l’art antérieur, dans laquelle on retrouve en général les assemblages de la première catégorie dans une première zone de périphérie du cœur, les assemblages de la deuxième catégorie dans une deuxième zone intermédiaire du cœur et les assemblages de la troisième catégorie dans une troisième zone centrale. Dans un cœur obtenu par la mise en œuvre du procédé ci-avant, ces assemblages peuvent être plus « mélangés » que dans une configuration classique, par exemple.
La présente divulgation vise aussi un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé ci-avant, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur. Selon un autre aspect, il est proposé un support d’enregistrement non transitoire, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un tel programme.
La présente divulgation vise aussi un dispositif informatique comportant au moins un processeur pour la mise en œuvre du procédé ci-avant.
La illustre un exemple de réalisation d’un tel dispositif DIS, comportant typiquement une mémoire MEM apte à stocker au moins les instructions d’un programme informatique du type précité et un processeur PROC coopérant avec la mémoire MEM pour exécuter ces instructions. Le dispositif DIS peut comporter en outre une interface d’entrée IN avec laquelle coopère le processeur PROC pour recevoir par exemple des données relatives aux assemblages (nombre total, taux de combustion, données de plans-types, etc.), et une interface de sortie OUT avec laquelle coopère le processeur PROC pour délivrer par exemple les données d’un plan candidat.
Fig. 1 montre un assemblage combustible d’un cœur de réacteur dans un exemple de réalisation.
Fig. 2 montre un plan en coupe d’un cœur à 157 assemblages dans un exemple de réalisation.
Fig. 3 montre deux modules de calcul intervenant dans un procédé selon un mode de réalisation de la présente divulgation : un module MOD1 pour la constitution de plans selon des règles prédéfinies (notamment des règles de permutation et de croisement de cœur) et un module MOD2 pour l’évaluation selon le critère EPC précité du plan ainsi constitué par le module MOD1.
En référence à la , ces positions de symétrie 4 sont les positions placées sur les diagonales R1-A15 et R15-A1 et les médianes H1-H15 et R8-A8. Est exclu l’assemblage central.
Toutes les autres positions sont de symétrie 8 : aucun des assemblages des familles 8 concernées n’est positionné sur une diagonale ou une médiane tel que définies ci-avant.
Les figures 23 à 33 illustrent les 11 positions de symétrie 4 et les figures 34 à 47 illustrent les 14 positions de symétrie 8.
Les assemblages combustibles sont donc partitionnés en 11 familles 4, 14 familles 8, et une famille 1 ne contenant qu’un seul assemblage : - soit donc : 4 x 11 + 8 x 14 + 1 = 157 assemblages
Ainsi le plan formé de ces positions conduit à total de 157 assemblages.
Il existe bien entendu un plus grand nombre de positions dans un cœur comprenant plus de 157 assemblages, mais toujours des familles 4, familles 8, et famille 1, respectant ces symétries de positions.
On décrit ci-après l’enchaînement des étapes de calculs.
Le code de calcul neutronique est lancé et les paramètres Marge(plan), Fxy(plan) et Fxy,g(plan) sont extraits des résultats pour évaluer le critère EPC défini plus haut.
Si ce critère EPC a atteint une valeur cible comprise entre 0 et/ou proche de 0 au cours d’un nombre maximum de permutations atteint, alors le plan ayant cette valeur cible devient le plan élu pour la campagne future.
Au cours de ces permutations, il est procédé à des réaffectations de positions en respectant pour chaque famille 4 et famille 8, la symétrie 4 et la symétrie 8. Des permutations de positions d’assemblages sont ainsi réalisées, et à la suite de chacune ou de plusieurs permutations, un nouveau calcul neutronique est effectué pour déterminer le nouveau critère EPC. Ce processus se poursuit et le cœur ayant un EPC nul ou proche de zéro peut être sélectionné comme candidat.
Les permutations au sein des familles 4 et familles 8 sont décrites ci-après.
On appelle « configuration d’une famille » un ordre de placement des assemblages de la famille dans les positions de la position de symétrie à laquelle elle est affectée. Chaque position d’assemblage d’une famille de symétrie donnée possède un rang conformément à la et à la .
A noter que les figures 4 et 5 ne sont pas une image du cœur tel que représenté en , mais une représentation symbolique de positions en symétrie 4 ou symétrie 8 tel que définies plus haut.
Les quatre assemblages d’une famille 4 étant placés dans les 4 positions d’une position de symétrie 4, il est possible de les permuter selon l’une des trois possibilités décrites ci-dessous.
Lors de la permutation 4.a, l’assemblage situé dans la position 4 est placé dans la position 1. L’assemblage situé dans la position 1 est placé dans la position 2. L’assemblage situé dans la position 2 est placé dans la position 3. L’assemblage situé dans la position 3 est placé dans la position 4.
Lors de la permutation 4.b, les assemblages changent de position dans la position symétrique, relativement aux axes de symétrie sur lesquels ils se situent, comme illustré sur la .
La illustre un connecteur électrique 100 dans son état non-monté. Le connecteur électrique 100 comprend un assemblage de boîtier 200 qui est apte à être connecté et verrouillé à un deuxième boîtier 300. La représente le connecteur électrique 100 dans son état monté et verrouillé. Le verrouillage du connecteur électrique 100 permet d’éviter une déconnexion involontaire de l’assemblage de boîtier 200 et du deuxième boîtier 300 qui pourrait survenir lorsque le connecteur électrique 100 est soumis à des chocs et/ou à des vibrations.
L’assemblage de boîtier 200 comprend un premier boîtier 201 pourvu d’un logement 202 adapté pour loger le deuxième boîtier 300 conjugué du connecteur électrique 100. Le deuxième boîtier 300 représente ainsi la partie mâle du connecteur électrique 100, le premier boîtier la partie femelle.
Le logement 202 du premier boîtier 201 est configuré de manière à ce que le deuxième boîtier 300 puisse y être introduit par une ouverture adapté dans la partie supérieure 203 du premier boîtier 201. Dans la figure, le sens de l’insertion du deuxième boîtier 300 dans le logement 202 du premier boîtier 200 est indiqué par la flèche 204.
De plus, le premier boîtier 201 est pourvu d’une saignée 210 adjacent le logement 202. Dans une réalisation alternative, le premier boîtier 201 pourrait aussi être pourvu d’une ouverture par exemple en forme d’un trou oblong ou d’un évidement à la place de la saignée 210.
L’assemblage de boîtier 200 comprend également un coulisseau 205. Le coulisseau 205 peut être réalisé essentiellement tel un tiroir sans fond apte à coulisser à l’intérieur du premier boîtier 201.Le premier boîtier 201 est configuré de manière à ce que le coulisseau 205 puisse y coulisser selon une direction indiquée par la flèche 220. Lorsque le coulisseau 205 se trouve le plus à l’intérieur du premier boîtier 201, la position du coulisseau 205 est dite position fermée. Dans le cas contraire, où le coulisseau 205 se trouve le plus à l’extérieur du premier boîtier, comme illustré sur la , la position du coulisseau 205 est appelée position ouverte.
De plus, le coulisseau 205 a une paroi frontale 206 dont la surface extérieure reste à l’extérieur du premier boîtier 201 en position fermée. La paroi frontale 206 est prévue pour loger un dispositif d’assurance de position du connecteur électrique 100, appelé également dispositif CPA 230. Une ouverture 207, essentiellement en forme de trou oblong, est présente dans la paroi frontale 206 du coulisseau pour pouvoir loger une saillie 234 d’une tête de lance 231 faisant partie du dispositif CPA 230 tel que décrit ultérieurement. Le dispositif CPA 230 comprend en plus un élément de manipulation 237 dont la surface de manipulation 238 correspond à la surface supérieure extérieure de l’élément de manipulation 237 et qui est manipulée par l’utilisateur lors du verrouillage du connecteur électrique 100.
Sur la , le dispositif CPA 230 est représenté dans une position bloquée de livraison, correspondant à la position dans laquelle le dispositif CPA de l’assemblage de boîtier 200 est stocké et transporté avant l’assemblage du connecteur 100 par l’introduction du deuxième boîtier conjugué 300. La position bloquée de transport du dispositif CPA 230 ne peut pas être changée de manière involontaire. Le dispositif CPA 230 dans sa position bloquée de livraison sera davantage détaillé et illustré en .
Le coulisseau 205 a des parois latérales 208 avec des rainures 209a-209d, ici deux de chaque côté. Dans une réalisation alternative, les parois latérales 208 du coulisseau 205 peuvent être pourvues de saillies de guidage au lieu de rainures. Dans le mode de réalisation de la , les rainures 209a-209d, , sont positionnées selon une diagonale dirigée vers le bas de la paroi latérale 208 du coulisseau 205 en venant de l’ouverture dans la surface supérieure 203 du logement 202. Les deux rainures 209a et 209b ainsi que 209c et 209d de chaque paroi latérale 208 du coulisseau 205 sont parallèles entre elles.
Ces rainures 209a-209d du coulisseau 205 sont configurées de manière à pouvoir coopérer avec des saillies 301a et 301b du deuxième boîtier 300 placées sur la face latérale 302 du deuxième boîtier 300. Une deuxième paire de saillie est également présente sur la face opposée du deuxième boîtier 300 qui n’est pas visible dans la . Lors de l’introduction du deuxième boîtier 300 dans le premier boîtier 201, les saillies 301a et 301b viennent respectivement se loger dans les rainures 209c et 209d du coulisseau 205. En fermant le coulisseau 205, le deuxième boîtier 300 est alors entraîné vers sa position fermée à l’intérieur du premier boîtier 201.
Le deuxième boîtier 300 est en plus pourvu d’une saillie 303 sur la face frontale 304 qui peut être logée dans la saignée 210 du premier boîtier 201 et dans l’ouverture 207 du coulisseau 205. Ici, la saillie 303 a par exemple une forme triangulaire, néanmoins d’autres formes de réalisation sont également possibles à condition qu’au moins une partie de la saillie 303 puisse passer à travers la saignée 210 du premier boîtier 201 et l’ouverture 207 du coulisseau 205. La face latérale 302 du deuxième boîtier 300 est également pourvue d’un élément en saillie 305 qui permet de limiter les contraintes auxquelles le deuxième boîtier 300 est soumis.
La représente le connecteur électrique 100 en mode monté et verrouillé. Dans ce mode, le deuxième boîtier 300 a été introduit complètement dans le logement 202 du premier boîtier 201. De plus, le coulisseau 205 est alors dans sa position fermée et le dispositif CPA 230 dans la position de verrouillage.
L’assurance du maintien de la connexion du premier boîtier 200 au deuxième boîtier 300 est réalisée par le dispositif CPA 230 qui se trouve donc dans sa position de verrouillage.
A la différence de la position bloquée de livraison représentée sur la , le dispositif CPA 230 en position de verrouillage a été déplacé vers le bas en direction de la flèche 240. Dans cette réalisation, la partie inférieure du dispositif CPA 230 se trouve en contact avec la surface inférieure 211 du premier boîtier 201. En introduisant des ergots, illustrés ultérieurement dans les figures 2 et 3a à 3c, dans des évidements 211 correspondant dans le premier boîtier 201 une réouverture du coulisseau 205 et donc une déconnexion du deuxième boîtier 300 du premier boîtier 201 du connecteur 100 peut être évitée. Dans la position de verrouillage, un déverrouillage involontaire du connecteur électrique 100 peut être évité car un déplacement vers le haut du dispositif CPA 230 est bloqué par des éléments de butée 212 du coulisseau 205.
De plus, dans cette réalisation particulière, un élément de fermeture 214, ici, la partie haute de l’ouverture 207 dans la paroi 206 du coulisseau 205 ferme la saignée 210 du premier boitier 201 et peut encore améliorer le maintien en position de l’assemblage 200 avec le deuxième boîtier 300. Une vue de la coupe transversale du coulisseau illustrée en permet de mettre en évidence ces éléments de butée 212, qui seront davantage décrits dans la suite.
La , dans laquelle des éléments portant les mêmes numéros de référence que dans les figures 1a et 1b décrites précédemment ne vont pas être décrits à nouveau mais référence est faite à leurs descriptions ci-dessus. représente une coupe transversale du connecteur électrique 100 en phase d’approche avec le deuxième boîtier 300 partiellement inséré dans le logement 202 du premier boîtier 201 mais pas encore complètement introduit dans ce dernier, donc avant le verrouillage du premier boîtier 201 au deuxième boîtier 300. En conséquence, le CPA 230 se trouve encore en position bloquée de transport. Le coulisseau 205 est alors partiellement coulissé selon la direction 220 dans le logement 202 du premier boîtier 201. Sur la , le coulisseau 205 est alors encore dans une position ouverte.
La coupe transversale du dispositif CPA 230 représentée en , coupe le dispositif CPA de telle manière que l’élément de manipulation 237 et sa surface supérieure de manipulation 238 ne soient pas visibles sur la . Néanmoins, la coupe transversale du dispositif CPA 230 permet de mettre en évidence la structure du dispositif CPA 230 qui se situe en-dessous de la surface supérieure de manipulation 238 et la partie cachée derrière l’élément de manipulation 237 du dispositif CPA 230 représenté sur la .
PROCÉDÉ AUTOMATISÉ DE DÉTERMINATION DE PLANS DE CHARGEMENT DE CŒURS DE RÉACTEURS NUCLÉAIRES La présente divulgation concerne une détermination de plans de chargement de cœurs de réacteurs nucléaires.
Elle concerne plus particulièrement le développement de méthodes et d’outils informatiques de calculs applicables aux réacteurs nucléaires. L’application concernée ici est relative à l’une des premières étapes d’une chaîne de calculs des cœurs pour la conception des plans de chargement.
Avant chaque rechargement effectif en assemblages nucléaires d’une cuve de réacteur de centrale nucléaire, l’exploitant doit réaliser un ensemble d’études destinées à évaluer la sureté et le fonctionnement du futur cœur de réacteur, ce qui conditionne le redémarrage effectif d’une tranche nucléaire.
Pour réaliser ces études, l’exploitant dispose en général d’une « chaîne de calculs des cœurs », intégrant une application de rechargement d’assemblages pour une nouvelle campagne de production nucléaire. Ces applications situées en début de chaîne permettent de concevoir le plan de chargement des cœurs en exploitation qui devront respecter l’ensemble des critères de sûreté, ainsi qu’un ensemble de contraintes, dites « contraintes d’exploitation », qui interdisent par exemple certaines positions à certains assemblages.
Aujourd’hui, les ingénieurs résolvent ce problème combinatoire complexe « à la main » avec des applications dédiées.
Le besoin est donc de disposer d’un outil capable de concevoir automatiquement ces plans de rechargement, prenant en compte de façon paramétrable les bons critères de sûreté, les contraintes d’exploitation et la qualité des assemblages disponibles en réserve. Cette catégorie d’assemblages, stockée en piscine, est appelée « réserve de gestion ». Les réserves de gestion sont des assemblages en général usés mais encore aptes à effectuer une campagne supplémentaire.
D’un point de vue de l’exploitant, il existe un besoin pour un outil capable de gérer les contraintes de positionnement des assemblages dans le cœur.
Il est rappelé ici que le taux de combustion (ou « burn-up » ci-après) est une grandeur fondamentale dans la caractérisation d’un assemblage combustible et dans la modélisation des calculs de cœurs. Il caractérise l’énergie qui a été produite par un assemblage combustible au cours de son irradiation. Il s’exprime en MWj/t, rapport de l’énergie totale produite rapportée à la masse en tonne de métal lourd initial investi. En connaissant le taux de combustion, on peut calculer rapidement l’énergie en multipliant la puissance spécifique massique par le nombre de jours calendaires de fonctionnement précédent, par exemple. En règle grossière et générale, plus le taux de combustion d’un ensemble d’assemblages est élevé et plus la puissance générée est basse, par rapport à un ensemble d’assemblages neufs.
On entend ici par « taux de combustion voisins », pour la constitution d’une famille d’assemblages, des taux de combustion d’assemblages dont les valeurs ne s’écartent pas (en valeur absolue) entre elles (ou d’une moyenne par famille) de plus de quelques pourcents par exemple. Le critère de « taux de combustion voisins » peut ne pas être le seul pour regrouper les assemblages par famille. Les assemblages d’une même famille peuvent être conçus aussi selon une même technologie et/ou comporter un même type de combustible, et/ou autres.
De même, on entend ci-dessus par « plan-type de chargement dont les taux de combustion d’assemblages, par famille, sont les plus proches des taux de combustion … », le choix dans une base de données d’un plan-type dont les valeurs de burn-up sont les plus « proches » de celles des assemblages courants, par exemple en choisissant le plan type qui minimise un calcul de distance entre la somme des carrés de différences des valeurs moyennes de burn-up par famille du plan-type et des assemblages courants.
On entend aussi par les premier et deuxième « seuils » précités, des seuils qui délimitent simplement des gammes de taux de combustion (par exemple entre 0 et 200 MWj/t, puis entre 200 et 17000 MWj/t, puis entre 17000 et 33000 MWj/t ou plus, etc.), ces gammes étant définies le plus souvent par le nombre de campagnes de production déjà subies auparavant par ces assemblages courants.
On entend par « tester par simulation numérique » des calculs neutroniques (souvent en 3D) du cœur fonctionnant avec les assemblages courants dans les positions testées, en absence ou en présence de grappes de contrôle, absorbantes de neutrons, pour étouffer la réaction nucléaire de fission, et dont on extrait, par configuration notamment des grappes de contrôle, au moins des valeurs de marge d’antiréactivité et de puissances de crayons ou « facteurs de point chaud Fxy et Fxy, g », respectivement en absence et en présence de grappes de contrôle (ces paramètres étant expliqués plus loin en référence aux figures 50 et 51). D’ailleurs, le « critère » précité, à remplir, peut être basé sur une combinaison de ces paramètres, et l’on cherche en particulier à ne pas dépasser globalement des valeurs limites de ces paramètres pour la sélection d’un cœur candidat.
On entend par « permuter des positions d’assemblages courants » aussi bien des permutations entre assemblages d’une même famille (permutations « intrafamiliales ») que des échanges de positions entre tous les assemblages respectifs de deux familles différentes (permutations « interfamiliales »), ces familles différentes ayant un même nombre de membres. En particulier, les membres d’une famille restent dans la même famille après permutation (et ne sont pas éparpillés).
Une telle réalisation au sens de la présente divulgation, avec une génération de plans automatisée puis testée par les moyens informatiques précités, par permutations ou par croisements avec d’autres plans comme on le verra dans un exemple de réalisation présenté plus loin, mènent à des plans de qualité insoupçonnée pour un homme du métier, et ce parfois de façon contrintuitive.
représente une vue de côté d’une partie arrière du système de support ;
représente une vue en perspective d’une partie arrière du système de support ;
représentent des vues de côté schématisant de procédé de chargement de l’emballage sur le système de support.
En référence tout d’abord à la , il est représenté un véhicule 1 de transport de matières radioactives selon un mode de réalisation préféré de l’invention.
Le véhicule 1 est ici un véhicule de transport routier, mais il pourrait alternativement s’agir d’un véhicule de transport ferroviaire. Il comprend une unité avant de traction 2, ainsi qu’une remorque 4 présentant une plateforme de chargement 6. Sur la plateforme, il est monté un système de support 30 d’un emballage 10 de transport de matières radioactives. La fixation du système de support 30 sur la plateforme 6 est préférentiellement démontable, mais alternativement, elle pourrait être réalisée de manière non-démontable, par exemple par soudage ou moyens équivalents.
L’emballage 10 est formé par un corps latéral 12, un fond 13 et un couvercle 14 obturant une ouverture de l’emballage axialement opposée au fond. L’emballage présente un axe central longitudinal 16 centré par rapport au corps latéral 12, et traversant le couvercle ainsi que le fond de ce même emballage. Comme visible sur la , le corps latéral 12 peut être recouvert d’ailettes de refroidissement 15.
L’emballage comporte une partie d’extrémité de fond 13A, comprenant le fond 13 ainsi qu’une extrémité axiale du corps latéral 12 située du côté de ce fond. De manière analogue, l’emballage comporte une partie d’extrémité de tête 14A, comprenant le couvercle 14 ainsi qu’une extrémité axiale du corps latéral 12 située du côté de ce couvercle.
Sur la , l’emballage 10 est représenté en position horizontale de transport, également dite position « couchée », dans laquelle son axe 16 est parallèle à la plateforme 6 du véhicule. De plus, la partie d’extrémité de tête 14A est orientée vers l’avant du véhicule, même si une situation inverse pourrait être envisagée, sans sortir du cadre de l’invention.
De manière conventionnelle, l’emballage 10 forme une enveloppe extérieure d’un colis et définit une cavité servant au logement des matières radioactives, et éventuellement d’un panier de rangement. Les matières radioactives peuvent par exemple être des étuis de déchets, ou préférentiellement des assemblages de combustible nucléaire.
Aux deux parties d’extrémité axiale 13A, 14A de l’emballage 10, ce dernier comprend des capots amortisseurs. Il s’agit d’un capot amortisseur 14B recouvrant au moins partiellement la partie d’extrémité de tête 14A, axialement et latéralement, et d’un capot amortisseur 13B recouvrant au moins partiellement la partie d’extrémité de fond 13A, également axialement et latéralement. Ces capots amortisseurs 13B, 14B contribuent à maintenir l’intégrité de l’emballage en cas de chute, durant le transport. En revanche, durant les opérations de chargement / déchargement des matières radioactives des emballages, ces capots sont habituellement retirés.
Le système de support 30, également objet de l’invention, est configuré pour permettre le déplacement de l’emballage 10 d’une position horizontale de transport visible sur les figures 1, 2 et 4, à une position verticale d’exploitation visible sur la , et inversement.