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Perfectionnements aux systèmes pour contrôler le fonctionnement de dispositifs d'actionnement électromécaniques
La présente invention concerne des systèmes pour contrôler le fonctionnement de dispositifs d'aotionnement électromécaniques et elle s'applique en particulier à des mécanismes de commande d'éléments absorbeurs pour des réacteurs nucléaires.
On a déjà proposé d'inclure dans les moyens de sécurité d'un réacteur nucléaire des éléments absorbeurs de neutrons qui sont normalement maintenus hors du noyau du réacteur ou en partie seulement dans ce dernier par un électro-aimant, mais qui tombent rapidement dans le noyau pour fermer le réacteur, quand on les lâche on désexcitant l'électro-aimant. Il est important de tour- nir une indication iomdiate permettant de se rendre compte si l'élément absorbeur a été libéré ou non par l'électro-aimant et,
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à cet effet, différents procédas ont été adoptes.
L'un de ces procédés utilise des interrupteurs de fin de course actionnés par un déplacement de l'élément absorbeur par
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rapport à l'leotro-a11t. L'utilisation d'interrupteurs de fin de course offre cependant plusieurs inconvénients tels que l'en- Qombr':::1cnt, la complexité mécanique, la difficulté'd'accès pour l'entretien, la nécessité de prévoir des connexions électriques séparées aux interrupteurs , plus les difficultés de fonctionne- ment dans des niveaux de flux neutronique élevés et, dans des réacteurs refroidis par des liquides, la difficulté de rendre
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les interrupteurs étanehes au liquide chaud.
La présente invention concerne un système de contrôle servant à indiquer que l'électro-aimant a lâcha l'élément ab- sorbeur, qui ne nécessite ni éléments ni connexions supplémentaires dans le réacteur.
Suivant la présente invention, dans un dispositif d'ac-
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tionne:'1cnt électromécanique comprenant un électro-aimant qui, lorsqu'il est excité, maintient une armature, l'armature pouvant s'écarter du circuit rsan6tique de l'elcotro-ainant lorsque ce dernier est désexcité, et un système pour contrôler si 1$arjlatur* s'est ou non écartée de l'électro-a1ant, ce système comprend une source de courant alternatif connectée de manière à superposer au courant d'excitation de l'aimant un courant alternatif de fréquen-
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ce donnée un pont à courant alternatif dont l'enroulement de lai mant forme une branche, le pont pouvant être réglé pour donner une sortie en substance nulle selon que Ilariaature est ou n'est plus dans le circuit magnétique de l â7:
eatro a,anti un amplifi- cateur à courant alternatif accordé a la fréquence donnée pour amplifier la sortie du pont, et un indicateur commande par la pré-
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sence ou l'absence d'une sortie notable de l'amplificateur* Le pont est de préférence réglé pour donner la sortit nulle lorsque 1 araature n'est plus dans le circuit magnétique de 1#61ectr,o-aiwmt.
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La source go courant alternatif est de préférence un trafaa-
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formateur comportant un enroulement primaire auquel une tension
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alternative est appliquée et un fjnmlfltttnt secondaire à pris* formant doux autres branohta du pont, l'enrouleaent de l'aimant étant connecté en série avec une des autres branches et un oirouil d'équilibrée qui forme la quatrième branche du pont et qui peut être rdglé pour équilibrer 1,rcdanaa de l'enroulement de l'ainas étant oonne=t4 en série avec cette autre branche, le courant Q,'ax citation de l'aimant étant appliqua à la prise et la sortie du
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pont étant branchée sur la prise.
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Dano une application de l'invention, le dispositif dao- tionnement est un mécanisme de eoutaande d'éléments absorbeurs de
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neutrons pour réacteur nucléaire, l'armature étant fixée à un
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élément absorbeur de neutrons. qui est libre de tomber par gravité dans le noyau du réacteur quand l"l.otro-1mAnt est désaxotté.
Lorsque l'élément abaorbeur est Maintenu par '6.eatroai.nent,
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on peut l'introduire dans le noyau du réacteur et l'en retirer
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d'une manière déterminée, en déplaçant l'él.otro-a1mant.
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Pour bien faire comprendre la présente invention, on se
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référera c1-aprèa, à titre d'exemple, aux dessins annexé., dans lesquels 1 la tige 1 oet une coupe verticale d'un 'oAn1.m. de oomiiando d'élément absorbeur de réacteur nucléaire; la Fig, 2 est une coupe verticale d'un électro-aimant incorporé dans le mécanisme de commande d'éliment abeortwur; et, la Fis* 3 est un schéma éleotrique partiel d'un système de contrôle pour le m4olnte. de la ?lis le conforme à l'inven-
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tion.
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Sur la yin. 1$ un réacteur modère et refroidi par de l'eau lourda est pourvu d'un tube de support d'élément ooabustibl composite cylindrique 1 qui s'étend verticalement vers le bas a travers une protection a du réacteur et pénètre dans l'eau lourde formant l'agent de refroidisaeaent-aedefateurt Le niveau du ao-
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dérateur est indique en 3. Une série de trous 4 assurent que l'in
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tôr1eur du tube 1 soit baigné par le Modérateur.
On m4ow... de commande d'élément absorbeur cet placé dans le tube 1 et lou-41.n de ce dernier et comprend un moteur pas à pas à démultiplicateur 4 relié par des oignons à denture droite 5 à. une vit-mère 6 sus- ceptible do déplacer verticalement un bouchon de blindage étron- tement ajusté 7 dans un tube de guidage 8 pour l'élément absor. beur. Un électro-aimant 9 attaché à 1' extrémité intérieurs du bouchon, supporte un élément tubulaire absorbant les neutrons 10. L'élément 10 entoure sans serrage une tige centrale 11 qui
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est élastiquement suspendue sur dos ressorts annulaires ionarn triques 12 logés dans un boîtier en forme de cuvette 13. Le bottier 13 est supporta par l'extrémité supérieure du tube de dage 8.
La tige traverse le bouchon et l'aimant et se tartine
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dans un cane 1 situé juste au-dessus d'un élément oOlbuet1bl. tubulaire 15 qui fait partie du noyau du réacteur*
L'extrémité supérieure du bouchon de blindage 7 est pour*
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vue d'un dorou26 qui est en prise avec la vis-mère par l'inter- médiaire d'un mécanisme gaz billes reo1roulante,' L'écrou 16 est empêché de tourner par un prolongement 17 engagé dans des tent., 18 ménagées dans le tube de guidage 8 de l'élément absorbeur.
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L'él8nt absorbeur 10 comprend un tube en acier Inoxyda. ble comportant une chenise de oad:aium encastrée 19 à son extréjd té inférieure, et son extrémité supérieure comporte une armature annulaire 20 pour l'aimant 9. L'armature comprend de préférence
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un anneau en matière semblable à la culasse de l'aimant.
L'élé- ment 10 ont ajusté sans serrage dans le tube @ et peut tomber librement lorsqu'il est liché par l'aimant 9, en n'étant freiné que par un léger frottement visqueux dû au modérateur contenu dans le tube 8. L'élément 10 est arrêté par contact avec le côn
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1. L'alésage 21 de l'élément 10 va en diminuant à son extr41!1it supérieure pour produire, conjointement avec le cône de la tige et le modérateur, un effet d'amortissement hydraulique lorsque
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l'élément 10 approche de la fin de sa course.
Un micro-interrupteur (non représenté), actionné par un petit déplacement vertical de la lise 11 indique, à un endroit
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sltu<(i à l'extérieur de la cuve du réacteur, la position descendue de l'élément Fig. 2, 1'aimant 9 aampr.nd arrtté par 14 otne 14.
Sur la 11,. 2# l'aimant 9 comprend une culasse comprenant des organes-tubulaires 22 et 23 en matière magnétique, par exemple
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un alliage de 49 de nickel et de 51% de ter, reunis a leurs ex- traites supérieures et comportant un enroulement d'excitation 24
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qui entoure l'organe tubulaire intérieur 2a. Les deux faces pol. res de l'aimant 9 sont les faces 4,.xtr'1t' inférieures des tubes intérieur et extérieur, respectivement.
L'enroulement 24 en fil de molybdène est bobiné sur un support en céramique 25 maintenu entre un épaulement 26 sur le tube intérieur 22 et un disque de blocage 27 soudé au tube 22.
On isole le fil de molybdène en le bobinant sur le support tout en appliquantune pâte coranique entre les spires et auteur de celles-ci, et en cuisant ensuite le tout.
L'intervalle annulaire séparant les extrémités inférieures des tubes, c'est-à-dire les faces polaires de l'aimant 9, est fer- mé par un organe d'espacement magnétique 28 soude aux deux tubes* Les espaces intérieurs dans l'aimant sont de préférence remplis
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41h411 pour réduire au Pinimum la corrosion. Les deux oonduc- teurs 29 alimentant l'enroulement sont gainas de métal et sont soudés d'une façon étanche à leur point d'entrée pour assurer
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lxAtanohit6 aux fuites.
Normalement, l'arnature 20 et ainsi relouent absorbeur 10, sont maintenus par l'aimant 9 et sont soulevés et abaisses d' une manière dter,ain6e par la rotation de la vis"mere 6 pour oom- mander la puissance ou le régime du réacteur. Lorsqu'un circuit de sécurité quelconque des instruments du réacteur est déclenchée
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l'dlootro-a1mant 9 est désexcite et l'élément absorbeur 10 tombe dans le noyau pour fermer le réacteur. Pour retirer l'élément 10.
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du noyau, on réexcite l'électro-aimant 9, en le descend sur la tige centrait 11 en contact avec l'armature 20 et on le remonte ensuite avec l'armature 20 et l'élément absorbeur 10.
Coma 1'élément absorbeur 10 tombe librement par gravité dans un espace restreint occupa par de l'eau lourde qui présente une certaine composante de vitesse vers le haut due aux courants de convection, etc, l'indication du micro-interrupteur mentionné plus haut n'est fournie qu'un certain temps après que l'armature 20 a été libère.
La Fig. 3 représente un circuit de controle suivant @ l'invention, servant à vérifier immédiatement si l'aimant 9 a ou non libéré l'armature 20 et l'élément 10. Le circuit *=prend un oscillateur 36 de 1000 hertz dont la sortie est connectée aux bor- nes de 1' enroulement primaire d'un transformateur 37 comportant un enroulement secondaire à prise médiane dont les deux moitiés sont représentées en 38 et 39. L'enroulement 24 est représente dans la protection 2 du réacteur et est connecté en série avec l'enrou- lement 28.
Le courant continu pour exciter l'aimant 9 est fourni par une source 40 par l'intermédiaire d'un interrupteur 41 (qui représente l'un quelconque d'uno série de contacts de relais dans les circuits de sécurité du réacteur)et un inducteur 42 à la prise médiane. Un condensateur 43 est connecté en parallèle avec l'inducteur 42 pour former un réseau filtre qui présente une impédance élevée à des signaux de 1000 hertz apparaissant à la prise médiane.
Un circuit d'équilibrage 45 comprenant un inducteur 46 et une résistance variable 47 en parallèle avec un condensateur varia ble 48, est connecté en série avec l'enroulement 39 par l'inter- médiaire d'un condensateur de blocage de courant continu 44. On peut voir que les enroulements 24, 38 et 39 et le circuit d'équi- librage 45 forment respectivement les quatre branches du pont à courant alternatif alimenté par l'excillateur 36, la sortit du pont étant obtenue entre la prise médiane et la connexion à l'enrou-
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lement 24 et le circuit d'équilibrage 45.
La connexion de sortiepartant de la prise médiane passe par un condensateur de blocage de courant continu 49 vers un am- plificateur à courant alternatif 50 accorde pour présenter une , largeur de bande étroite centrée sur 1000 hertz. La sortie de 2 'amplificateur 50 est redressée par un redresseur biphasé 51 dont la sortie est amenée à un amplificateur à courant continu 52 et ainsi à un .relais RL/2, Le relais RL/2 comporte un contact de travail RL/1 qui, lorsqu'il est fermé, allume une lampe témoin
53 et un contact de repos RL/2 dont la fermeture allume une lampe témoin verte 54.
Il est à remarquer qu'aucun élément supplémentai- te et aucune connexion autre que les connexions d'excitation existantes ne sont nécessaires dans la protection 2 du réacteur.
Le fonctionnement du système dépend du fait que, lors- que l'armature 20 (Fig. 1) est maintenue par l'aimant 9. l'im- pédance du courant alternatif de l'enroulement 24 a une autre va- leur (par suite, entre autres, de la moindre réluctance du cir- cuit magnétique lorsque l'armature 20 en fait partie) que lors- que l'armature 20 s'écarte quand 1' électro-aimant 9 est désexcité.
Les valeurs de la résistance 47 et du condensateur 48 sont réglées de façon que lorsque l'armature 20 est écartée de l'aimant 9 (élément 10 descendu), l'impédance du circuit d'équilibrage 45 cor respond à celle de 1'enroulement 24 à 1000 hertz et, par sensé quent, la prise médiane ne fournit que peu ou pas de courant.
'Dans ces conditions, l'amplificateur 52 Maintient le relais RL/2 excité, de sorte que la lampe témoin 53 est allumée pour indi- quer que l'élément absorbeur 10 a été lâche. Lorsque l'aimant
9 maintient l'armature 20, l'impédance de l'enroulement 24 est différente, le pont est déséquilibré et une tension est déve- luppée à la prise médiane qui, après amplification et redresse- ment, désexcite le relais RL/2. Dans ce cas, la lampe témoin 54 s'éteint et la lampe 53 s'allume, indiquant que l'élément 10 est accroché au mécanisme de commande.
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Il est préférable que le pont soit en équilibre quand l'a mature 20 est écartée de l'aimant 9 plutôt que quand elle est maintenue par ce dernier parce qu'autrement l'état d'équilibre dépend d'un certain nombre de variables impossibles à détermine par exemple le courant d'excitation de l'aimant à courant conti- nu, un léger désalignement de l'armature 20, une faible perméabi lité du ter, etc.
Il faut utiliser un amplificateur accordé à la fréquence du courant alternatif superposé afin d'empêcher que le relais RL soit actionna par les parasites dans les connexions ou par les impulsions produites lors de l'excitation de 1'électro-aimant 9.
L'aimant 9 ne doit pas être excita par du oourant continu Le système peut être utilisé avec des électro-aimants excités pa du courant alternatif, par exemple de 50 hertz, l'amplificateur 50 étant capable d'empêcher une sortie appréciable quelconque de 50 hertz d'atteindre le redresseur 51.
La prise de courant sur 1' enrouleront secondaire du trans formateur 37 est de préférence une prise médiane mais ne doit pa être nécessairement telle, pourvu que l'impédance du circuit équ libreur 45 soit convenablement réglée. Cependant, une prise mé- diane offre certains avantages pratiques et augmente la sensibi- lité du pont.
REVENDICATIONS.
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