Procédé et dispositif de réglage du débit de gaz dans un réacteur nucléaire
La présente invention concerne un procédé de réglage de débit de gaz dans les canaux d'un réacteur nucléaire.
Elle concerne également un dispositif mettant en oeuvre ce procédé.
On sait que la répartition radiale du flux de puissance dans le coeur d'un réacteur n'est pas uniforme: le flux est, en général, plus élevé dans la partie centrale que vers la périphérie; si aucune précaution particulière n'est prise, la circulation en parallèle du caloporteur dans les canaux de puissance différente, conduit à une hétérogénéité de l'élévation de température dans chaque canal, ce qui est néfaste au rendement de l'installation.
Pour pallier cette difficulté, on est donc amené à régler le débit de chaque canal en fonction de sa puissance spécifique, ce qui permet un fonctionnement avec une élévation de température sensiblement constante pour tous les canaux.
Pour réaliser ce réglage, divers procédés ont été imaginés qui s'appuient pratiquement tous sur le même principe physique, à savoir l'augmentation locale de la résistance du circuit par strangulation de la veine fluide.
Toutefois, les divers dispositifs connus ont en général l'inconvénient soit d'être, trop onéreux soit de manquer de souplesse.
La présente invention, concerne un procédé de réglage du débit de gaz dans un réacteur nucléaire dont chaque canal est prolongé, hors du coeur, par une por tion de canal renfermant un train d'éléments de remplissage comprenant des cartouches et bouchons qui, lorsque l'on désire avoir accès au combustible ou introduire du combustible dans le canal, sont préalablement extraits de ladite portion de canal par la machine de manutention du combustible, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on fixe, sur celui des éléments de remplissage qui est le plus voisin du coeur, un élément amovible calibré de dosage du débit de gaz, et que l'on remplace, lorsque les conditions d'exploitation du réacteur l'éxigent, ledit élément calibré par un autre susceptible d'assurer un dosage différent du débit de gaz,
en extrayant le train d'éléments de remplissage à l'aide de la machine de manutention de combustible, en introduisant, à l'aide de la machine de manutention ledit élément de remplissage auquel il était fixé, en retirant, par recul de la machine de manutention, le train d'éléments de remplissage privé de l'élément calibré, en introduisant à l'aide de la machine de manutention, la partie antérieure du train d'éléments de remplissage dans un deuxième faux canal où un nouvel élément calibré se fixe automatiquement sur l'élément de remplissage auquel était fixé le premier élément calibré, en retirant par recul de la machine de manutention, le train d'éléments de remplissage muni du nouvel élément calibré, et en réintroduisant ce train d'éléments dans ladite portion de canal jusqu'à amener le nouvel élément calibré à proximité du coeur du réacteur.
L'invention concerne également un dispositif. de réglage de débit de gaz mettant en oeuvre ledit procédé, ce dispositif de réglage étant caractérisé par le fait qu'il comprend essentiellement une série d'éléments amovibles calibrés destinés au dosage du débit, un organe de verrouillage de ces éléments amovibles monté sur celui des éléments de remplissage qui est le plus voisin du coeur du réacteur, un premier faux canal destiné à recevoir l'élément de remplissage muni d'un élément amovible, ledit premier faux canal comportant à son extrémité intérieure un organe de préhension qui, au contact dudit élément de remplissage, détache automatiquement l'élément amovible et le retient, et un second faux canal destiné à recevoir ledit élément de remplissage privé d'élément amovible,
ledit second faux canal comportant à son extrémité intérieure un support sur lequel on dispose un élément amovible du calibre désiré, contre lequel vient s'appliquer l'organe de verrouillage dont est pourvu l'élément de remplissage.
Les dessin annexés représentent, à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention:
la fig. 1 représente de façon schématique, en coupe longitudinale, un prolongement de canal de réacteur, contenant divers éléments de remplissage dont celui qui est le plus voisin du coeur est muni d'un élément amovible de dosage de débit.
la fig. 2 représente, en coupe et à plus grande échelle, cet élément de remplissage équipé d'un élément amovible de dosage.
la fig. 3 représente, en coupe longitudinale, un faux canal dans lequel s'effectue l'extraction automatique de l'élément de dosage; enfin,
la fig. 4 représente, en coupe longitudinale, un faux canal dans lequel s'effectue la pose automatique d'un nouvel élément de dosage sur l'élément de remplissage.
Le principe du procédé de réglage de débit est le suivant.
On sait que les canaux d'un réacteur sont, en général, prolongés hors du coeur par une portion de canal contenant des éléments de remplissage (faussecartouche, bouchons thermiques, bouchons biologiques) qui doivent être extraits par la machine de manutention du combustible pour libérer l'accès au combustible.
La présente invention fait appel à la machine de manutention à ces éléments, pour assurer le réglage du débit dans un canal.
A cet effet, sur un des éléments de remplissage du prolongement du canal placé dans le courant du caloporteur, on dispose un élément calibré, par exemple un diaphragme, dont la dimension a été déterminée pour assurer la perte de charge nécessaire pour atteindre le débit désiré.
Le changement de débit s'effectue en remplaçant le diaphragme par un autre de dimension plus appropriée; à cet effet, l'élément de remplissage portant le diaphragme est extrait du canal, par la machine de manutention, suivant le mode normal d'utilisation de cette machine; puis, dans un faux canal blindé, le diaphragme contaminé est séparé de l'élément de remplissage; enfin, une troisième phase permet, par l'intermédiaire d'un autre faux canal, d'assembler sur l'élément de remplissage un nouveau diaphragme de calibre désiré.
Ces différentes opérations sont effectuées automatiquement par la machine de manutention, sans qu'il en résulte pour celle-ci des fonctions autres que celles qui sont prévues pour les mouvements du combustible et sans adjonction de nouveaux organes à cette machine.
Le dispositif de réglage est essentiellement constitué par les éléments suivants:
a) une série d'éléments amovibles calibrés, par exemple des diaphragmes 5 (fig. 1-4),
b) un organe de verrouillage monté sur l'élément de remplissage 4 (par exemple une fausse cartouche), cet organe de verrouillage étant constitué par exemple par des lames de cliquets élastiques 12 portées par une virole 11 (fig. 2);
c) un premier faux canal (fig. 3) comportant à son extrémité intérieure un organe de préhension servant à détacher automatiquement les diaphragmes, cet organe de préhension étant par exemple un cliquet 20 porté par une virole 19;
d) un second faux canal (fig. 4) comportant à son extrémité intérieure une virole 25 munie d'un ressort 24.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
1. Au delà du fond de cuve 1 (fig. 1), le canal considéré est prolongé hors du coeur par une portion de canal ou tube 2 qui comporte à son extrémité un nez permettant l'accostage d'une machine de manutention (non représentée).
Une tubulure (9) piquée sur le tube 2 introduit le caloporteur (flèche F1).
Des éléments de remplissage comprenant un bouchon de verrouillage 8, un bouchon biologique 7, un bouchon thermique 6, une fausse cartouche 4, sont articulès les uns aux autres et verrouillés à l'extrémité du tube 2.
La fausse cartouche 4 est le seul élément de remplissage qui soit parcouru par le caloporteur. A son extrémité est monté un diaphragme 5 qui, par un orifice central 10, crée une perte de charge dans l'écoulement du caloporteur.
Le train des éléments 4, 6, 7 et 8 peut être extrait par l'extremité du tube 2, à l'aide de la machine de manutention prenant appui sur le nez 3 de canal.
La fig. 2 donne le détail de l'ensemble fausse cartouche et diaphragme: Sur l'extrémité du corps de la fausse cartouche 4 est montée une virole il; cette virole se prolonge par des lames de cliquet élastique 12 qui maintiennent le diaphragme 5 contre l'extrémité de la virole.
Le diaphragme 5 comporte un orifice calibré 10 et une rainure intérieure 13 qui permet sa préhension. Une chemise extérieure 14 protège l'ensemble au cours des déplacements successifs à l'intérieur du tube 2.
Un patin de frottement 15 est suffisamment ajusté sur la virole 11 et dans le tube 2 pour que les fuites parasites du caloporteur entre ces différents éléments soient négligeables par rapport au débit passant à travers l'orifice 10 (flèches F2, F3).
2. Extraction d'un diaphragme irradié (fig. 3): l'ensemble du mécanisme est contenu dans un château de plomp 16 obturable par la vanne blindée 17; ce château 16 comporte éventuellement un nez 18 capable de recevoir la machine de manutention du combustible.
Cette machine de manutention pousse le train de bouchons muni à son extrémité du diaphragme 5. Lors de cette poussée, la virole 19 solidaire du château de plomp écarte le cliquet 12 retenant le diaphragme. Dans le même temps, le cliquet 20 du château de plomp s'introduit dans la rainure du diaphragme 5.
Lors du retrait du train de bouchons par la machine de manutention, le diaphragme 5 reste emprisonné par le cliquet 20.
3. Montage d'un nouveau diaphragme (fig. 4). Un faux canal constitué d'un tube 21 comporte à son extrémité un nez 22 capable de recevoir la machine de manutention. Cette machine pousse le train des bouchons vers le fond du tube 21. Dans un premier temps, l'extrémité du train de bouchons est centrée par l'emmanchement de la pièce 23 sur la virole 25, puis le cliquet 12 vient se verrouiller sur le diaphragme 5 maintenu en place par un ressort 24. Lors de l'extraction du train de bouchons par la machine, le diaphragme 5 est entrainé par le cliquet 12, alors que le ressort 24 glisse dans la rainure du diaphragme.
Le dispositif de réglage de débit est d'un coût extrémement réduit puisqu'il se limite aux diaphragmes, aux éléments pour sa fixation sur un élément de remplissage et aux organes pour la pose et la dépose, communs à tous les canaux.
Du point de vue de l'exploitation, on dispose d'une grande souplesse car le changement de diaphragme peut être effectué à la demande, et sans nécessiter un état particulier du réacteur autre que celui qui est nécessaire pour les mouvements du combustible; cet avantage est appréciable surtout dans le cas de réacteurs pour lesquels la manutention du combustible s'effectue en marche.
Il est à remarquer que les éléments amovibles calibrés 5 ne sont pas nécessairement des diaphragmes; ils peuvent tout aussi bien être des venturi, des plaques à trous multiples, des treillages, la fausse cartouche hélicoïdale elle même et...
De même, l'élément sur lequel on fixe l'élément amovible calibré 5 n'est pas nécessairement la fausse cartouche du train d'éléments de remplissage; ce peut être, par exemple, une épée de retenue du combustible.
De plus, les divers organes de verrouillage et de préhension (12, 20) ne sont pas nécessairement des cliquets; on peut aussi bien assurer la dépose et la pose automatiques des éléments amovibles calibrés 5 au moyen de verrous, de ressorts, ou par des procédés mécaniques, aérodynamiques, magnétiques etc...
REVENDICATION I
Procédé de réglage du débit de gaz dans un réacteur nucléaire dont chaque canal est prolongé, hors du coeur, par une portion de canal renfermant un train d'éléments de remplissage comprenant des cartouches et bouchons qui, lorsque l'on désire avoir accès au combustible ou introduire du combustible dans le canal, sont préalablement extraits de ladite portion de canal par la machine de manutention de combustible, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on fixe, sur celui des éléments de remplissage qui est le plus voisin du coeur, un élément amovible calibré de dosage du débit de gaz, et que l'on remplace, lorsque les conditions d'exploitation du réacteur l'exigent, ledit élément calibré par un autre susceptible d'assurer un dosage différent du débit de gaz, en extrayant le train d'éléments de remplissage à l'aide de la machine de manutention,
ledit élément calibré dans un faux canal où il se détache automatiquement de l'élément de remplissage auquel il était fixé, en retirant, par recul de la machine de manutention, le train d'éléments de remplissage privé de l'élément calibré, en introduisant, à l'aide de la machine de manutention, la partie antérieure du train d'éléments de remplissage dans un deuxième faux canal où un nouvel élément calibré se fixe automatiquement sur l'élément de remplissage auquel était fixé le premier élément calibré, en retirant, par recul de la machine de manutention, le train d'éléments de remplissage muni du nouvel élément calibré, et en réintroduisant ce train d'éléments dans ladite portion de canal jusqu'à amener le nouvel élément calibré à proximité du coeur du réacteur.
REVENDICATION Il
Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'il comprend une série d'éléments amovibles calibrés destinés au dosage du débit, un organe de verrouillage de ces éléments amovibles monté sur celui des éléments de remplissage qui est le plus voisin du coeur du réacteur, un premier faux canal destiné à recevoir l'élément de remplissage muni d'un élément amovible, ledit premier faux canal comportant à son extrémité intérieure un organe de préhension qui, au contact dudit élément de remplissage, détache automatiquement l'élément amovible et le retient, et un second faux canal destiné à recevoir ledit élément de remplissage privé d'élément amovible, ledit second faux canal comportant à son extrémité intérieure un support sur lequel on dispose un élément amovible du calibre désiré,
contre lequel vient s'appliquer l'organe de verrouillage dont est pourvu l'élément de remplissage.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que les éléments amovibles calibrés sont des diaphragmes.
2. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que l'élément sur lequel on fixe les éléments amovibles calibrés et qui comporte un organe servant au verrouillage de ces éléments est la fausse cartouche du train d'éléments de remplissage.
3. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que l'organe de verrouillage dont est pourvu l'élément de remplissage est un cliquet.
4. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que l'organe de préhension situé à l'extrémité intérieure du premier faux canal est un cliquet.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Method and device for controlling the gas flow in a nuclear reactor
The present invention relates to a method for regulating the flow of gas in the channels of a nuclear reactor.
It also relates to a device implementing this method.
We know that the radial distribution of the power flow in the core of a reactor is not uniform: the flow is, in general, higher in the central part than towards the periphery; if no particular precautions are taken, the parallel circulation of the coolant in the channels of different power leads to a heterogeneity of the temperature rise in each channel, which is detrimental to the efficiency of the installation.
To overcome this difficulty, it is therefore necessary to adjust the flow rate of each channel as a function of its specific power, which allows operation with a substantially constant temperature rise for all the channels.
To achieve this adjustment, various methods have been devised which are practically all based on the same physical principle, namely the local increase in the resistance of the circuit by strangulation of the fluid stream.
However, the various known devices generally have the disadvantage either of being too expensive or of lacking flexibility.
The present invention relates to a method of adjusting the gas flow in a nuclear reactor, each channel of which is extended, out of the core, by a portion of channel containing a train of filling elements comprising cartridges and plugs which, when the '' it is desired to have access to the fuel or to introduce fuel into the channel, are first extracted from said portion of channel by the fuel handling machine, said method being characterized by the fact that the filling elements are fixed on that of which is closest to the core, a calibrated removable gas flow metering element, and which is replaced, when the operating conditions of the reactor so require, said calibrated element by another capable of ensuring a metering different from the gas flow,
by extracting the train of filler elements using the fuel handling machine, by inserting, using the handling machine, said filler element to which it was attached, by withdrawing, by recoiling the machine element, the train of filling elements deprived of the calibrated element, by introducing with the aid of the handling machine, the front part of the train of filling elements in a second dummy channel where a new calibrated element is automatically fixed on the filling element to which the first calibrated element was fixed, by retracting from the handling machine, the train of filling elements provided with the new calibrated element, and by reintroducing this train of elements into said portion channel until the new calibrated element is brought close to the reactor core.
The invention also relates to a device. for regulating the gas flow rate implementing said method, this regulating device being characterized in that it essentially comprises a series of calibrated removable elements intended for dosing the flow, a locking member for these removable elements mounted on that filling elements which is closest to the reactor core, a first false channel intended to receive the filling element provided with a removable element, said first false channel comprising at its inner end a gripping member which, in contact of said filling element, automatically detaches the removable element and retains it, and a second dummy channel intended to receive said filling element deprived of removable element,
said second false channel comprising at its inner end a support on which there is a removable element of the desired caliber, against which the locking member with which the filling element is provided is applied.
The appended drawings represent, by way of example an embodiment of the invention:
fig. 1 schematically represents, in longitudinal section, an extension of the reactor channel, containing various filling elements, the one which is closest to the core is provided with a removable flow metering element.
fig. 2 shows, in section and on a larger scale, this filling element equipped with a removable metering element.
fig. 3 shows, in longitudinal section, a false channel in which the automatic extraction of the metering element takes place; finally,
fig. 4 shows, in longitudinal section, a false channel in which the automatic fitting of a new metering element on the filling element takes place.
The principle of the flow rate adjustment process is as follows.
It is known that the channels of a reactor are, in general, extended out of the core by a portion of channel containing filling elements (false cartridge, thermal plugs, biological plugs) which must be extracted by the fuel handling machine to release access to fuel.
The present invention makes use of the handling machine for these elements, to adjust the flow rate in a channel.
To this end, on one of the filling elements of the extension of the channel placed in the flow of the coolant, there is a calibrated element, for example a diaphragm, the size of which has been determined to ensure the pressure drop necessary to achieve the desired flow rate. .
The flow change is effected by replacing the diaphragm with another of a more appropriate size; for this purpose, the filling element carrying the diaphragm is extracted from the channel, by the handling machine, according to the normal mode of use of this machine; then, in a shielded false channel, the contaminated diaphragm is separated from the filling element; finally, a third phase makes it possible, via another dummy channel, to assemble on the filling element a new diaphragm of the desired caliber.
These various operations are carried out automatically by the handling machine, without resulting for the latter in functions other than those provided for the movements of the fuel and without adding new components to this machine.
The adjustment device is essentially made up of the following elements:
a) a series of calibrated removable elements, for example diaphragms 5 (fig. 1-4),
b) a locking member mounted on the filling element 4 (for example a dummy cartridge), this locking member consisting for example of elastic pawl blades 12 carried by a ferrule 11 (FIG. 2);
c) a first false channel (FIG. 3) comprising at its inner end a gripping member serving to automatically detach the diaphragms, this gripping member being for example a pawl 20 carried by a ferrule 19;
d) a second false channel (FIG. 4) comprising at its inner end a ferrule 25 provided with a spring 24.
The operation of the device is as follows:
1. Beyond the bottom of the tank 1 (fig. 1), the channel in question is extended outside the heart by a portion of channel or tube 2 which has at its end a nose allowing the docking of a handling machine (no. shown).
A pipe (9) stitched on the tube 2 introduces the coolant (arrow F1).
Filling elements comprising a locking plug 8, a biological plug 7, a thermal plug 6, a dummy cartridge 4, are articulated to each other and locked at the end of the tube 2.
The dummy cartridge 4 is the only filler element which is traversed by the coolant. At its end is mounted a diaphragm 5 which, through a central orifice 10, creates a pressure drop in the flow of the coolant.
The train of elements 4, 6, 7 and 8 can be extracted through the end of the tube 2, using the handling machine resting on the nose 3 of the channel.
Fig. 2 gives the detail of the false cartridge and diaphragm assembly: On the end of the body of the false cartridge 4 is mounted a ferrule; this ferrule is extended by elastic pawl blades 12 which hold the diaphragm 5 against the end of the ferrule.
The diaphragm 5 has a calibrated orifice 10 and an internal groove 13 which allows it to be gripped. An outer jacket 14 protects the assembly during successive movements inside the tube 2.
A friction pad 15 is sufficiently adjusted on the ferrule 11 and in the tube 2 so that the parasitic leaks of the coolant between these different elements are negligible compared to the flow passing through the orifice 10 (arrows F2, F3).
2. Extraction of an irradiated diaphragm (fig. 3): the entire mechanism is contained in a lead chamber 16 which can be closed off by the shielded valve 17; this castle 16 optionally includes a nose 18 capable of receiving the fuel handling machine.
This handling machine pushes the train of plugs provided at its end with the diaphragm 5. During this thrust, the ferrule 19 integral with the plomp casing separates the pawl 12 retaining the diaphragm. At the same time, the pawl 20 of the plump castle is introduced into the groove of the diaphragm 5.
When the train of stoppers is withdrawn by the handling machine, the diaphragm 5 remains trapped by the pawl 20.
3. Assembly of a new diaphragm (fig. 4). A dummy channel consisting of a tube 21 has at its end a nose 22 capable of receiving the handling machine. This machine pushes the train of plugs towards the bottom of the tube 21. First, the end of the train of plugs is centered by the fitting of the part 23 on the ferrule 25, then the pawl 12 is locked on the diaphragm 5 held in place by a spring 24. During the extraction of the train of caps by the machine, the diaphragm 5 is driven by the pawl 12, while the spring 24 slides in the groove of the diaphragm.
The flow rate adjustment device is extremely low in cost since it is limited to the diaphragms, to the elements for its attachment to a filling element and to the members for fitting and removing, common to all the channels.
From the point of view of operation, great flexibility is available since the change of diaphragm can be carried out on demand, and without requiring a particular state of the reactor other than that which is necessary for the movements of the fuel; this advantage is appreciable especially in the case of reactors for which the fuel handling is carried out in operation.
It should be noted that the calibrated removable elements 5 are not necessarily diaphragms; they can just as easily be venturi, multi-hole plates, trellises, the false helical cartridge itself and ...
Likewise, the element on which the calibrated removable element 5 is fixed is not necessarily the dummy cartridge of the train of filling elements; it may be, for example, a fuel retaining sword.
In addition, the various locking and gripping members (12, 20) are not necessarily pawls; it is also possible to ensure the automatic removal and installation of the calibrated removable elements 5 by means of bolts, springs, or by mechanical, aerodynamic, magnetic, etc.
CLAIM I
Method of regulating the gas flow rate in a nuclear reactor, each channel of which is extended, outside the core, by a channel portion containing a train of filling elements comprising cartridges and plugs which, when it is desired to have access to the fuel or introduce fuel into the channel, are first extracted from said portion of channel by the fuel handling machine, said method being characterized by the fact that one fixes, on the one of the filling elements which is closest to the core , a removable element calibrated for metering the gas flow, and which is replaced, when the operating conditions of the reactor so require, said calibrated element by another capable of ensuring a different metering of the gas flow, in extracting the train of filler elements using the handling machine,
said calibrated element in a false channel where it automatically detaches from the filling element to which it was attached, by withdrawing, by recoil from the handling machine, the train of filling elements deprived of the calibrated element, by introducing , with the aid of the handling machine, the front part of the train of filling elements in a second false channel where a new calibrated element is automatically fixed on the filling element to which the first calibrated element was fixed, by removing , by retreating from the handling machine, the train of filling elements provided with the new calibrated element, and by reintroducing this train of elements into said portion of channel until the new calibrated element is brought close to the reactor core.
CLAIM It
Device for carrying out the method according to Claim I, characterized in that it comprises a series of calibrated removable elements intended for metering the flow rate, a locking member for these removable elements mounted on that of the filling elements which is closest to the reactor core, a first false channel intended to receive the filling element provided with a removable element, said first false channel comprising at its inner end a gripping member which, in contact with said filling element, automatically detaches the removable element and retains it, and a second false channel intended to receive said filling element deprived of removable element, said second false channel comprising at its inner end a support on which there is a removable element of the desired caliber,
against which is applied the locking member with which the filling element is provided.
SUB-CLAIMS
1. Device according to claim II, characterized in that the calibrated removable elements are diaphragms.
2. Device according to Claim II, characterized in that the element on which the calibrated removable elements are fixed and which comprises a member serving to lock these elements is the dummy cartridge of the train of filling elements.
3. Device according to claim II, characterized in that the locking member with which the filling element is provided is a pawl.
4. Device according to claim II, characterized in that the gripping member located at the inner end of the first false channel is a pawl.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.