FR2563905A1 - Dispositif d'indication de position de barres, notamment pour un reacteur nucleaire - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF D'INDICATION DE POSITION SELON L'INVENTION PERMET DE DETECTER LA POSITION D'UN ELEMENT METALLIQUE DE FORME ALLONGEE 12 POUVANT ETRE DEPLACE LINEAIREMENT ENTRE DES PREMIERE ET SECONDE POSITIONS LE LONG DE SON AXE LONGITUDINAL. CE DISPOSITIF COMPREND DES MOYENS DE DETECTION 18 ASSOCIES A L'ELEMENT POUR PRODUIRE UN PREMIER SIGNAL DE SORTIE QUI CORRESPOND A LA POSITION DE L'ELEMENT ET QUI FLUCTUE AVEC LES VARIATIONS DE LA TEMPERATURE DE L'ELEMENT. DES MOYENS DE CONTROLE DE TEMPERATURE SONT ASSOCIES A L'ELEMENT 12 POUR CONTROLER SA TEMPERATURE ET POUR PRODUIRE UN SECOND SIGNAL DE SORTIE QUI VARIE EN REPONSE DIRECTE AUX VARIATIONS DE TEMPERATURE DE L'ELEMENT, DES MOYENS DE COMBINAISON ETANT RELIES AUXDITS MOYENS DE DETECTION ET AUXDITS MOYENS DE CONTROLE POUR RECEVOIR LES PREMIER ET SECOND SIGNAUX DE SORTIE ET POUR PRODUIRE UN TROISIEME SIGNAL DE SORTIE QUI REPRESENTE LA POSITION DE L'ELEMENT COMPENSEE POUR LES VARIATIONS DE TEMPERATURE DE CET ELEMENT.

Description

DISPOSITIF D'INDICATION DE POSITION DE BARRES, NOTAM).ENT POUR

UN REACTEUR NUCLEAIRE.

L'invention est relative à un dispositif d'indi-

cation de position pour un élément, tel qu'une barre, mobile

dans une direction le long de son axe, et plus particuliè-

rement à un dispositif pour une compensation de température, d'un dispositif d'indication de position qui détermine la position relative d'une barre de commande dans le coeur d'un

réacteur nucléaire.

Le contrôle à distance de la position d'un élément allongé métallique mobile ayant un degré de liberté sur son axe longitudinal est souvent nécessaire. Par exemple, dans l'industrie nucléaire, des barres de commande sont relevées et descendues dans le coeur du réacteur pour régler l'énergie produite par le réacteur nucléaire. L'expression "barre de commande" couvre ici tout organe situé dans le réacteur pour

modifier la réactivité du réacteur.

Pour les réacteurs à eau sous pression, il est de la plus haute importance de connaître la position exacte de chacune des barres de commande. Des différences supérieures à 45 cm entre des barres voisines ont des effets négatifs sur la gestion du combustible. En outre, la connaissance de la position des barres par rapport à la puissance thermique donne une indication sur l'état du réacteur, donc sur le degré de combustion du combustible. Ainsi, des dispositifs extrêmement fiables de commande et de contrôle de Dosition des barres de commande doivent être utilisés pour préserver

un état de fonctionnement sûr et fiable du réacteur.

Un dispositif actuellement utilisé pour relever et descendre des barres de commande comporte un mécanisme électromécanique du type vérin qui utilise une série de bobines électriques pour introduire ou sortir chaque barre de commande pas-à-pas dans le réacteur. Un tel dispositif est décrit plus complètement dans le brevet des E.U.A. n

3 158 756.

Dans un réacteur à eau sous pression, trois méca-

nismes sont généralement présents pour fournir une indica-

tion de la position des barres; un compteur de pas, un système mobile de cartographie de flux dans le coeur et un dispositif de détection de position des barres. Le compteur de pas fournit une mesure indirecte en comptant électriquement le nombre de pas mécaniques ordonnés

par le dispositif de commande des barres. En tant que dispo-

sitif de mesure indirecte, il ne peut détecter des défauts mécaniques empêchant le mouvement de barres lorsqu'il est commandé. Le système mobile de cartographie de flux dans le coeur, lui, fournit une mesure directe de la position des barres de commande lorsqu'il est déplacé dans un fourreau proche de la barre concernée. Cependant, il n'est utilisé dans ce sens que comme dispositif d'appoint à cause des problèmes d'usure mécanique et de gêne pour l'opérateur liés à son utilisation continue. Le dispositif d'indication de position de barres est le moyen principal de mesure directe de la position des barres bien qu'il mesure généralement la position des tiges de commande, puisque toute pénétration mécanique est interdite pour détecter la position relative

des barres de commande dans le coeur du réacteur.

Un certain nombre de détecteurs ont été utilisés dans le passé pour déterminer la position des tiges de commande. Dans un tel détecteur, un aimant permanent se trouve en haut de la tige de commande pour l'accompagner dans son mouvement dans la gaine de la tige de commande. Une série de contacts ou interrupteurs à lames souples et de

résistances de précision associées sont disposés à l'exté-

rieur de la gaine de tige de commande sur toute sa longueur, les résistances étant reliées électriquement entre elles en série. Le mouvement de la tige de commande, et donc de

l'aimant, excite les contacts à lames lorsque le flux magné-

tique arrivé à portée des contacts respectifs. L'actionnement

d'un contact à lames court-circuite la résistance de préci-

sion associée. Une mesure de l'impédance des résistances en

série donne donc une indication de la position des barres.

Un inconvénient de ce détecteur est qu'une quantité impor-

tante de flux magnétique est produite par le mécanisme qui soulève la barre, ce qui désorganise complètement les contacts à lames, donnant lieu à une valeur erronnée de l'indication

de position. Par ailleurs, le champ d'action du flux magné-

tique de l'aimant n'est pas particulièrement bien confiné, ce qui risque d'actionner accidentellement plusieurs

contacts contigus en même temps, avec à nouveau pour consé-

quence une valeur erronnée.

Dans un autre détecteur connu, un aimant permanent est utilisé en haut de la tige de commande comme évoqué plus haut, mais les contacts à lames et les résistances de précision sont remplacés par un fil conducteur qui est appliqué étroitement le long du côté de la gaine. On fait passer dans le fil une forte impulsion de courant qui fait se tordre le fil sous l'action d'une force magnétomotrice dans la zone o le flux de l'aimant traverse le fil. L'action de torsion se propage en montant par le fil et induit une impulsion de tension dans un transducteur situé au bout du fil. Le délai entre le déclenchement de l'impulsion de courant dans le fil et l'apparition d'une impulsion de tension dans le transducteur correspond à la position de

l'aimant et donc de la barre de commande. Ce détecteur pré-

sente plusieurs inconvénients. Des moyens mécaniques compli-

qués sont nécessaires pour amortir l'action de torsion du fil afin d'éviter une oscillation continue de celle-ci vers le haut et le bas du fil. De plus, comme l'impulsion de tension produite par le transducteur est relativement

faible, elle doit être amplifiée par un ensemble intermé-

diaire-de composants électroniques placé nécessairement dans un milieu hostile de températures extrêmement élevées et de champs de rayonnement, aboutissant à une mise hors service

rapide des composants électroniques du détecteur.

4' Dans un autre détecteur connu, un long enroulement unique s'étend le long de la gaine de tige de commande et la position de la barre est mesurée en fonction des variations d'impédance dans l'enroulement lorsque la position de la tige de commande change à l'intérieur de la gaine de la tige. Cependant, la part relative à l'impédance dans la résistance de l'enroulement n'est pas totalement prévisible, ce qui

réduit la fiabilité de ce type de détecteur.

On connaît un détecteur analogique qui évite nombre des inconvénients précités. Ce détecteur comporte une

série de bobinages enroulés, en couches, disposés concentri-

quement en pile et supportés par un bâti tubulaire en acier inoxydable amagnétique glissé par-dessus la gaine amagnétique

de tige de commande. Les bobinages sont disposés alternati-

vement en bobines primaires et secondaires, toutes les bobines

primaires étant reliées en série et toutes les bobines secon-

daires étant reliées en série. Les bobinages forment en effet un long transformateur de tension linéaire répartir sur la hauteur de la gaine de tige de telle manière que le couplage du primaire au secondaire est affecté par la mesure dans laquelle la tige de commande magnétique pénètre dans la pile de bobinages. La position de la barre est déterminée en appliquant un courant d'excitation sinusoïdal constant au

primaire et en mesurant la tension induite dans le secondaire.

L'amplitude de la tension secondaire induite correspond à la

position de la barre.

Les principaux avantages que présente le détecteur du type à transformateur par rapport aux autres détecteurs sont que: 1) aucun aimant permanent n'est nécessaire en haut de la tige de commande et dans le réfrigérant primaire;

2) aucun circuit actif n'est nécessaire dans les environ-

nements hostiles de l'enceinte de confinement ou du secteur de la calotte du réacteur; et 3) lorsque le primaire est excité par une source de courant de précision et la tension secondaire est détectée avec une forte impédance d'entrée de telle sorte que peu de courant passe réellement dans le

secondaire, les contributions moins prévisibles de la résis-

tance et de l'inductance de fuite de l'enroulement peuvent être négligées. Le détecteur à transformateur présente cependant un problème de précision en ce sens que la tension

secondaire varie en fonction des modifications des condi-

tions de fonctionnement du réacteur. On a attribué comme cause principale de cette variation les modifications de la perméabilité et de la résistivité de la tige de commande en fonction des variations de température de la tige de commande. Ce problème implique de fréquents réétalonnages qui sont fastidieux et longs et occasionnent souvent un

retard dans l'exploitation du réacteur.

Les brevets des E.U.A. n 3 846 771 'et 3 893 090

décrivent chacun un détecteur utilisant des techniques numé-

riques. Ils sont plus précis qu'aucun des détecteurs précé-

dents et évitent nombre d'inconvénients précités. Cependant, un détecteur numérique est cher, ce qui est un facteur particulièrement important lorsqu'on envisage de réparer ou

d'améliorer un détecteur existant plutôt que de le remplacer.

Par exemple, dans un cas o un détecteur à transformateur

a été installé, il serait préférable qu'un moyen relative-

ment peu coûteux puisse être trouvé pour compenser les variations plutôt que de remplacer le détecteur et les composants électroniques associés par le détecteur numérique plus cher et ses composants électroniques associés. De cette

manière, les avantages précités du détecteur à transforma-

teur pourraient être préservés et il serait fait l'économie

d'un échange complet.

La présente invention vise donc principalement à améliorer la précision d'un dispositif d'indication de position de barres par compensation des variations de la sortie d'un indicateur de position de barre dues aux

variations de température dans la tige de commande.

En vue de cet objectif, la présente invention réside dans un dispositif d'indication de position pour détecter la position d'un élément métallique de forme allongée qui peut être déplacé linéairement entre des première et seconde positions le long de son axe longitudinal, le dispo- sitif précité comprenant des moyens de détection associés fonctionnellement audit élément pour produire un premier signal de sortie qui correspond à la position de l'élément et qui fluctue en fonction des variations de la température de cet élément, caractérisé en ce que des moyens de contrôle de la température sont associés fonctionnellement audit élément'pour contrôl81er sa température et pour produire un second signal de sortie qui varie en réponse directe aux variations de température de l'élément, et des moyens de combinaison sont reliés auxdits moyens de détecteur et auxdits moyens de contrôle pour recevoir les premier et second signaux de sortie et pour produire un troisième signal de sortie qui représente la position de l'élément compensée

pour les variations de température de cet élément.

Selon une autre caractéristique du dispositif de l'invention, les moyens de détection comprennent un premier bobinage s'étendant entre les première et seconde positions comprenant une zone dans laquelle au moins une partie de l'élément est toujours présente et les moyens de contrôle de température comprennent un second bobinage qui est couplé

inductivement audit premier bobinage.

Selon une autre caractéristique encore, les moyens de détection comprennent un enroulement primaire et un enroulement secondaire disposés chacun dans ladite zone, le premier signal de sortie constituant une tension induite

aux bornes dudit enroulement secondaire par un courant cir-

culant dans ledit enroulement primaire et les moyens de contrôle de température comprennent un bobinage tertiaire couplé inductivement audit enroulement primaire, le second signal de sortie constituant une tension induite aux bornes

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dudit bobinage tertiaire par le courant circulant dans ledit enroulement primaire, ledit bobinage tertiaire étant disposé de façon adjacente dans ladite zone dans laquelle au moins

une partie de l'élément est toujours présente.

Selon une caractéristique supplémentaire, les enroulements primaire et secondaire comprennent chacun une pluralité de bobinages annulaires enroulés en couches et reliés en série, lesdits bobinages primaires étant intercalés de façon alternée avec lesdits bobinages secondaires de manière à former un empilage, ledit empilage entourant l'élément et comportant un bobinage primaire à une de ses extrémités et ledit bobinage tertiaire comprend un bobinage annulaire enroulé en couches entourant l'élément et placé de façon adjacente audit bobinage primaire à l'extrémité précitée

dudit empilage.

Enfin, selon une autre caractéristique encore, l'élément métallique de forme allongée est constitué par une

matière magnétique ayant des propriétés électriques propor-

tionnelles à la température de l'élément et lesdits moyens

de contrôle de température produisent une sortie qui corres-

pond directement aux variations de ces propriétés électriques.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique

d'un réacteur nucléaire équipé de son dispositif d'action-

nement de barres de commande et d'un dispositif d'indication de position de barres selon l'invention; la figure 2 est une représentation schématique d'un indicateur de position de barres selon l'invention; la figure 3 est une courbe montrant la relation entre la tension secondaire à la sortie de l'indicateur de position de la figure 2 et la position réelle d'une barre à deux températures différentes; s'5 la figure 4 représente une série de sept courbes de tension secondaire de sortie de l'indicateur de position de la figure 2 en fonction de la position réelle d'une barre à sept températures respectives; la figure 5 est une courbe montrant la correction nécessaire de la tension de décalage du signal de sortie de tension secondaire du détecteur de position de la figure 2 aux températures de barre respectives; la figure 6 est une courbe montrant la correction nécessaire de la vitesse d'accroissement du signal de sortie de tension secondaire du détecteur de position de la figure 2 lorsque la barre est déplacée entre les première et seconde positions aux températures de barre respectives; la figure 7 est un schéma de principe d'un circuit pour le dispositif d'indication selon l'invention; la figure 8 est un schéma de principe d'une autre forme de réalisation d'un circuit pour le dispositif selon l'invention;

la figure 9 est un schéma de principe pour réa-

liser un autre aspect du dispositif selon l'invention.

Comme on peut le voir sur la figure 1, les barres

de commande 12 et les tiges de commande 14 reliées structu-

ralement à leurs barres de commande 12 respectives sont entourées d'eau 16 qui remplit complètement la cuve sous pression 10. Dans des conditions de fonctionnement normales, l'eau est à une température élevée et sous pression afin

qu'il ne se produise pas d'ébullition.

La position de chaque barre de commande 12 est déterminée d'après des mesures obtenues depuis un mécanisme

de détection 18 situé à l'extérieur de la cuve sous pres-

sion 10, car aucune pénétration mécanique dans la cuve sous pression 10 en vue de détecter la position des barres de commande n'est admise. Le seul secteur o le mécanisme de détection 18 puisse être installé est le long de la gaine 20 de tige de commande. Les tiges de commande 14 se déplacent à l'intérieur de leurs gaines 20 de tiges respectives qui sont des tuyaux étanches solidaires de la calotte 22 du réacteur et s'étendant longitudinalement vers le haut depuis

le calotte 22.

Un mécanisme de détection 18 disposé le long de la gaine 20 de tige peut seulement détecter la position de la tige de commande 14. Cependant, on suppose normalement que la fixation de la barre de commande 12 à sa tige de

commande 14 respective est fiable et, donc, que le déplace-

ment de la tige de commande 14 et de la barre de commande 12

est le même.

La figure 2 représente un indicateur 24 de posi-

tion de barre du type à transformateur de tension linéaire décrit précédemment avec lequel le dispositif de la présente invention est particulièrement utile pour corriger à la sortie de l'indicateur les variations dues aux changements de température de la tige. Il doit être entendu que le présent dispositif ne se limite pas dans ses applications à l'indicateur à transformateur de tension linéaire mais, au contraire, peut servir avec d'autres types de détecteurs de

position, dont celui décrit plus haut qui utilise un enrou-

lement long unique et dont l'impédance varie en fonction de

la position de la barre.

Considérant la figure 2, l'indicateur 24 comporte une série de bobinages primaires P annulaires enroulés en couches et reliés électriquement en série pour former

un enroulement primaire, et une série de bobinages secon-

daires S annulaires enroulés en couches et reliés électri-

quement en série pour former un enroulement secondaire. Les bobinages sont empilés en tandem et sont montés sur une armature 26 de bobinage possédant des plaques d'extrémité 28 et 30. L'armature 26 de bobinage est constituée d'un bâti tubulaire mince en acier inoxydable amagnétique glissé sur la gaine 20 de tige amagnétique qui renferme la tige de commande 14. Les bobinages secondaires S sont disposés de façon alternée et inductivement couplés avec les bobinages primaires P, un bobinage secondaire S se trouvant en haut de l'empilement de bobinages et un bobinage primaire étant

situé au bas de l'empilement de bobinages.

Dans un exemple de configuration, l'armature 26 du bobinage est longue d'environ 393,7 cm avec une longueur combinée de bobinages actifs primaires et secondaires d'en- viron 384,81 cm. Le bobinage actif comporte 72 bobinages enroulés en couches, dont la moitié sont des bobinages secondaires S et l'autre moitié des bobinages primaires P disposés de façon alternée comme indiqué plus haut. Chaque bobinage a un diamètre de 13,72 cm et une hauteur d'environ ,08 cm. Les bobinages primaires P sont pratiquement iden-

tiques tandis que les bobinages secondaires S ont de préfé-

rence progressivement plus de spires près du bas du détec-

teur. Un espace d'environ 7,62 cm existe entre le bobinage primaire P le plus bas et la plaque d'extrémité inférieure 30

de l'armature 26 de bobinage.

L'armature 26 de bobinage est de préférence montée sur la gaine 20 de tige de manière à ce qu'au moins la partie supérieure 32 de la tige de commande 14 pénètre dans la partie inférieure de l'empilement de bobinages. Une source de courant sinusoïdal 34 est branchée pour induire une tension

aux bornes 27 de l'enroulement secondaire.

La tige de commande 14 est en métal à propriétés magnétiques. Comme on peut le noter, à mesure que la tige de commande monte dans sa gaine 20, le couplage entre les enroulements primaire et secondaire augmente, ce qui fait augmenter en proportion la valeur de la tension induite dans l'enroulement secondaire. La tension secondaire correspond donc aussi à la position de la barre de commande lorsqu'elle

est sortie du coeur du réacteur.

Alors qu'en théorie la relation entre la tension secondaire et la position de la barre doit être linéaire,

il existe en fait un certain nombre de variables qui intro-

duisent une erreur dans la sortie de l'enroulement secondaire.

D'autre part, il y a un certain couplage entre les enrou-

lements primaire et secondaire même en cas de pénétration

minimale de l'empilement de bobinages par la tige de commande.

Ce couplage résiduel produit une tension décalée d'environ

9 volts. On a aussi constaté que la configuration du détec-

teur crée aussi une sortie de tension secondaire non linéaire qui est en partie surmontée par la répartition non uniforme

des enroulements secondaires comme indiqué plus haut.

On a constaté par une évaluation étendue qu'une source importante d'erreur dans le dispositif est introduite io par la variation de température de la tige de commande causée par les modifications de la température du caloporteur. En

effet, la perméabilité et la résistivité de la tige de com-

mande dépendent de la température, si bien qu'à mesure que change la température de la tige de commande, sa perméabilité et sa résistivité changent aussi, ce qui influence bien sûr le couplage entre les enroulements primaire et secondaire du détecteur. La course de la barre de commande dans un réacteur industriel se mesure en pas de 1,59 cm et une course normale de barre est de 228 pas. La température du caloporteur peut varier entre une température froide de 32 C à l'arrêt et une température moyenne de 298 - 7 C en conditions normales

d'exploitation des centrales.

La figure 3 représente la réponse Vs en tension secondaire d'un détecteur du type représenté à la figure 2 sans correction de température à 298 C et à la température ambiante (24 C) avec la position réelle La de la barre passée de u à 228 pas. Le meilleur ajustement linéaire des données

à 298 C est représenté par la ligne centrale 36 en pointillés.

La précision nécessaire du dispositif d'indication de posi-

tion de barre est de - 5 %, soit - 11,5 pas et ceci est indiqué par les lignes en pointillés 38 et 40 de part et

d'autre du meilleur ajustement linéaire 36. Dans ces condi-

tions, l'erreur du détecteur due à la seule sensibilité à la température est de 20 à 40 % de la tolérance d7erreur suivant

la température de la tige de commande au moment de l'éta-

lonnage. Si, par exemple, le détecteur était étalonné à la température de fonctionnement à chaud normale de 298 C, le S fonctionnement à la température ambiante (24 C) présenterait des erreurs d'environ 73 pas avec la tige à 228 pas. Ceci est indiqué par l'axe vertical sur le côté droit de la figure 3 qui donne la position non corrigée Lu de la barre en pas si la tension secondaire Vs du détecteur était étalonnée

par rapport à la position réelle de la barre à 298 C.

La figure 4 est semblable à la figure 3, mais représente la réponse en tension secondaire Vs du détecteur pour la position réelle La de barre sans correction d'après

la température à sept températures différentes. L'axe ver-

tical de droite sur la figure 4 est étalonné pour indiquer

la position non corrigée Lu de la barre si la tension secon-

daire Vs-a été étalonnée en vue du meilleur ajustement à

3150 C.

Ainsi, par exemple, à 315 C une tension secondaire Vs de 14,75 volts correspond à une position réelle La de barre de 150 pas. Cependant, à la température ambiante

(24 C), une position réelle La de barre de 150 pas corres-

pond à une tension secondaire Vs d'environ 12,6 volts. Si la tension secondaire était étalonnée à la position réelle La de barre à 315 C, 12,6 volts sur le secondaire indiqueraient une position Lu non corrigée (et ettonée) de barre seulement

un peu inférieure à 100 pas.

Bien sûr, la tension secondaire du détecteur doit

être réétalonnée chaque fois que la température du calo-

porteur {et donc de la tige de commande) change, ou bien une forme quelconque de correction ou compensation pour les

erreurs causées par la température doit être réalisée.

La température intéressante est celle de la tige de commande, car ce sont la perméabilité et la résistivité de la tige de commande qui varient selon la température et

amènent la tension secondaire à changer avec la température.

La température moyenne du caloporteur pourrait servir pour

corriger 41,5 % de l'erreur de la pente (vitesse d'accrois-

sement) des courbes représentées aux figures 3 et 4 et 6 pas de décalage supplémentaires par rapport à la valeur indiquée

lorsque la température passe de 315 C à 24 C.

Dans le dispositif selon l'invention, la tempé-

rature de la tige de commande doit être utilisée pour com-

penser la sortie d'un indicateur de position de barres dont

la sortie fluctue en fonction des variations de température.

Ainsi, alors que la présente invention permet d'utiliser la température moyenne du réfrigérant si on dispose d'une mesure plus directe de la température de la tige de commande, on peut bien entendu avoir recours à cette mesure avec même de

meilleurs résultats dans le cas du présent dispositif.

Comme indiqué précédemment à propos de l'indi-

cateur de position de barre de la figure 2, il y a un

couplage résiduel entre les enroulements primaire et secon-

daire même en cas de pénétration minimale de l'empilement de bobinages par la tige de commande. La tension induite sur l'enroulement secondaire comporte donc une composante de décalage qui est toujours présente. Ceci s'observe aux figures 3 et 4 o chacune des courbes croise l'axe Vs à une

tension positive de l'ordre de-8,5 à 9 volts. Comme repré-

senté aux figures 2 et 3, cette tension de décalage varie avec la température. Si la tension secondaire Vs était étalonnée en fonction de la position réelle La de barre à une température chaude de 315 C, on s'aperçoit d'après la figure 2 qu'il serait nécessaire d'ajuster en hausse la

tension de décalage des données obtenues aux autres tempéra-

tures inférieures respectives. De plus, si la tension secon-

daire est étalonnée à chaud à 315 C, pour que la tension secondaire reflète la position réelle La de la barre à une température inférieure, il est nécessaire d'augmenter la pente des courbes formées par les données aux températures inférieures

La figure 5 est une courbe montrant les change-

ments dans la tension décalée secondaire nécessaires à chaque température dans la gamme de températures d'une tige de commande choisie. Ces données ont été obtenues en appliquant un signal de 200 mA (valeur efficace), 60 hertz sur l'enrou- lement primaire de l'indicateur de position de barre de la

figure 2 et en mesurant les modifications de la tension secon-

daire en prenant 315 C comme température de référence. Comme on le voit, le changement nécessaire dans le décalage de la tension secondaire est essentiellement une relation linéaire avec la température. Ainsi, il n'est en fait nécessaire que d'effectuer des mesures à deux températures différentes pour établir la relation entre le changement dans le décalage de la tension secondaire et la température sur toute la plage de températures de la tige de commande. Comme cette relation est linéaire, le changement nécessaire dans la tension décalée Vc peut s'exprimer sous la forme d'une équation du premier degré, soit Vc = A - B X (Temp C). Pour les données de la figure 5 qui ne sont que des exemples, A = 0,2434 et

B = 0,00072. De même, la figure 6 est une courbe montrant le facteur R de correction de

vitesse (pente) (également connu sous le nom de facteur de correction de gain) nécessaire dans le taux d'accroissement de la tension secondaire de sortie à chaque température de la plage de températures d'une

tige de commande choisie afin que les indications de l'indi-

cateur de position de barre reflètent avec précision la position des barres. Les données représentées à la figure 6 ont été obtenues de la même manière que les données de la figure 5 en prenant 3150C comme température de référence. On le voit, le meilleur ajustement aboutit aussi à une relation linéaire entre le facteur R de correction de vitesse et la température de la tige de commande qui peut s'exprimer ainsi: R = C- D X (Temp C). Pour les données de la figure 6 qui, elles aussi, ne sont qu'un exemple, C = -1,432536 et D = 0,001478. Comme à la figure 5, pour établir la relation entre le facteur de correction de taux et la température de tige de commande, seules deux mesures à des températures

respectivement différentes doivent être effectuées. De préfé-

rence, les deux températures auxquelles sont effectuées les mesures pour réaliser les courbes des figures 5 et 6 doivent être égales à ou proches des températures extrêmes de la

gamme de températures connue des tiges de commande.

La figure 7 représente un circuit analogique pour

corriger la tension secondaire Vs de l'indicateur 24 de posi-

tion de barre en fonction de la température des tiges de commande au moyen des relations des figures 5 et 6. Un capteur de température 50 fournit une tension représentant la température de la tige de commande qui est appliquée à un premier amplificateur inverseur 52 à gain D. La tension de sortie de l'amplificateur inverseur 52 est appliquée à un totalisateur 54 o elle est additionnée à une tension C

obtenue depuis un diviseur de tension 56. La sortie du tota-

lisateur 54 est le facteur R de correction de vitesse servant à régler le gain de l'amplificateur 58 afin de corriger la

vitesse de la tension secondaire Vs.

La sortie du capteur de température 50 est éga-

lement appliquée à un amplificateur 60 à gain B. La sortie de l'amplificateur 60 est appliquée à un totalisateur 62 o elle est additionnée à une tension A obtenue depuis le

diviseur de tension 63. La sortie du totalisateur 62 cons-

titue la correction de décalage Vc qui est ajoutée via le totalisateur 64 à la sortie de l'amplificateur 58 pour produire un signal de sortie corrigé d'après la température que représente la position réelle de la barre. Ainsi, selon 1 invention, la mesure de température obtenue par le capteur de température 50 sert à régler la vitesse et le décalage de

la tension secondaire de sortie de l'indicateur 24 de posi-

tion de barre pour produire un signal corrigé d'après la température qui représente la position de la barre avec une I 6

plus grande précision.

La figure 8 représente un autre circuit pour la mise en oeuvre de l'invention. A la figure 8, la sortie du capteur de température 50 est convertie en signal numérique dans un convertisseur analogique-numérique 66 dont la sortie

sert à accéder à une mémoire morte programmable 68 de cor-

rection de vitesse dans laquelle sont chargées des données correspondant à la courbe de la figure 6. La sortie du convertisseur analogique- numérique 66 sert aussi à accéder à la mémoire morte programmable 70 de correction de décalage qui contient les données correspondant à la courbe de la

figure 5. Les données contenues dans la mémoire morte pro-

grammable 68 de correction de vitesse et la mémoire morte programmable 70 de correction de décalage sont obtenues lors d'un processus d'étalonnage semblable à celui décrit plus haut à propos des figures 5 et 6. La sortie de la mémoire 68 de correction de vitesse est appliquée par l'intermédiaire du convertisseur numérique-analogique 72 à l'entrée de commande de gain de l'amplificateur 58 et la sortie de la mémoire 70 de correction de décalage est appliquée par l'intermédiaire du convertisseur numérique-analogique 74 au totalisateur 64 et est additionnée au signal de sortie de

l'amplificateur 58. Comme à la figure 7, la sortie du tota-

lisateur 64 est un signal corrigé d'après la température, qui représente avec une plus grande précision la position

de la barre.

Il doit être entendu que l'indicateur de position

de barre associé à chaque barre du réacteur doit être éta-

lonné séparément pour obtenir pour chaque barre des courbes des facteurs de correction de décalage et de correction de vitesse. Cependant, le processus d'étalonnage est grandement facilité selon l'invention dans laquelle, pour obtenir ces courbes d'étalonnage, des points de données à seulement deux températures différentes doivent être obtenus pour

établir les relations présentées aux figures 5 et 6.

Comme noté précédemment l'indicateur de position

de la figure 2 a un certain degré de non-linéarité, indé-

pendant du changement de perméabilité et de résistivité de la tige de commande, qui est partiellement surmonté par la répartition non uniforme des enroulements secondaires. Selon un autre aspect de l'invention, la linéarité de l'indicateur est encore améliorée par la présence d'une série de tables

à consulter qui sont réalisées pendant un processus d'éta-

lonnage. Un seul ensemble de tables obtenues d'après l'éta-

lonnage d'un unique indicateur peut servir à cet effet, car les nonlinéarités abordées ici sont communes à chaque indicateur. La gamme de températures de l'indicateur est divisée en zones de température et une table à consulter est réalisée pour chaque zone pendant l'étalonnage pour réaliser

une correction de linéarité dans cette zone.

La figure 9 montre un circuit pour mettre en oeuvre cet aspect de l'invention. Le signal issu du capteur de température 50 est converti sous forme numérique par le

convertisseur analogique-numérique 76 et appliqué à un déco-

deur 78 qui fournit plusieurs sorties qui correspondent à une seule des zones de température. Ainsi, le décodeur 78 choisit la mémoire morte programmable 80 appropriée qui contient la table à consulter pour la zone de température dans laquelle

se situe la température de la tige de commande.

La sortie du totalisateur 64, corrigée d'après la

température, est convertie en signal numérique par le conver-

tisseur analogique-numérique 82 et appliquée à chacune des mémoires mortes programmables 80. La mémoire 80 choisie sort la correction de linéarité dans la position de barre, corrigée d'après la température, indiquée par le signal issu du totalisateur 64. La sortie de la mémoire 80 choisie est

ajoutée par le totalisateur numérique 84 au signal de posi-

tion de barre, corrigée d'après la température, mis sous

forme numérique par le convertisseur analogique-numnrique 82 pour four-

nir un signal d'indication de position de barre encore plus

précis à la sortie 86 du totalisateur numérique.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'indication de position pour détecter la position d'un élément métallique de forme allongée (12) qui peut 8tre déplacé linéairement entre des première et seconde positions le long de son axe longitudinal, ce dispositif comprenant des moyens de détection (18) associés fonctionnellement à l'élément pour produire un premier signal de sortie qui correspond à la position de l'élément et qui fluctue avec les variations de la température de l'élément, caractérisé en ce que des moyens de contrôle de température sont associés fonctionnellement audit élément pour contrôler sa température et pour produire un second signal de sortie qui varie en réponse directe aux variations de température de l'élément et des moyens de combinaison sont reliés auxdits

moyens de détection et auxdits moyens de contrôle pour rece-

voir les premier et second signaux de sortie et pour produire un troisième signal de sortie qui représente la position de l'élément compensée pour les variations de température de

cet élément.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comprennent un premier bobinage s'étendant entre les première et seconde positions comprenant une zone dans laquelle au moins une partie de l'élément est toujours présente et lesdits moyens de contrôle de température comprennent un second bobinage qui est couplé

inductivement audit premier bobinage.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé

en ce que lesdits moyens de détection comprennent un enrou-

lement primaire (P) et un enroulement secondaire (S) disposés

chacun dans ladite zone, le premier signal de sortie consti-

tuant une tension induite aux bornes dudit enroulement secon-

daire par un courant circulant dans ledit enroulement primaire et lesdits moyens de contrôle de température comprennent un bobinage tertiaire couplé inductivement audit enroulement primaire, le second signal de sortie constituant une tension induite aux bornes dudit bobinage tertiaire par

le courant circulant dans ledit enroulement primaire.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bobinage tertiaire est disposé de façon adjacente dans ladite zone dans laquelle au moins une partie

de l'élément est toujours présente.

5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, carac-

térisé en ce que lesdits enroulements primaire et secondaire comprennent chacun une pluralité de bobinages annulaires enroulés en couches et reliés en série, lesdits bobinages primaires étant intercalés de façon alternée avec lesdits bobinages secondaires de manière à former un empilage, ledit empilage entourant l'élément et comportant un bobinage primaire à une de ses extrémités et ledit bobinage tertiaire comprend un bobinage annulaire enroulé en couches entourant l'élément et placé de façon adjacente audit bobinage primaire

à l'extrémité précitée dudit empilage.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément métallique

de forme allongée (14) est constitué par une matière magné-

tique ayant des propriétés électriques proportionnelles à

la température produisent une sortie qui correspond direc-

tement aux variations de ces propriétés électriques.