Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
y
:
L'invention concerne un dispositif de commande de deux grappes de
crayons de réglage déplaçables verticalement dans un même assemblage combu5-
table du coeur d'un réacteur nucléaire.
Pour améliorer les performances défi réacteurs nucléaires à eau
5 HOU pression, en ce qui concerne l'utilisation du combustible, on a propos
se des procédés de conduite de ces réacteurs faisant intervenir une vrille-
lion du spectre d'énergie des neutrons dans le coeur du réacteur, au cours
du cycle de fonctionnement de celui-ci. Par exemple, le procédé décrit dans
la demande canadienne 445,343 déposée le 16 janvier 1984 r
10 (Société FaAMATOME)prévpit, pe~dsnt la première partie du cycle de fonction- i.
nomment du réacteur, llintroduction dans le coeur de grappes de crayons en
matériau absorbant les neutrons. On produit ainsi un durcissement du sec-
ire des neutrons a la fois par diminution du volume de modérateur dans le
coeur et par absorption des neutrons de faible énergie. Dans une seconde
15 partie du cycle de fonctionnement du réacteur on extrait les grappes de
crayons absorbants du coeur du réacteur et l'on consomme le matériau fisse-
le formé au cours de la première phase. De préférence, les crayons sont en
un matériau fertile susceptible de se transformer en matière fissile sous
l'effet du bombardement neuronique.
Dans la demande canadienne 445,344 du 16 janvier 1984 est
décrit un réacteur nucléaire à rendement amélioré utilisant-en particulier un en-
semble de grappes de crayons en matériau fertile pour faire varier le sec-
ire de neutrons au cours du cycle de fonctionnement du réacteur.
Dans un tel réacteur, on utilise conjointement des barres de coma
mande constituées par des grappes de crayons absorbant les neutrons qu'on
peut insérer plus ou moins dans les assemblages constituant le coeur du
réacteur pour le pilotage de celui-ci et des grappes de crayons fertiles
qui sont totalement insérées dans les assemblages combustibles constituant
le coeur du réacteur pendant la première partie du cycle de fonctionnement
de celui-ci. En particulier, les grappes de crayons absorbants assurant le
pilotage du réacteur Claire et les grappes de crayons fertiles peuvent
être associées aux mêmes assemblages du coeur du réacteur.
En effet le coeur du réacteur est constitué par un ensemble d'as-
semblages combustibles formés de faisceaux de crayons combustibles de grand
de longueur di6pos~s verticalement et côte cote à lin trieur de la cuve
y,
.;
.... ..
z9~
du réacteur remplie d'eau sous pression.
Certains crayons combustibles du faisceau sont remplacés par dsstubes-guides à l'intérieur desquels on peut déplacer verticalement un encens-
bic de crayons de réglage constituant les barres de commande ou un ensemble
de crayons fertiles. un assemblage sur deux dans le coeur reçoit à la fois
une grappe de crayons absorbants de pilotage et une grappe de crayons ferai-
les. Les autres assemblages du coeur ne reçoivent ni crayons absorbants ni
crayons fertiles mais des grappes de bouchons qui empochent le by-pass du
coeur par les tubes-guides. Les crayons absorbants pénètrent dans un pro-
mien ensemble de tubes-guides de l'assemblage alors que les crayons ferai-
les pénètrent dans un second ensemble de tubes-guides de cet assemblage.
Les grappes de crayons absorbants utilisées pour le pilotage du
réacteur sont reliées à une tige de commande de grande longueur qui les pro-
longe vers le haut et qui se déplace à l'intérieur d'une enceinte étanche
en communication avec le volume interne de la cuve du réacteur. Dans cette
enceinte étanche est disposé un mécanisme de maintien et de déplacement ver-
tical contrôlé de la tige de commande et de la grappe de crayons absorbants
fixée sa partie inférieure. Ce mécanisme de déplacement vertical contrôlé
de la grappe est généralement constitué par un ensemble de criquets de dé-
placement et de criquets de maintien actionnés par des bobinages électroma-
génétiques. La tige de commande est usinée sur sa surface externe pour réagi-
son des cannelures dans lesquelles les dents des criquets viennent se loger
pour le maintien ou le déplacement de la tige de commande.
A sa partie inférieure la tige de commande de l'ensemble absor-
béant comporte un dispositif de liaison déconnectable entre la tige et la grappe, la séparation de celle-ci étant réalisée par exemple lorsqu'on
ouvre la cuve du réacteur après sa dé pressurisation pour les opérations de
recharge ment du coeur du réacteur.
Dans le cas où à un même assemblage sont associées deux grappes,
la seconde grappe est également prolongée vers le haut par une tige de coma
mande déconnectable de cette grappe.
Les grappes de crayons de réglage sont constituées par des
crayons parallèles disposés suivant un réseau identique au réseau des tubes-
guides réservés pour leur déplacement et reliés à leur partie supérieure à
une pièce de fixation comportant un pommeau d'assemblage à la tige de coma
mande.
Dans le cas d'un assemblage muni de deux types de grappes, les
deux pommeaux doivent être placés coaxiale ment, la pièce de fixation des
Z~30
crayons fertiles étant disposée HOU la pièce de fixation des crayons aDsor-
béants. On peut ainsi déplacer les crayons absorbants indépendamment sec
crayons fertiles lorsque ceux-ci sont totalement insérés, pendant la promis_-
ne partie du cycle de fonctionnement du réacteur.
Le dispositif de liaison déconnectable entre une tige de commande
et la pièce de fixation de la grappe peut être constitué de manière habit
tutelle par un manchon expansible latéralement comportant deux saillies ver
néant se loger dans des rainures à l'intérieur du pommeau de la grappe, le
pension du manchon étant obtenue par une tige de manoeuvre disposée de fa-
Son centrale et axiale dans la tige de commande dont l'extrémité munie
d'une olive permet l'écartement du manchon expansible.
On connait d'autre part un dispositif de pilotage d'un réacteur
nucléaire décrit dans le brevet français 2.105.373 et comportant, pour un
même assemblage deux grappes coaxiales, l'une de ces grappes étant une gras-
pu de pilotage déplaçable de façon contrôlée dans le coeur du réacteur etl'autre une grappe jarret qu'on peut faire retomber en position diéser
lion maximum dans le coeur pour l'arrêt du réacteur.
Outre le fait que ce dispositif n'est pas transposable dans le
cas d'un réacteur nucléaire amélioré tel que décrit ci-dessus, puisque la
fonction de la barre d'arrêt est différente de celle de la grappe de
crayons fertiles, le dispositif décrit est complexe et nécessite la présent
ce d'un bobinage électromagnétique complémentaire pour le maintien en posé-
lion haute de la barre d'arrêt.
La barre d'arrêt est disposée au-dessus de la barre de commande
puisqu'elle est toujours en position haute lors du fonctionnement du réac-
leur, alors que la barre de crayons fertiles du réacteur à rendement âme-
livré décrit ci-dessus est en position basse où elle est entièrement in-
sériée dans l'assemblage combustible, pendant la première partie du cycle de
fonctionnement du réacteur.
On ne connaissait donc pas de dispositif de commande de position
dans la direction verticale de deux grappes de crayons de réglage associées
à un même assemblage qui permette de déplacer une grappe indépendamment de
l'autre qui est en position totalement insérée dans l'assemblage et qui
soit d'une forme de réalisation simple ne mettant pas en oeuvre de moyens
de motorisation en plus de ceux nécessaires pour le déplacement contrôlé de
la première grappe de crayons de réglage.
Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de coma
mande de deux grappes de -crayons de réglage déplaçables verticalement dans
y
un même assemblage combustible du coeur d'un réacteur nulle-
aire comportant une cuve renfermant un fluide sous pression
dans lequel baigne le coeur du réacteur constitué par des
assemblages formés de faisceaux de crayons combustibles
disposés verticalement dans lesquels on insère les grappes
pendant le fonctionnement du réacteur, l'une des grappes
comportant des crayons absorbants les neutrons assurant
le pilotage du réacteur par des déplacements verticaux
modifiant l'insertion des crayons absorbants et la seconde
grappe restant complètement insérée dans l'assemblage pend
dent une partie seulement du cycle de fonctionnement du
réacteur, indépendamment du déplacement de la première
grappe, chaque grappe étant constituée par un ensemble de
crayons disposés parallèlement les uns aux autres et
solidaires d'une pièce de fixation, le mécanisme comportant
deux tiges de commande verticales allongées
associées l'une à la première et loutre à la seconde des
deux grappes, mobiles a lin trieur d'une enceinte étanche
en communication avec le volume interne de la cuve, un
mécanisme de maintien et de déplacement vertical contrôlé
dans l'enceinte étanche de la tige de commande de la pro-
micro grappe, et un dispositif de liaison déconnectable
entre chacune des deux grappes et la tige de commande
correspondante, caractérisé par le fait que:
- la tige de commande de la première grappe, ou première
tige de commande, est constituée par une chemise cylindrique
portant dans sa partie supérieure des doigts d'accrochage
mobiles transversalement entre une position en saillie dans l'es-
page interne de la tige de commande et une position ré trac-
tee et un dispositif de commande de ces doigts monté coulis-
sent dans la direction axiale sur l'extrémité supérieure
de la tige de commande, entre une position de fermeture
des doigts ou le dispositif de commande est maintenu en
position haute par rapport a la tige de commande par un
ressort et une position d'ouverture des doigts ou il
.. 4
lZ~L~Z~
est déplacé en position basse grâce a une surface d'appui
venant en butée sur une partie de la surface interne de
l'enceinte étanche, en fin de mouvement vers le haut de la
première tige de commande,
- la tige de commande de la seconde grappe, ou seconde tige
de commande, disposée coaxiale ment et a l'intérieur de la
première tige de commande sur toute sa longueur comporte
une partie élargie munie de segments d'étanchéité limitant
le passage du fluide sous pression dans l'espace annulaire
ménagé entre les deux tiges de commande et assurant le gui-
doge de la seconde tige de commande constituant un piston
dans la première tige de commande, une rainure d'accrochage
des doigts portés par la première tige de commande et une
partie en saillie servant de butée pour l'arrêt de la seconde
tige de commande en position d'accrochage des doigts, en fin
de mouvement vers le haut de la seconde tige dans la pro-
mère,
- l'enceinte étanche comportant à sa partie supérieure
une vanne de décompression de son volume interne.
Le dispositif selon l'invention, permet
le déplacement contrôlé de la première grappe, la seconde
étant totalement insérée dans l'assemblage et la commande
de position des deux grappes sans dispositif additionnel
de motorisation en plus de ceux existant pour la première
grappe de crayons absorbants.
On va maintenant décrire à titre d'exem-
pie non limitatif, en se référant aux figures jointes en
annexe, un mode de réalisation d'un dispositif de commande
suivant l'invention, dans le cas d'une grappe de crayons
de pilotage et d'une grappe de crayons fertiles de varia-
lions de spectre déplaçables dans un même assemblage
combustible d'un réacteur nucléaire à rendement amélioré.
La figure 1 es-t une vue de coupe par un
plan vertical de la partie inférieure du dispositif de
commande.
-- 5
Y
La figure la est une vue suivant F de
la figure 1,
La figure 2 est une vue en coupe par un
plan vertical de la partie supérieure du dispositif,
La figure fa est une vue à plus grande
échelle d'une partie de la figure 2 montrant en particu-
lier les doigts pivotants et feux mécanisme d'actionnement.
La figure 2b est une vue a plus grande
échelle d'une partie de la figure 2 montrant en particulier
l'extremité supérieure de la seconde tige de commande.
Sur la figure 1 on voit une partie de
l'enceinte étanche 1 dont l'extrémité inférieure non repéré-
sentie est fixée sur le couvercle de cuve pour mettre le
volume interne de cette enceinte étanche en communication
avec le volume interne de la cuve remplie d'eau sous pression.
Suivant l'axe de cette enceinte étanche
1 sont disposées concentrique ment les tiges de commande
2 et 3 de la grappe de pilotage et de la grappe de
variation de spectre respectivement.
Le diamètre extérieur de la tige de
commande intérieure 3 est tel qu'il existe un espace
annulaire 4 entre les deux tiges de commande.
A la partie inférieure de la tige de
commande 2 est fixé un manchon d'accouplement 5 comportant
deux lames flexibles fa et 5b dans sa partie inférieure.
Les lames flexibles fa et 5b comportant sur leur surface
in-
- Sa -
terne des orties en saillie 6 permettant leur engagement dans des rainure
correspondantes du pommeau 7 de la grappe de pilotage. Ce pommeau 7 est ne-
lié par une chemise cylindrique 8 à un croisillon non représenté sur loquet
sont fixés les crayons de pilotage constituant la barre de commande, skiant
une disposition permettant leur introduction dans un premier ensemble de tu-
bes-guides de l'assemblage disposé à la verticale et en-dessous du méga-
nième représenté la figure 1.
Sur le manchon 5 sont fixés deux pions 10 saillants vers lest
rieur du manchon 5 sur lesquels est montée une chemise de verrouillage 12
visible sur les figures 1 et la.
La chemise de verrouillage 12 symétrique par rapport au plan
axial perpendiculaire au plan de figure, comme le manchon 5, comporte deux
lumières identiques 13 permettant le dégagement des lames flexibles fa et
5b latéralement et deux lumières 14 en forme de U pour le passage des pions
10. La chemise de verrouillage 12 est montée à frottement doux sur le manu
con 5 et est maintenue en position basse par un ressort 15 intercalé entre
la partie inférieure de la tige 2 et la chemise 12. Sur la chemise de ver-
mouillage 12 sont également fixés des pions d'actionnement 17 légèrement
saillants vers l'extérieur de cette chemise de verrouillage.
A l'intérieur de la tige 3 est montée, suivant toute sa longueur,
une tige de manoeuvre 18 portant à sa partie inférieure une olive 19 enta-
grée dans l'alésage interne de la partie inférieure de la tige de commande 3
constituant un manchon 20. Le manchon 20 est constitué de plusieurs lames
flexibles permettant son expansion radiale. Chacune des lames flexibles coma
porte sur sa surface externe des saillies 21 correspondant à des rainures
usinées à l'intérieur du pommeau 23 de la grappe de variation de spectre.
Le pommeau 23 est relié à un croisillon portant les crayons fertiles non ne-
présentés. La pièce de fixation des crayons fertiles est disposée en-des--
- sous de la pièce de fixation des crayons absorbants de pilotage reliée à la
tige de commande 2.
La tige de manoeuvre 18 comporte, en partie haute, une pièce de
raccord 68 qui est poussée vers le bas par le ressort 69 en appui sur une
partie de la surface interne de la tige 3. L'olive 19 est d'un diamètre sui-
lisant pour permettre l'expansion du manchon 20 et l'accrochage de la gras-
pu de crayons fertiles par l'intermédiaire de son pommeau 23, lorsque litige de manoeuvre est dans sa position basse représentée à la figure 1. Lé-
écartement des lames du manchon est également assuré de manière redondante
par le galet 22 qui est repoussé par le ressort 24.
Sur la figure 2, on voit la partie supérieure des tiges 2 et a
l'intérieur de l'enceinte étanche 1 et suivant son axe.
La tige de commande 2 est usinée sur sa surface externe suivant
des cannelures 25 régulièrement espacées sur une longueur de y tige de coma
mande correspondant à la longueur de la grappe c'est-à-dire également à la
hauteur de l'assemblage.
Autour de l'enceinte étanche sont disposés trois bobinages le
tromagnétiques 27, 28 et 29. Le bobinage 27, appelé bobinage de maintien,
permet d'actionner un jeu de criquets de maintien 30 par l'intermédiaire de
biellettes 31 articulées sur les criquets à l'une de ses extrémités et sur
une pièce magnétique mobile 32 à son autre extrémité. L'alimentation du box
binage 27 permet d'attirer et de maintenir en position haute le pôle mobile
32 contre une pièce magnétique fixe ou pôle fixe de maintien 33. Le criquet
30 à double denture a été représenté sur la figure 2 dans sa position de
fermeture où il maintien la tige de commande 2 en position verticale fixe.
Le bobinage 28 permet la fermeture des criquets 34, appelés cil-
guets de transfert, montés pivotants sur une pièce magnétique 35, la ferme-
ivre des criquets 34 étant obtenue grâce à des biellettes 36 et à une pièce
magnétique 37 montée sur la pièce 35 et mobile par rapport à celle-ci.
Le bobinage 29 permet de déplacer la pièce 35 entre une position
haute où elle vient se coller par attraction magnétique sur une pièce fixe
38 et une position basse à laquelle elle est rappelée par un ressort 39.
D'une façon générale, les pièces magnétiques mobiles sont rappelées en posé-
lion basse par des ressorts.
L'ensemble du mécanisme de déplacement de la barre 2 comportant
les trois bobinages 27, 28 et 29 et l'ensemble des pièces magnétiques moi-
les fixes est bien connu et est actuellement utilisé sur les réacteurs nu-
claires à eau pressurisée en service.
Le criquet de transfert 34 dont l'amplitude de mouvement est égal
le à la distance séparant deux cannelures permet de déplacer, vers le haut
ou vers le bas, la tige de commande 2 et la grappe de pilotage qui lui est
reliée suivant un déplacement vertical dont l'amplitude est égale au pas,
c'est-à-dire à la distance séparant deux cannelures de la tige de commande
2. Après chaque pas, la barre est reprise en charge par le criquet de main-
tien 30, ce qui permet de ramener le criquet de transfert 34 dans sa posé-
lion initiale après en avoir réalisé l'ouverture grâce à la bobine 28. Les
déplacements de la tige de commande 2 sont effectués pas par pas grâce à
l'ensemble des bobinages 27, 28 et 29 alimentés successivement.
.
12~Z~3~
Ainsi qu'il est visible sur les figures 2 et fa, la tige de coma
mande 2 porte dans sa partie supérieure, à l'intérieur d'embrèvements 40,
des doigts pivotants 41 montés sur des axes horizontaux 42 Par picotement,
l'extrémité des doigts 41 peut venir plus ou moins en saillie à l'intérieur
de l'espace interne de la tige de commande 2. On n'a représenté que deux
doigts pivotants 41 sur les figures 2 et fa, mais ii existe quatre doigts
41 disposés dans des embrèvements à 90~ à l'intérieur de l'enveloppe de la
chemise cylindrique de grande longueur constituant la tige de commande 2.
Au-dessus des doigts 41, la tige de commande 2 porte des pions 44
légèrement saillants vers l'extérieur. Une chemise d'actionnement 45 Conti-
tuant le dispositif de commande des doigts 41 est montée coulissante sur
l'extrémité supérieure de la tige de commande 2, un ressort 46 étant inter-
calé entre la partie supérieure de la chemise 45 et une partie de la tige
de commande 2 de façon à maintenir cette chemise 45 en position haute par
rapport la tige de commande 2. Les pions 44 sont engagés dans des lainier-
nos 47 de la paroi de la chemise 45 de façon à immobiliser en rotation la
chemise d'actionnement 45 sur la tige de commande 2. Les pions 44 Conti-
tuent également deux butées limitant le mouvement vers le haut de la chemin
se d'actionnement 45 par rapport à la tige 2 comme représenté sur la figure
fa où la chemise 45 a été représentée dans sa position basse. La limitation
vers le bas de la course de la chemise d'actionnement 45 est effectuée à
l'aide de la butée 43 ménagée à la partie supérieure de la tige de commande
2. La chemise 45 comporte à sa partie inférieure une came d'actionnement 48
des doigts 41 constituée par une sur épaisseur annulaire sur la surface in-
terne de cette chemise 45. Dans la position basse de la chemise 45 reprisent
tee sur la figure fa, la came 48 n'agit pas sur les doigts pivotants 41 qui
sont alors maintenus en position d'ouverture par des ressorts associés aux
axes 42. Au contraire, lorsque la chemise 45 est maintenue en position heu-
te par le ressort 46, comme représenté sur la figure 2, la came 48 agit sur
les doigts 41 pour les maintenir en position de fermeture où ils viennent
largement en saillie à l'intérieur de l'espace interne de la tige de commun-
de 2.
On voit sur les figures 1 et 2 que la tige de commande 3 est mon-
tee coaxiale ment à la tige de commande 2 sur toute sa longueur et à liât
rieur de celle-ci. Entre les tiges de commande 2 et 3 est réservé un passa-
go annulaire de diamètre variable rempli de fluide sous pression, lorsque
le réacteur est en fonctionnement, le volume intérieur de l'enceinte élan-
chu 1 étant alors en communication avec le volume interne de la cuve nom-
y
plie de fluide sous pression. Ce passage annulaire est continu sur tout su
circonférence sur une partie de la longueur des tiges et constit~lé par des
secteurs discontinus au niveau des guidages 2a-3a de la tige 3 dans lesta
ce interne de la tige 2.
De plus, la tige centrale 3 comporte une partie élargie 3b sur la-
quelle sont disposés deux segments d'étanchéité 50 permettant néanmoins un
passage limité de fluide de refroidissement sous pression dans le passage
annulaire entre les tiges de commande 2 et 3. Les segments 50 permettent
également le guidage axial de la tige de commande 3 à l'intérieur de la
tige de commanda 2, la partie 3b de la tige de commande 3 constituant un
piston mobile à l'intérieur de l'alésage de la tige 2.
La tige de commande centrale 3 comporte d'autre part une cannelé-
ne 53 dans sa partie supérieure limitée par une partie en saillie 54 compare-
tant un épaulement supérieur 55. On voit également sur la figure fa que lé-
piaulement supérieur 55 dans la position haute de la tige 3 représentée sur
les figures 2 et fa vient en butée sur une surface d'appui 56 ménagée sur
la surface interne de la tige de commande 2. Dans cette position de la tige
de commande interne 3, la rainure 53 se trouve en face de l'extrémité duc
brochage des doigts 41.
La chemise d'actionnement 45 comporte d'autre part un épaulement
supérieur 60 venant en contact avec une surface d'appui 61 ménagée dans la
chambre étanche 1, ce qui permet de ramener en position basse, comme repéré-
sente sur la figure fa, la chemise d'actionnement 45, contre l'action du
ressort, en fin de mouvement vers le haut de la tige 2 portant la chemise
45. Dans cette position, les doigts 41 sont écartés comme représenté sur la
figure fa.
La partie supérieure de la chambre 1 est d'autre part reliée à
une conduite 64 sur laquelle-est placée une vanne de décompression 65. L'ou-
verdure de cette vanne de décompression permet d'abaisser très rapidement
la pression dans la partie supérieure de la chambre 1, en particulier dans
la partie de l'espace annulaire compris entre les tiges de commande 2 et 3
situé au-dessus des segments d'étanchéité 50. La face inférieure du piston
3b subit alors la poussée due à la différence de pression du fluide de part
et d'autre des segments 50. Il s'ensuit un déplacement vers le haut de la
tige de commande 3 jusqu'au moment où celle-ci vient en butée par son étau-
liment 55 sur la surface d'appui 56.
A sa partie supérieure la tige 18, comme il est visible sur les
figures 2 et 2b, comporte une partie à plus faible diamètre 70 terminée par
y
des rampes tronconiques permettant d'actionner des cames pivotantes 72 pur-
tés par la tige de commande 3 dont les surfaces d'appui sur la tige de B-
oeuvre 18 sont telles que les cames 72 sont légèrement saillantes vers
l'extérieur lorsque la tige 18 est en position haute comme représenté sûr
la figure 2b et en position rétractée lorsque la tige est dans sa position
basse telle que représenté à la figure 2. Lorsque la tige 18 est en posé-
lion basse, c'est-à-dire en position de verrouillage de la tige de commande
3 dans le pommeau de grappe 23, les parties internes en saillie des cames
72 se trouvent au niveau de la partie à faible diamètre 70 de la tige de ma-
oeuvre 18 ce qui permet le retour en position rétractée où leurs extremis-
tés ne sont pas en saillie à l'extérieur de la tige de commande 3.
La tige de commande 3 comporte à sa partie supérieure deux fentes
courtes 73 et deux fentes longues 74, dans sa paroi latérale, ces fentes dé-
bouchant à la partie supérieure de la tige de commande 3. Les fentes 73 et
74 sont disposées à 90 et la tige de manoeuvre 18 comporte deux pions 75
qui peuvent être engagés soit dans les fentes 73 soit dans les fentes 74.
Les ressorts entraînant la tige de manoeuvre 18 vers le bas provoquent donc
la mise en butée de cette tige 18 soit au fond des fentes 73 soit au fond
des fentes 74, par l'intermédiaire des pions 75, suivant l'orientation de
la tige de manoeuvre 18 par rapport à la tige de commande 3.
A sa partie supérieure la tige 18 comporte une cannelure 77 pour
l'engagement de l'élément de prise d'un outillage d'actionnement de la tige
de manoeuvre qui peut être fixé sur la tige de commande, dans la gorge Dar-
rivage 78 ménagée sur la surface extérieure de celle-ci.
Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du dispositif au
cours des différentes manoeuvres nécessaires lors du fonctionnement du réac-
leur entre deux rechargements.
Lorsqu'on vient d'effectuer le recharge ment du réacteur, les gras-
pus sont en position insérée dans les assemblages combustibles correspond
dents et il faut effectuer le ré accouplement des tiges de commande avec les
grappes de crayons de réglage. Les tiges de commande sont disposées dans
les guides de grappes des équipements internes supérieurs du réacteur qu'on
vient mettre en place au-dessus du coeur, l'intérieur de la cuve du réac-
leur.
Les manchons d'accouplement 5 et 20 des deux tiges de commande
sont en position déverrouillée, la chemise de verrouillage 12 étant orlon-
tee comme représenté sur la figure la et la tige de manoeuvre 18 étant en
position haute maintenue par l'intermédiaire des pions 75 dans les fentes
courtes 73.
On effectue d'abord le ré accouplement des tiges de commande 2 des
grappes de pilotage du réacteur. Pour cela, on utilise un outillage suspens
du au treuil de la machine de chargement du réacteur qu'on vient accoster
sur la partie supérieure de la tige de commande 2 dans le guide de grappes
des équipements internes supérieurs. L'outillage comporte un long tube té-
lescopique qui permet de descendre la tige de commande en position au-des-
sus du pommeau de grappes 7 sur lequel le manchon 5 s'accouple en fin de
course sous l'effet du poids de la tige de commande et de l'outillage. Lac-
couple ment est réalisé par une légère déformation latérale des lames flexi-
bics fa et 5b jusqu'au moment où les parties en saillie de ces lames vient
nient se loger dans les rainures du pommeau de grappes 7.
La partie inférieure du tube télescopique comporte une fente en
forme de J qui peut être engagée sur les pions 17 pour réaliser une liaison
à baïonnette entre le tube télescopique de l'outil et la chemise de ver-
mouillage 12. Par rotation et translation de l'outil on peut déplacer la
chemise 12 de lagon à faire passer les pions 10 d'une branche à l'autre de
la lumière y en forme de y. On réalise ainsi le verrouillage des lames
flexibles fa et 5b en venant placer en face de ces lames la partie pleine
de la chemise de verrouillage 12. On manoeuvre alors le tube télescopique
de façon à dégager les pions 17 des fentes en forme de J de cet outillage.
On escamote l'outil et l'on vérifie le verrouillage du manchon d'accouple-
ment en vérifiant à l'aide d'un peton qu'on entraîné bien en même temps la
tige de commande et sa grappe en soulevant l'outil.
On recommence l'opération pour chacun des assemblages comportant
une grappe de pilotage.
On effectue ensuite le ré accouplement des tiges de commande 3
avec les pommeaux 23 des grappes de variation de spectre. Pour cela, on ut-
lise un second outillage suspendu au treuil de la machine de chargement du
réacteur qui est accosté sur la partie supérieure de la tige de commande 3
en utilisant la gorge d'accostage 78. Les tiges de commande 3 sont en effet
engagées à l'intérieur des tiges de commande 2 et il suffit d'utiliser l'ou-
village pour descendre la tige de commande 3 jusqu'au moment où le manchon
20 vient s'engager dans le pommeau 23 de la grappe de variation de spectre.
On réalise alors le verrouillage du manchon 20 grâce à la tige de démontage
18 qui est soulevée par l'outillage puis tournée d'un quart de tour pour en-
gager les pions 75 dans les fentes longues 74. La tige redescend alors sous
l'effet des ressorts si bien que l'olive là vient en position d'écartement
12
du manchon expansible 20 comme représenté sur la figure 1,
L'opération est effectuée pour chacun des assemblages comportant
à la fois une grappe de pilotage et une grappe de variation de spectre.
On vérifie après chaque opération le verrouillage correct des manu
cons en commandant la remontée de l'outillage et en vérifiant avec empesons que l'on soulève bien alors l'ensemble des deux tiges de commande et
des deux grappes.
Lorsque l'ensemble des deux tiges de commande a été ré accouplé on
remet en place le couvercle de cuve sur lequel sont fixées les enceintes
étanches l portant le mécanisme de déplacement de la tige de commande 2
avant les opérations de mise en route du réacteur.
Pendant la première partie du cycle de fonctionnement du réac-
leur, les grappes de variation de spectre constituées de crayons fertiles
sont laissées en position d'insertion maximum dans les assemblages alors
que les grappes de pilotage sont utilisées pour la conduite du réacteur. En
effet, la tige de commande 2 et la tige de commande 3 sont tout-à-fait Inde-
pendantes et les déplacement de la tige de commande 2 n'entrainent aucun dé-
placement de la tige de commande 3 et de la grappe de variation de spectre.
D'autre part, on a vérifié que les temps de chute des barres de commande as-
surent le pilotage du réacteur sont identiques aux temps enregistrés dansées réacteurs ne comportant pas de grappes de variation de spectre, malgré
la présence de la tige de commande 3 prolongeant ces grappes de variation
de spectre.
A la fin de la première partie du cycle de fonctionnement du réac-
leur (dont la durée est approximativement égale aux quatre cinquièmes de la campagne d'exploitation du réacteur), il faut extraire progressivement les
grappes de variation de spectre et pour cela Cil commence par celles qui
sont associées à des barres de commande qui se situent déjà en position heu-
te pour éviter de perturber le pilotage du réacteur. Au-delà de cette posé-
lion haute, il existe une légère sur course de la tige de commande 2 qui pers
met de venir mettre en butée la surface d'appui 60 de la chemise 45 sur lé-
piaulement 61 de l'enceinte étanche l. La sur course permet un déplacement ne-
latin de la chemise 45 et de la tige 2, le ressort y étant alors comprimé,
de façon à dégager les doigts de la came 48. Les doigts 41 sont alors en pou
sillon d'ouverture. On ouvre alors la vanne de décompression 65 ce qui amour effet de créer très rapidement une dépression de l'ordre de 22 bars
dans la partie supérieure de l'enceinte étanche l et dans l'espace annulai-
ne entre les tiges de commande 2 et 3 au-dessus des segments 50. La tige de
y
13
commande 3 est alors chassée vers le haut à l'intérieur de la tige de coq-
mande 2 en entraînant la grappe de variation de spectre qui est extraite de
l'assemblage lors de son mouvement vers le haut.
Le mouvement vers le haut de la tige de commande 3 se poursuit
jusqu'au moment où l'épaulement 55 vient en butée sur la surface d'appui
56. La cannelure 53 est alors en position en face des extrémités d'accrocha-
go des doigts 41. On redescend alors la tige de commande 2 de deux à trois
pas en utilisant le mécanisme électromagnétique de déplacement contrôlé de
cette tige de commande. Ceci a pour effet de ramener les doigts en face de
la came de- fermeture 48 qui referme ces doigts dans la cannelure 53. Les
deux tiges de commande 2 et 3 sont alors solidarisées.
Les déplacements de la tige de commande 2 entraînent donc à la
fois la grappe de crayons de pilotage et la grappe de crayons de variation
de spectre. La masse déplacée par le mécanisme à criquets est donc plus if-
portante que dans le fonctionnement actuel d'un réacteur nucléaire à eau sous pression ce qui pourrait conduire à une usure plus rapide des cil-
guets. Cependant, pendant cette partie du cycle de fonctionnement reprisent
tant un cinquième de la durée totale du cycle, le réacteur nucléaire long-
lionne en centrale de base et les mouvements de grappe sont très limités si
bien que l'accroissement d'usure des criquets reste faible.
En cas d'arrêt d'urgence l'alimentation électrique des bobines
est coupée ce qui ouvre les criquets 30 et 34. L'ensemble des deux grappes
retombe donc sous l'effet de son poids en position d'insertion maximum.
A la fin du cycle de fonctionnement du réacteur, on réalise tout
d'abord le décrochage des tiges de commande 3 des grappes de crayons ferai-
les. Pour cela, on amène à nouveau la tige de commande 2 en sur course heu-
te, ce qui a pour effet de provoquer l'ouverture des doigts 41 par déplace-
ment vers le bas de la chemise d'actionnement des doigts 45.
: Les tiges de commande 3 retombent alors avec leurs grappes en pou
sillon d'insertion maximum. Cette chute est très lente puisque le fluide
sous pression déplacé lors de la chute de la tige de commande 3 est laminé
dans l'espace de très faible dimension ménagé entre la partie supérieure de
la tige de commande 2 et l'alésage de l'enceinte étanche 1 située au-dessus
de la surface d'appui 61, comme il est visible sur la figure fa.
Les opérations sur les barres de commande de pilotage du réacteur
sont alors identiques à ce qu'elles étaient pour les réacteurs à eau pressé-
risée de type classique, avant un recharge ment.
Après dé pressurisation de la cuve du réacteur et enlèvement du
14
couvercle, on réalise le dé verrouillage et le dés accouplement des tiges dû
commande en utilisant les mêmes outillages qui ont permis l:accouple~Dnt et
le verrouillage de ces tiges de commande sur les grappes correspondantes.
Lorsque la tige de manoeuvre 18 est amenée en position de dévier-
mouillage, les pions 75 étant introduits dans les fentes courtes 73, les eu-
traits des cames 72 sont en position légèrement saillante par rapport à
la surface externe de la tige de commande 3. Lorsqu'on a déverrouillé l'en-
semble des tiges de commande et qu'on réalise le levage des équipements in-
ternes supérieurs entraînant les tiges de commande 2 reposant dans ces étui-
piments internes, on entraîné en même temps les tiges de commande 3 qui ne-
posent, par l'intermédiaire des cames 72 sur l'extrémité supérieure des
tiges de commande 2. -
On voit donc que le dispositif suivant l'invention permet de ré-
soufre tous les problèmes relatifs à l'insertion et à l'extraction des gras-
pus de commande et des grappes de variation de spectre ainsi qu'au montage et au démontage des tiges de commande de ces grappes sans nécessiter de dis-
positifs de motorisation supplémentaires par rapport à ceux qui sont utile-
ses dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression de type classique.
En particulier, on évite l'utilisation d'une bobine électromagné-
tique de maintien supplémentaire pour l'accrochage en position haute de la
tige de commande de la grappe de variation de spectre, pendant la dernière
partie du cycle de fonctionnement du réacteur. On évite également l'utilisa-
lion de tout type de motorisation additionnelle pour l'extraction des gras-
pus de variation de spectre.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient
d'être décrit ; elle en comporte au contraire toutes les variantes.
C'est ainsi qu'au lieu d'un mécanisme de déplacement à criquets
et à bobines électromagnétiques on peut utiliser, pour le déplacement de la
tige de commande de la grappe de pilotage, tout autre type de mécanisme tel
qu'un mécanisme à vis et écrou ou un mécanisme à couplage magnétique.
On peut également imaginer d'autres types de fixation des extremis-
tés inférieures des tiges de commande sur le pommeau des grappes ou d'au-
ires principes de commande des doigts 41 montés en partie supérieure de la
tige de commande 2.
Enfin, le dispositif de commande suivant l'invention s'applique
non seulement aux réacteurs nucléaires à eau sous pression à rendement âme-
liard utilisant une grappe de variation de spectre en plus des grappes de
commande mais encore à tout réacteur utilisant des grappes totalement insu-
Z~30
' 15
rues pendant une partie du cycle de fonctionnement du réacteur en plu des
grappes de commande à déplacement contrôlé.
