EP2867632A1 - Dispositif de detection de niveau d'un liquide contenu dans une enceinte - Google Patents

Dispositif de detection de niveau d'un liquide contenu dans une enceinte

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Publication number
EP2867632A1
EP2867632A1 EP13744632.4A EP13744632A EP2867632A1 EP 2867632 A1 EP2867632 A1 EP 2867632A1 EP 13744632 A EP13744632 A EP 13744632A EP 2867632 A1 EP2867632 A1 EP 2867632A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
level
liquid
optical fiber
detecting
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13744632.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dominique PINET
Jean-Bernard THEVENON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arcys
Original Assignee
Elta SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elta SAS filed Critical Elta SAS
Publication of EP2867632A1 publication Critical patent/EP2867632A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G01F23/16—Indicating, recording, or alarm devices being actuated by mechanical or fluid means, e.g. using gas, mercury, or a diaphragm as transmitting element, or by a column of liquid
    • G01F23/165—Indicating, recording, or alarm devices being actuated by mechanical or fluid means, e.g. using gas, mercury, or a diaphragm as transmitting element, or by a column of liquid of bubbler type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/246—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
    • G21C17/035—Moderator- or coolant-level detecting devices
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • G21C19/06—Magazines for holding fuel elements or control elements
    • G21C19/07—Storage racks; Storage pools
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • Bubble bubble sensor in the context of the present application means any sensor for performing the level measurement by insufflation, said level measurement being performed by blowing gas, preferably air, at a rate constant in a tube whose one end opens below the surface of the water.
  • Measuring the liquid level in an enclosure of a nuclear reactor is a particularly critical step, the securing must be optimal, because of the nature of the liquids concerned.
  • a change in the level of the liquid, contained in a chamber of a nuclear reactor must be detected as quickly and accurately as possible in order to be able to take, as efficiently as possible, the necessary measurements in response to a variation in the level.
  • a spent fuel deactivation pool it is necessary for the used fuel to be submerged under water at all times.
  • thermocouples are arranged along the enclosure, perpendicular to the bottom of the enclosure, by level of control. Measurement sensing in this device is by level by means of a pair of thermocouples: a heated thermocouple and an unheated thermocouple; at each control level is arranged a pair of thermocouples. A difference in temperature between the two thermocouples of the same level of control indicates a decrease in the level of the liquid below this level of control.
  • thermocouples can shift the leak detection of a control level. This can lead to detrimental delays in taking the leak into account.
  • all unheated thermocouples are arranged in one and the same tube. In case of failure of the tube containing all the unheated thermocouples, the entire device no longer works and the level measurement, and therefore the leak detection, is no longer assured.
  • Patent JP 2010085367 discloses a device for level measurement by bubbling in a storage chamber of a nuclear reactor. Such a device consists in inserting a bubbling cane vertically into the enclosure, which rod is blown at its upper end, air at a constant rate. The rate of insufflation of air in the cane is set to constantly get bubbles out of the lower end of the cane. The air pressure that must be applied to produce bubbles at the outlet of the rod is equal to the pressure of the liquid at the end of the cane and therefore proportional to the height of the liquid in the chamber.
  • Such a device for level measurement by bubbling has the major disadvantage of not presenting optimal security of the measurement.
  • the tip of the bubbling cane can be blocked during an accident or as a result of accumulation of particles contained in the chamber and this implies a poor measurement of the level or even an absence of measurement of the level of the liquid in the enclosure.
  • detection of liquid level change will be impossible until the end of the bubbling cane will not open.
  • the operation to remove this plug can take a lot of time, in view of the specificity of the environment of use and the nature of the liquid contained in the enclosure, in the case of use in a chamber of a nuclear reactor, during which time the detection of change of level of the liquid in the enclosure will no longer be possible.
  • the invention aims to remedy all or part of the disadvantages of the state of the art identified above, and in particular to provide a level measurement of a liquid in a chamber, particularly in a chamber of a nuclear reactor such as a spent fuel deactivation pool, which is secured and thus ensure detection of liquid level change in this type of enclosure as quickly and efficiently as possible, without interruption.
  • one aspect of the invention relates to a device for detecting the level of a liquid contained in an enclosure comprising:
  • a temperature sensor comprising an optical fiber adapted to receive a light signal having a broad frequency spectrum, said optical fiber comprising a plurality of Bragg gratings distributed along the length of the optical fiber, each Bragg grating being provided to provide backscattering of a particular wavelength signal, said optical fiber being arranged, along its length, substantially along the liquid level detection means, said sensor comprising means for determining the temperature of the liquid measured by the optical fiber in a plurality of areas from the wavelength of the signals backscattered by each of said Bragg gratings, each zone being located near each of said Bragg gratings; and
  • an analysis means for determining the level of the liquid contained in the chamber from the temperature measured by the optical fiber in a plurality of zones.
  • Such a device has the advantage of providing diversified means of level measurement and ensure a secure measurement of the liquid level.
  • the level of the liquid contained in the chamber can be determined in several ways: by the liquid level detection means alone; by the analysis means alone or by the liquid level detection means coupled to the analysis means.
  • the level detection means in case of failure of one of the means, it is possible to do to switch the detection of the level of the liquid on the non-faulty means. This switching can take place time to repair the means having suffered a failure, for example.
  • a determination of the level of the liquid by the analysis means coupled to the liquid level detection means it is possible, for example, by comparing the two level values obtained to determine the failure of one of the means if the difference between the two values is too great.
  • the fault may be that of the level detection means or the temperature sensor or the analysis means which determines the level from the temperature measured by the sensor. It is the temperature of the liquid measured by the optical fiber in a plurality of zones, even when the fiber is no longer immersed in liquid; the zone may be immersed in the liquid or immersed in the liquid.
  • a temperature sensor also allows the temperature measurement and to ensure that the temperature of the liquid or the air contained in the enclosure does not exceed a threshold set by the specific conditions.
  • operating the enclosure particularly in the case of use in a reactor of a nuclear reactor. For example, in a spent fuel deactivation pool, the liquid in the pool must remain at a constant temperature. A change in temperature could lead to an unwanted restart of the spent fuel nuclear reaction and must be detected.
  • such a detection device has the advantage of being installed in the speakers already comprising a liquid level detection means, to improve the security of the level measurement.
  • the installation is done by inserting a fiber optic temperature sensor, a space-saving device, along the liquid level detection means already in place.
  • Said analysis means is periodically triggered so that an alarm is triggered when the difference between two successively calculated level values exceeds a predetermined threshold
  • the device comprises a means for detecting the failure of the liquid level detection means, the fault detection means engaging the operation of the analysis means in the event of failure of the liquid level detection means;
  • the liquid level detection means and the analysis means simultaneously determine the level of the liquid contained in the chamber
  • the liquid level detection means is a bubble-bubble sensor comprising a tube
  • the invention also relates to an enclosure comprising the device according to the invention and such that the liquid level detection means is disposed along its length along an axis perpendicular to the bottom of the enclosure.
  • the enclosure may be formed by a spent fuel deactivation pool of a nuclear reactor.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view of an enclosure and a device for detecting the level of a liquid according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view of an enclosure and a device for detecting the level of a liquid according to one embodiment of the invention.
  • identical or similar elements are identified by identical reference signs throughout the figures.
  • Figure 1 is illustrated, schematically, an embodiment of a liquid detection device 1 contained in a chamber 2.
  • this chamber is disposed a level 3 detection means of the liquid.
  • This detection means is disposed along its length perpendicularly to the bottom 21 of the chamber in order to measure the level of the liquid 1 i.e. to measure the height of liquid 1 contained in the chamber 2 relative to the bottom 21 of the enclosure.
  • This level 3 detection means may be a thermocouple level detection means, bubbling level detection means, level detection means by means of magnetic or non-magnetized floats, or any other level detection means. of a liquid.
  • the device comprises a temperature sensor 4 of optical fiber type Bragg gratings.
  • a temperature sensor comprises an optical fiber 41 on which is engraved a plurality of Bragg gratings 41 1.
  • the Bragg gratings 41 1 are distributed along the length of the optical fiber.
  • the optical fiber is adapted to receive a light signal with a broad frequency spectrum.
  • the light signal can be transmitted by a source connected to an end 42 of the optical fiber 41.
  • Each of the Bragg gratings 41 1 is provided for backscattering a particular wavelength signal under predefined temperature and mechanical stress conditions in the area 41 2 in which the network 41 1 is made. In case of modification of these conditions, the Bragg grating 41 1 reflects a signal of wavelength modified with respect to the initial wavelength.
  • the optical fiber 4 is arranged along its length along the level 3 detection means, the optical fiber 4 can be fixed along the level 3 detection means. This means being arranged, as illustrated in FIG. FIG. 1, perpendicular to the bottom 21 of the enclosure, it is the same for the optical fiber 41.
  • the Bragg gratings 41 1 being distributed along the length of the optical fiber 41, the temperature is determined in several zones 41 2 distributed along an axis perpendicular to the bottom 21 of the enclosure. It is thus possible to control the temperature of the liquid 1.
  • the level detection device comprises an analysis means for determining the level of the liquid 1 contained in the chamber 2 from the temperature of the liquid 1 measured by the optical fiber 41 in a plurality of zones 41 2.
  • the analysis means recovers the temperature determined in each of the zones 41 2 by the means of the sensor 4.
  • the temperature sensor 4 is disposed in the chamber 2 which comprises liquid 1 and a medium 5 other than liquid. If a zone 41 2 is no longer immersed in liquid 1, the slope of the temperature around this zone 41 2 changes. This change in slope, significant of a medium change (liquid 1 - medium 5 other than liquid) is detected by the analysis means which deduces the level of the liquid 2 contained in the chamber 1.
  • the detection method first consists in centering the detection window as illustrated in FIG. 3 on an acquired point P k of the sequence ⁇ P n ⁇ (an example of a series of points ⁇ P n ⁇ is illustrated in FIG. 4). It should be noted that the sequence ⁇ P n ⁇ does not necessarily have a fixed acquisition period.
  • the detection method then consists in finding the point of intersection P
  • the slope is given by the segment [Pi P r ]. As illustrated in FIG. 5, the slope is here located in the threshold zone of FIG. 3 and is therefore in accordance with the value sought at the tolerance of the near dead band.
  • a level On the basis of a periodic acquisition of the sequence of points, for each acquisition, a level is found. If the difference between two successive level values exceeds a predetermined threshold, then the level can be considered to have changed. An alarm can be triggered when the level change is detected.
  • such a level detection device can be set up to secure the liquid level measurement in the speakers already comprising a single level 3 detection means.
  • the fiber temperature sensor 4 Optical is a compact device.
  • the level 3 detection device can be implemented to secure the existing level measurements by level 3 detection means by arranging along the means 3 a temperature sensor 4 comprising a Bragg grating optical fiber.
  • Determining the level of the liquid by the analysis means can be activated only in the event of failure of the level 3 detection means.
  • the level detection device can comprise a means for detecting the failure of the detection means. if the means of detecting the failure indicates that the level measurement is no longer supplied or is no longer reliable, the analysis means is engaged in order to deduce the level of the liquid 1 from the temperature in each case. zones 412. The operation of the analysis means can be switched on by means of a switch. Thus the level measurement of the liquid in the enclosure is secured due to the possible diversification of the level measurement.
  • the level 3 detection means of the illustrated liquid is a bubble bubble sensor 3 comprising a tube 31, the tube 31 being disposed along its length along an axis perpendicular to the bottom 21 of the enclosure.
  • This level detection device of a liquid can be installed in a spent fuel deactivation pool of a nuclear reactor. In this type of enclosure, the used fuel must be immersed permanently under a predefined quantity of water. Monitoring of the water level in a spent fuel deactivation pool requires a secure liquid level detection device as previously described.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de détection de niveau d'un liquide (1) contenu dans une enceinte (2) comprenant : - un moyen de détection du niveau du liquide (3); - un capteur de température (4) comprenant une fibre optique (41) comprenant une pluralité de réseaux de Bragg (411) répartis suivant la longueur de la fibre optique (41), ledit capteur (4) comportant des moyens pour déterminer la température du liquide mesurée par la fibre optique (41) en une pluralité de zones (412), chaque zone (412) étant située à proximité de chacun desdits réseaux de Bragg (411); et - un moyen d'analyse pour déterminer le niveau du liquide contenu dans l'enceinte à partir de la température mesurée par la fibre optique en une pluralité de zones (412).

Description

DISPOSITIF DE DETECTION DE NIVEAU D'UN LIQUIDE CONTENU DANS
UNE ENCEINTE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[ 0001 ] L'invention concerne un dispositif de détection de niveau d'un liquide contenu dans une enceinte. En particulier, l'invention concerne la détection de niveau d'un liquide contenu dans une piscine de désactivation de combustible usagé d'un réacteur nucléaire. Elle a essentiellement pour but de détecter une variation du niveau du liquide contenu dans une telle enceinte.
[ 0002 ] On entendra par capteur bulle à bulle dans le cadre de la présente demande tout capteur permettant d'effectuer de la mesure de niveau par insufflation, ladite mesure de niveau étant effectuée en insufflant du gaz, préférentiellement de l'air, à débit constant dans un tube dont une extrémité débouche sous la surface de l'eau.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0003 ] La mesure de niveau de liquide dans une enceinte d'un réacteur nucléaire est une étape particulièrement critique, dont la sécurisation doit être optimale, du fait de la nature des liquides concernés. Une variation du niveau du liquide, contenu dans une enceinte d'un réacteur nucléaire, doit être détectée le plus rapidement et le plus précisément possible afin de pouvoir prendre, le plus efficacement possible, les mesures nécessaires en réaction à une variation du niveau. Dans le cas d'une piscine de désactivation de combustible usagé, il est nécessaire que le combustible usagé soit immergé sous eau à tout moment.
[0004 ] Dans le domaine de la détection du niveau d'un liquide dans une enceinte, et en particulier dans une enceinte d'un réacteur nucléaire, différents dispositifs sont connus de l'homme du métier.
[ 0005 ] Le brevet US 7,926,345 décrit un dispositif de mesure de niveau dans une enceinte sous pression d'un réacteur nucléaire utilisant la mesure de niveau par thermocouples. Un tel dispositif de mesure de niveau, outre son coût élevé et sa complexité de réalisation du fait du nombre de tubes de mesure nécessaires, présente un inconvénient majeur en terme de sécurisation de la mesure. En effet, les thermocouples sont disposés le long de l'enceinte, perpendiculairement au fond de l'enceinte, par niveau de contrôle. La détection de mesure dans ce dispositif se fait par niveau au moyen d'un couple de thermocouples : un thermocouple chauffé et un thermocouple non chauffé ; à chaque niveau de contrôle est disposé un couple de thermocouples. Une différence de température entre les deux thermocouples du même niveau de contrôle indique une baisse du niveau du liquide en-dessous de ce niveau de contrôle. La défaillance d'au moins un thermocouple peut décaler la détection de la fuite d'un niveau de contrôle. Cela peut engendrer des retards préjudiciables dans la prise en compte de la fuite. De plus, dans ce dispositif, tous les thermocouples non chauffés sont disposés dans un seul et même tube. En cas de défaillance du tube contenant tous les thermocouples non chauffés, l'ensemble du dispositif ne fonctionne plus et la mesure de niveau, et donc la détection de fuite, n'est plus assurée.
[0006] Le document de brevet JP 2010085367 décrit un dispositif de mesure de niveau par bullage dans une enceinte de stockage d'un réacteur nucléaire. Un tel dispositif consiste à insérer une canne de bullage verticalement dans l'enceinte, canne dans laquelle est insufflé, au niveau de son extrémité supérieure, de l'air à débit constant. Le débit d'insufflation d'air dans la canne est réglé pour obtenir constamment des bulles en sortie de l'extrémité inférieure de la canne. La pression d'air qu'il faut appliquer pour produire des bulles en sortie de la canne est égale à la pression du liquide en bout de canne et donc proportionnelle à la hauteur du liquide dans l'enceinte. Un tel dispositif de mesure de niveau par bullage a pour inconvénient majeur de ne pas présenter une sécurisation optimale de la mesure. En effet, l'extrémité de la canne de bullage peut être bouchée lors d'accident ou à la suite d'accumulation de particules contenues dans l'enceinte et cela implique une mauvaise mesure du niveau voire une absence de mesure du niveau du liquide dans l'enceinte. En cas de défaillance du dispositif due à un bouchon à l'extrémité de la canne de bullage la détection de changement de niveau du liquide sera impossible tant que l'extrémité de la canne de bullage ne sera pas débouchée. L'opération visant à enlever ce bouchon peut prendre énormément de temps, au vue de la spécificité de l'environnement d'utilisation et de la nature du liquide contenu dans l'enceinte, dans le cas d'une utilisation dans une enceinte d'un réacteur nucléaire, durée au cours de laquelle la détection de changement de niveau du liquide dans l'enceinte ne sera plus possible. EXPOSE DE L'INVENTION
[0007 ] L'invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique identifiés ci-dessus, et notamment à proposer une mesure de niveau d'un liquide dans une enceinte, en particulier dans une enceinte d'un réacteur nucléaire telle qu'une piscine de désactivation de combustible usagé, qui soit sécurisée et ainsi assurer une détection de changement de niveau du liquide dans ce type d'enceinte le plus rapidement et efficacement possible, et ce sans interruption.
[0008] Dans ce dessein, un aspect de l'invention se rapporte à un dispositif de détection de niveau d'un liquide contenu dans une enceinte comprenant :
un moyen de détection du niveau du liquide;
un capteur de température comprenant une fibre optique adaptée pour recevoir un signal lumineux à large spectre de fréquence, ladite fibre optique comprenant une pluralité de réseaux de Bragg répartis suivant la longueur de la fibre optique, chaque réseau de Bragg étant prévu pour assurer la rétrodiffusion d'un signal de longueur d'onde particulière, ladite fibre optique étant agencée, selon sa longueur, sensiblement le long du moyen de détection du niveau du liquide, ledit capteur comportant des moyens pour déterminer la température du liquide mesurée par la fibre optique en une pluralité de zones à partir de la longueur d'ondes des signaux rétrodiffusés par chacun desdits réseaux de Bragg, chaque zone étant située à proximité de chacun desdits réseaux de Bragg; et
- un moyen d'analyse pour déterminer le niveau du liquide contenu dans l'enceinte à partir de la température mesurée par la fibre optique en une pluralité de zones.
[0009] Un tel dispositif a pour avantage de proposer des moyens diversifiés de mesure de niveau et d'assurer une mesure sécurisée du niveau de liquide. En effet, le niveau du liquide contenu dans l'enceinte peut être déterminé de plusieurs façons : par le moyen de détection de niveau du liquide seul; par le moyen d'analyse seul ou par le moyen de détection de niveau du liquide couplé au moyen d'analyse. Ainsi, en cas de panne de l'un des moyens, il est possible de faire basculer la détection du niveau du liquide sur le moyen non défaillant. Ce basculement peut avoir lieu le temps de réparer le moyen ayant subi une panne par exemple. Dans le cas d'une détermination du niveau du liquide par le moyen d'analyse couplé au moyen de détection du niveau du liquide, il est possible, par exemple, en comparant les deux valeurs de niveau obtenues de déterminer la défaillance d'un des moyens si la différence entre les deux valeurs est trop importante. La panne peut être celle du moyen de détection de niveau ou du capteur de température ou du moyen d'analyse qui détermine le niveau à partir de la température relevée par le capteur. Il s'agit de la température du liquide mesurée par la fibre optique en une pluralité de zones, même lorsque la fibre n'est plus immergée dans du liquide ; la zone peut être non immergée dans le liquide ou bien encore immergée dans le liquide.
[0010] De plus, la présence d'un capteur de température permet également la mesure de température et de s'assurer que la température du liquide ou de l'air contenu dans l'enceinte ne dépasse pas un seuil fixé par les conditions spécifiques d'exploitation de l'enceinte, en particulier dans le cas de l'utilisation dans une enceinte d'un réacteur nucléaire. Par exemple, dans une piscine de désactivation du combustible usagé, le liquide contenu dans la piscine doit rester à température constante. Un changement de température pourrait entraîner un redémarrage intempestif de réaction nucléaire du combustible usagé et doit être détecté.
[0011] En outre, un tel dispositif de détection a pour avantage de pouvoir être installé dans les enceintes comprenant déjà un moyen de détection du niveau du liquide, afin d'améliorer la sécurisation de la mesure de niveau. L'installation se fait en insérant un capteur de température à fibre optique, dispositif peu encombrant, le long du moyen de détection de niveau du liquide déjà en place.
[0012] Selon des modes de réalisation particuliers, utilisables seul ou en combinaison :
• Le moyen d'analyse comporte :
- un moyen de détermination de la pente de la température en une pluralité de points répartis le long de la fibre optique ; un moyen pour vérifier que les valeurs de ladite pente appartiennent à une zone de valeurs de pente recherchée (seuil) ;
un moyen de détermination du niveau du liquide lorsque la valeur de pente est en-dehors de ladite zone.
• ledit moyen d'analyse se déclenche périodiquement de sorte qu'une alarme se déclenche lorsque l'écart entre deux valeurs de niveau calculées successivement dépasse un seuil prédéterminé ;
• le dispositif comprend un moyen de détection de la défaillance du moyen de détection du niveau du liquide, le moyen de détection de la défaillance enclenchant le fonctionnement du moyen d'analyse en cas de défaillance du moyen de détection du niveau du liquide;
• le moyen de détection de niveau du liquide et le moyen d'analyse déterminent simultanément le niveau du liquide contenu dans l'enceinte ;
• le moyen de détection du niveau du liquide est un capteur bulle à bulle comprenant un tube ;
• la fibre optique est fixée le long du tube.
[0013] L'invention se rapporte également à une enceinte comportant le dispositif selon l'invention et telle que le moyen de détection du niveau du liquide est disposé selon sa longueur suivant un axe perpendiculaire au fond de l'enceinte. L'enceinte peut être formée par une piscine de désactivation de combustible usagé d'un réacteur nucléaire.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0014 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence à la figure annexée, qui illustre, à titre indicatif et nullement limitatif :
la figure 1 , une vue schématique d'une enceinte et d'un dispositif de détection de niveau d'un liquide selon un mode de réalisation de l'invention ; [0015] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
[0016] A la figure 1 est illustré, de façon schématique, un mode de réalisation d'un dispositif de détection d'un liquide 1 contenu dans une enceinte 2.
[0017] Dans cette enceinte est disposé un moyen de détection du niveau 3 du liquide. Ce moyen de détection est disposé suivant sa longueur perpendiculairement au fond 21 de l'enceinte afin de mesurer le niveau du liquide 1 i.e. de mesurer la hauteur de liquide 1 contenu dans l'enceinte 2 par rapport au fond 21 de l'enceinte. Ce moyen de détection du niveau 3 peut être un moyen de détection de niveau par thermocouples, un moyen de détection de niveau par bullage, un moyen de détection de niveau au moyen de flotteurs aimantés ou non aimantés, ou tout autre moyen de détection du niveau d'un liquide.
[0018] En outre, le dispositif comprend un capteur de température 4 de type fibre optique à réseaux de Bragg. Un tel capteur de température comprend une fibre optique 41 sur laquelle est gravée une pluralité de réseaux de Bragg 41 1 . Les réseaux de Bragg 41 1 sont répartis suivant la longueur de la fibre optique. La fibre optique est adaptée pour recevoir un signal lumineux à large spectre de fréquence. Le signal lumineux peut être transmis par une source reliée à une extrémité 42 de la fibre optique 41 . Chacun des réseaux de Bragg 41 1 est prévu pour assurer la rétrodiffusion d'un signal de longueur d'onde particulière dans des conditions de température et de contrainte mécanique prédéfinies dans la zone 41 2 dans laquelle est réalisée le réseau 41 1 . En cas de modification de ces conditions, le réseau de Bragg 41 1 réfléchit un signal de longueur d'onde modifiée par rapport à la longueur d'onde initiale. Le rapport entre la longueur d'onde initiale et la longueur d'onde réfléchie est fonction de la température et permet de déterminer la variation de température, et donc la température, de la zone 41 2 entourant le réseau de Bragg 41 1 correspondant à la longueur d'onde étudiée. En associant à chaque réseau de Bragg 41 1 gravé le long de la fibre optique une longueur d'onde spécifique, il est possible de déterminer la température en une pluralité de zones 41 2. La température est déterminée par des moyens du capteur 4, ces moyens récupèrent les longueurs d'onde des signaux réfléchis par chacun desdits réseaux de Bragg et les analysent afin de déterminer la température du liquide 1 en une pluralité de zones 41 2.
[0019] La fibre optique 4 est disposée selon sa longueur le long du moyen de détection du niveau 3, la fibre optique 4 peut être fixée le long du moyen de détection du niveau 3. Ce moyen étant disposé, tel qu'illustré à la figure 1 , perpendiculairement au fond 21 de l'enceinte, il en est de-même pour la fibre optique 41 . Les réseaux de Bragg 41 1 étant répartis suivant la longueur de la fibre optique 41 , la température est déterminée en plusieurs zones 41 2 réparties suivant un axe perpendiculaire au fond 21 de l'enceinte. Il est ainsi possible de contrôler la température du liquide 1 .
[0020] Le dispositif de détection de niveau comprend un moyen d'analyse pour déterminer le niveau du liquide 1 contenu dans l'enceinte 2 à partir de la température du liquide 1 mesurée par la fibre optique 41 en une pluralité de zones 41 2. Le moyen d'analyse récupère la température déterminée en chacune des zones 41 2 par les moyens du capteur 4. Le capteur de température 4 est disposé dans l'enceinte 2 qui comprend du liquide 1 et un milieu 5 autre que du liquide. Si une zone 41 2 n'est plus immergée dans du liquide 1 , la pente de la température autour de cette zone 41 2 change. Ce changement de pente, significatif d'un changement de milieu (liquide 1 - milieu 5 autre que du liquide) est détecté par le moyen d'analyse qui en déduit le niveau du liquide 2 contenu dans l'enceinte 1 . A titre d'exemple, le temps de réponse de la détection du niveau du liquide est de 0, 1 seconde pour une fibre optique sur laquelle vingt réseaux de Bragg sont gravés. Un moyen de calcul pourrait être relié au moyen d'analyse afin de suivre l'évolution du niveau du liquide 2 contenu dans l'enceinte 1 au cours du temps.
[0021] Le moyen d'analyse fonctionne de la façon suivante pour le calcul des pentes entre chacune des valeurs de température successives. Le moyen de calcul effectue une mesure de la température le long de la fibre optique, dans le liquide ou en dehors du liquide, dans ce dernier cas, dans une zone qui n'est plus immergée dans du liquide. Une suite {Pn} de points de mesures de températures (i.e. points d'acquisition) le long de la fibre est ainsi réalisée (cf. figure 2). On définit une fenêtre d'observation centrée sur les points d'acquisition ; une telle fenêtre est illustrée en figure 3 : cette fenêtre est de dimension fixe et définit une pente recherchée et une tolérance caractérisée par une bande morte au second ordre. La bande morte et la pente recherchée définissent ainsi une zone de pentes seuil.
Le procédé de détection consiste tout d'abord à centrer la fenêtre de détection telle qu'illustrée en figure 3 sur un point acquis Pk de la suite {Pn} (un exemple de suite de points {Pn} est illustré en figure 4). On notera que la suite {Pn} ne présente pas nécessairement une période fixe d'acquisition. Le procédé de détection consiste ensuite à trouver le point d'intersection P| entre le segment [Pk-i Pk] et la fenêtre d'observation ainsi que le point d'intersection Pr entre le segment [Pk Pk+i] (suivant le segment [Pk-i Pk]) et la fenêtre d'observation. La pente est donnée par le segment [Pi Pr]. Comme illustrée en figure 5, la pente est ici située dans la zone seuil de la figure 3 et est donc conforme à la valeur recherchée à la tolérance de la bande morte près.
La fenêtre d'observation se propage alors au point suivant (figure 6) en restant centrée de point en point. La fenêtre se retrouve ici dans une position qui se rapproche de la pente maximale mais la pente est toujours dans la zone seuil de tolérance.
Au point suivant (figure 7), la pente [Pi Pr] sort des critères et n'est plus dans la zone seuil ; le point de changement de pente est alors considéré comme le point Pk-i . Selon la « forme » du signal il peut être nécessaire de conserver non pas Pk-i mais Pi comme point de changement de pente. On utilise ensuite une courbe d'étalonnage qui donne le niveau en fonction du changement de pente détectée.
Sur la base d'une acquisition périodique de la suite de points, pour chaque acquisition, un niveau est trouvé. Si l'écart entre deux valeurs de niveau successives dépasse un seuil prédéterminé, on peut alors considérer que le niveau a changé. Une alarme peut être déclenchée lors de la détection du changement de niveau.
[ 0022 ] Un tel dispositif de détection de niveau offre l'avantage de fournir deux mesures du niveau du liquide 1 et ainsi d'avoir accès à une mesure sécurisée du niveau. Il est possible d'avoir un moyen d'analyse qui compare les deux valeurs de niveau fournies et en cas d'incohérence entre les deux valeurs de détecter une défaillance du moyen de détection 3 ou du capteur de température 4 ou du moyen d'analyse qui détermine le niveau à partir de la température relevée par le capteur de température 4.
[0023 ] Avantageusement, un tel dispositif de détection de niveau peut être mis en place afin de sécuriser la mesure de niveau de liquide dans les enceintes comprenant déjà un seul moyen de détection du niveau 3. En effet, le capteur de température 4 à fibre optique est un dispositif peu encombrant. Le dispositif de détection de niveau 3 peut être mis en œuvre afin de sécuriser les mesures existantes de niveau par moyen de détection du niveau 3 en agençant le long du moyen 3 un capteur de température 4 comprenant une fibre optique à réseaux de Bragg.
[0024 ] La détermination du niveau du liquide par le moyen d'analyse peut être activée seulement en cas de défaillance du moyen de détection du niveau 3. Le dispositif de détection de niveau peut comprendre un moyen de détection de la défaillance du moyen de détection du niveau 3. Si le moyen de détection de la défaillance indique que la mesure de niveau n'est plus fournie ou n'est plus fiable, le moyen d'analyse est enclenché afin de déduire le niveau du liquide 1 de la température en chacune des zones 412. L'enclenchement du fonctionnement du moyen d'analyse peut se faire au moyen d'un interrupteur. Ainsi la mesure de niveau du liquide dans l'enceinte est sécurisée du fait de la diversification possible de la mesure de niveau.
[0025 ] A la figure 1 le moyen de détection du niveau 3 du liquide illustré est un capteur bulle à bulle 3 comprenant un tube 31 , le tube 31 étant disposé selon sa longueur suivant un axe perpendiculaire au fond 21 de l'enceinte.
[ 0026] Ce dispositif de détection de niveau d'un liquide peut être installé dans une piscine de désactivation de combustible usagé d'un réacteur nucléaire. Dans ce type d'enceinte, le combustible usagé doit être immergé en permanence sous une quantité d'eau prédéfinie. La surveillance du niveau d'eau dans une piscine de désactivation de combustible usagé nécessite un dispositif de détection de niveau de liquide sécurisé tel que décrit précédemment.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de détection de niveau d'un liquide (1 ) contenu dans une enceinte (2) comprenant :
un moyen de détection du niveau du liquide (3);
caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre :
un capteur de température (4) comprenant une fibre optique (41 ) adaptée pour recevoir un signal lumineux à large spectre de fréquence, ladite fibre optique (41 ) comprenant une pluralité de réseaux de Bragg
(41 1 ) répartis suivant la longueur de la fibre optique (41 ), chaque réseau de Bragg (41 1 ) étant prévu pour assurer la rétrodiffusion d'un signal de longueur d'onde particulière, ladite fibre optique (41 ) étant agencée, selon sa longueur, sensiblement le long du moyen de détection du niveau du liquide (3), ledit capteur (4) comportant des moyens pour déterminer la température du liquide mesurée par la fibre optique (41 ) en une pluralité de zones (412) à partir de la longueur d'onde des signaux rétrodiffusés par chacun desdits réseaux de Bragg (41 1 ), chaque zone (412) étant située à proximité de chacun desdits réseaux de Bragg (41 1 ); et
un moyen d'analyse pour déterminer le niveau du liquide contenu dans l'enceinte à partir de la température mesurée par la fibre optique en une pluralité de zones (412).
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit moyen d'analyse comporte : un moyen de détermination de la pente de la température en une pluralité de points répartis le long de la fibre optique ; un moyen pour vérifier que les valeurs de ladite pente appartiennent à une zone de valeurs de pente recherchée ; un moyen de détermination du niveau du liquide lorsque la valeur de pente est en-dehors de ladite zone.
3. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit moyen d'analyse se déclenche périodiquement de sorte qu'une alarme se déclenche lorsque l'écart entre deux valeurs de niveau calculées successivement dépasse un seuil prédéterminé.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de la défaillance du moyen de détection du niveau (3) du liquide, le moyen de détection de la défaillance enclenchant le fonctionnement du moyen d'analyse en cas de défaillance du moyen de détection du niveau du liquide.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le moyen de détection de niveau du liquide (3) et le moyen d'analyse déterminent simultanément le niveau du liquide contenu dans l'enceinte (2).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen de détection du niveau du liquide est un capteur bulle à bulle (3) comprenant un tube (31 ).
7. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que la fibre optique (41 ) est fixée le long du tube (31 ).
8. Enceinte (2) caractérisé en ce qu'elle comporte le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et en ce que le moyen de détection du niveau du liquide (3) est disposé selon sa longueur suivant un axe perpendiculaire au fond (21 ) de l'enceinte.
9. Enceinte selon la revendication précédente formée par une piscine de désactivation de combustible usagé d'un réacteur nucléaire.
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