FR2619951A1 - Device for detecting the position of a control rod in a nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE DETECTION DE LA POSITION D'UNE BARRE DE CONTROLE
D'UN REACTEUR NUCLEAIRE.DEVICE FOR DETECTING THE POSITION OF A CONTROL BAR
OF A NUCLEAR REACTOR.
L'invention concerne un dispositif de détection de la position d'une barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, comportant un capteur de position du type à transformateur dans lequel un ènroulement primaire est alimenté en courant alternatif, un enroulement secondaire délivrant à un dispositif de traitement des signaux de tension représentatifs de la position de ladite barre.The invention relates to a device for detecting the position of a control rod of a nuclear reactor, comprising a transformer type position sensor in which a primary winding is supplied with alternating current, a secondary winding delivering to a device for processing voltage signals representative of the position of said bar.
Les dispositifs détecteurs de position de ce type sont utilisés dans de nombreux domaines et ils présentent un grand intérêt lorsque l'élémentmobile est dans un milieu fermé dans lequel, on ne peut introduire de composants mécaniques ou électriques en raison des propriétés de ce milieu. Une application particulière de tels dispositifs consiste à contrôler la position des barres de contrôle dans les réacteurs nucléaires.Position detector devices of this type are used in many fields and are of great interest when the mobile element is in a closed environment in which mechanical or electrical components cannot be introduced because of the properties of this environment. A particular application of such devices consists in controlling the position of the control rods in nuclear reactors.
Le brevet français 2169437 et son certificat d'addition 2182400 décrivent tous deux, des capteurs de position sans contact mécanique, du type à transformateur, dans lesquels l'enroulement secondaire est constitué par des couples de bobines, disposés régulièrement le long de la trajectoire de l'élément mobile et délivrant chacun un signal différentiel de valeur nulle pour toute position d'élément mobile engendrant un même couplage inductif entre l'enroulement primaire et les deux bobines dudit couple.French patent 2169437 and its certificate of addition 2182400 both describe position sensors without mechanical contact, of the transformer type, in which the secondary winding is constituted by pairs of coils, regularly arranged along the trajectory of the movable element and each delivering a differential signal of zero value for any position of movable element generating the same inductive coupling between the primary winding and the two coils of said torque.
Dans le certificat d'addition précité, les bobines de 1' enroulement secondaire sont disposées de manière à fournir une information numérique codée, par exemple en code GRAY, à un dispositif de traitement relié au capteur.In the aforementioned addition certificate, the coils of the secondary winding are arranged so as to supply digital information coded, for example in GRAY code, to a processing device connected to the sensor.
La présente invention a pour but de doter un dispositif détecteur de position de type connu de moyens simples permettant de fournir une indication sûre lorsque la barre est en position chutée. The object of the present invention is to provide a position detector device of known type with simple means making it possible to provide a reliable indication when the bar is in the dropped position.
Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un dispositif de détection de barre chutée, constitué par une pluralité d'enroulements secondaires auxiliaires coaxiaux, superposés, de faible longueur axiale, disposés à la partie inférieure du capteur et connectés à une pluralité d'ensembles de traitement indépendants.According to the invention, this object is achieved by means of a drop bar detection device, constituted by a plurality of coaxial auxiliary secondary windings, superimposed, of short axial length, arranged at the bottom of the sensor and connected to a plurality of independent processing units.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de détection de barre chutée comporte trois enroulements secondaires auxiliaires superposés, le dispositif de traitement et chacun des trois ensembles de traitement étant respectivement connectés à des groupes indépendants de protection pour arrêt d' urgence. In a preferred embodiment, the drop bar detection device comprises three superimposed auxiliary secondary windings, the treatment device and each of the three treatment sets being respectively connected to independent protection groups for emergency stop.
En cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, un des enroulements secondaires auxiliaires est alimenté de manière à se substituer à l'enroulement primaire pour créer le champ magnétique permettant la détection par les autres enroulements secondaires de la chute de la barre.In the event of a failure of the supply to the primary winding, one of the auxiliary secondary windings is supplied so as to replace the primary winding to create the magnetic field allowing the detection by the other secondary windings of the fall of the bar .
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente, de façon schématique, un dispositif de détection de la position d'une barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, comportant un dispositif de détection de barre chutée selon l'invention; - la figure 2 représente l'enroulement primaire, les enroulements secondaires auxiliaires et les ensembles de traitement associés d'un dispositif selon la figure 1; - la figure 3 représente le signal de sortie d'un enroulement secondaire auxiliaire d'un dispositif selon l'invention en fonction de la position de la barre de contrôle; et - la figure 4 représente plus en détail, sous forme de schémabloc, un ensemble de traitement selon la figure 2.Other advantages and characteristics of the invention will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention given by way of nonlimiting example and represented in the appended drawings, in which: FIG. 1 schematically represents a device for detecting the position of a control rod of a nuclear reactor, comprising a device for detecting a dropped bar according to the invention; - Figure 2 shows the primary winding, the auxiliary secondary windings and the associated processing assemblies of a device according to Figure 1; - Figure 3 shows the output signal of an auxiliary secondary winding of a device according to the invention as a function of the position of the control bar; and FIG. 4 represents in more detail, in the form of a schemabloc, a processing assembly according to FIG. 2.
Sur la figure 1, un capteur de position 10 est disposé concentriquement autour d'une gaine étanche 12 dans laquelle se déplace la tige d'entraenement 14 d'une barre de contrôle d'un réacteur dont seule la partie supérieure 16 de la cuve est illustrée sur la figure. La tige d'entralnement se déplace entre une position basse, représentée en trait plein sur la figure et une position haute représentée, en pointillé (en 14').In FIG. 1, a position sensor 10 is arranged concentrically around a sealed sheath 12 in which the drive rod 14 of a control bar of a reactor moves, of which only the upper part 16 of the tank is illustrated in the figure. The centering rod moves between a low position, shown in solid lines in the figure and a high position shown, in dotted lines (at 14 ').
Le capteur de position 10 est du type à transformateur, c'est à dire comportant un enroulement primaire 18 alimenté en courant alternatif constant par une source d'alimentation 20, et un enroulement secondaire (non représenté sur les figures) délivrant à un dispositif de traitement (non représenté) des signaux de tension représentatifs de la position de la barre de contrôle. Les enroulements primaire et secondaire sont répartis régulièrement autour de la gaine 12 sur toute la longueur de déplacement de la tige 14.The position sensor 10 is of the transformer type, that is to say comprising a primary winding 18 supplied with constant alternating current by a power source 20, and a secondary winding (not shown in the figures) delivering to a processing (not shown) of the voltage signals representative of the position of the control bar. The primary and secondary windings are distributed regularly around the sheath 12 over the entire length of displacement of the rod 14.
Selon l'invention, un capteur de ce type comporte de plus un dispositif 22 de détection de barre chutée constitué par plusieurs, de préférence trois, enroulements secondaires auxiliaires 24 superposés, de faible longueur axiale, disposés à la partie inférieure du capteur 10.According to the invention, a sensor of this type also comprises a device 22 for detecting a dropped bar consisting of several, preferably three, auxiliary secondary windings 24 superimposed, of short axial length, arranged at the bottom of the sensor 10.
Chacun des enroulements secondaires auxiliaires 24 est relié à un ensemble de traitement indépendant 26.Each of the auxiliary secondary windings 24 is connected to an independent processing unit 26.
En fonctionnement normal, barre non chutée, l'enroulement primaire est alimenté en courant alternatif constant, et la position de la barre de contrôle est fournie par les signaux de sortie de l'enroulement secondaire. Les signaux Vs de sortie des enroulements secondaires auxiliaires, appliqués aux ensembles de traitement associés 26, sont alors supérieurs à un seuil haut V1 (figure 3).In normal operation, bar not dropped, the primary winding is supplied with constant alternating current, and the position of the control bar is provided by the output signals of the secondary winding. The output signals Vs of the auxiliary secondary windings, applied to the associated processing units 26, are then greater than a high threshold V1 (FIG. 3).
On obtient ainsi quatre informations indépendantes, à savoir la sortie de l'enroulement secondaire du capteur, et les trois sorties des enroulements secondaires auxiliaires, qui sont appliquées respectivement au dispositif de traitement des signaux de sortie de l'enroulement secondaire du capteur et aux trois ensembles indépendants de traitement 26. Ces quatre informations sont transmises par les dispositif et ensembles de traitement associés à quatre groupes de protection pour arrêt d'urgence indépendants, dont les sorties sont combinées logiquement dans un dispositif central de contrôle. Le dispositif central de contrôle considere par exemple que la barre est tombée lorsqu'au moins 2 informations indépendantes concernant cette barre correspondent à un signal de barre chutée. De cette manière, on obtient un systeme redondant offrant une grande fiabilité.Four independent pieces of information are thus obtained, namely the output of the secondary winding of the sensor, and the three outputs of the auxiliary secondary windings, which are applied respectively to the device for processing the output signals of the secondary winding of the sensor and to the three independent processing units 26. These four pieces of information are transmitted by the device and processing units associated with four independent emergency stop protection groups, the outputs of which are logically combined in a central control device. The central control device considers for example that the bar has fallen when at least 2 independent pieces of information concerning this bar correspond to a signal of the bar dropped. In this way, a redundant system is obtained offering great reliability.
Toujours en fonctionnement normal, en position barre chutée, les signaux Vs de sortie-des enroulements secondaires auxiliaires sont inférieurs au seuil haut V1. La figure 4 illustre la courbe de variation du signal Vs autour du seuil haut V1, en fonction de la position p de la barre de contrôle, autour d'une position pl. Still in normal operation, in the lowered bar position, the output Vs signals of the auxiliary secondary windings are below the high threshold V1. FIG. 4 illustrates the curve of variation of the signal Vs around the high threshold V1, as a function of the position p of the control bar, around a position pl.
Le signal Vs passe d'une valeur inférieure V2, correspondant à la position barre chutée, à une valeur supérieure V3 pour laquelle les enroulements secondaires auxiliaires 24 sont complètement traversés par la tige d'entraSnement 14. A titre d'exemple, nullement limitatif, le déplacement p de la barre de contrôle étant exprimé en nombre de pas, grandeur utilisée classiquement pour représenter la course d'un barre de contrôle d'un réacteur nucléaire, la position p1 correspond au pas nO 10, la course totale correspondant à 270 pas. The signal Vs goes from a lower value V2, corresponding to the dropped bar position, to a higher value V3 for which the auxiliary secondary windings 24 are completely traversed by the drive rod 14. By way of example, in no way limiting, the displacement p of the control rod being expressed in number of steps, quantity conventionally used to represent the stroke of a control rod of a nuclear reactor, the position p1 corresponds to step nO 10, the total stroke corresponding to 270 steps .
Le seuil V1 de détection de la position barre chutée est compris entre les valeurs V2 et V3 comme représenté sur la figure 3. The threshold V1 for detecting the dropped bar position is between the values V2 and V3 as shown in FIG. 3.
En cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, la tension Vs de sortie des enroulements secondaires auxiliaires 24 descend au-dessous d'un seuil V4, inférieur à la valeur inférieure V2 pouvant être prise par la tension Vs en fonctionnement normal.In the event of a failure of the supply to the primary winding, the output voltage Vs of the auxiliary secondary windings 24 drops below a threshold V4, lower than the lower value V2 which can be taken by the voltage Vs in normal operation .
Le dispositif selon l'invention utilise cette caractéristique pour détecter une telle défaillance et y pallier, de manière à ce que, bien que la position de la barre de contrôle ne puisse plus être déterminée par le capteur de position, celui-ci détecte néanmoins, avec une bonne fiabilité, la position barre chutée.The device according to the invention uses this characteristic to detect such a failure and to remedy it, so that, although the position of the control bar can no longer be determined by the position sensor, the latter nevertheless detects, with good reliability, the helm position dropped.
En cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, cette défaillance est détectée dans le dispositif de traitement (non représenté) et dans chacun des ensembles 26 de traitement et l'un des enroulements secondaires auxiliaires 24 est alimenté par l'intermédiaire de l'ensemble de traitement associé de manière à se substituer à l'enroulement primaire, les autres enroulements secondaires auxiliaires fournissant alors, de même que l'enroulement secondaire du capteur, une information de barre chutée.In the event of a failure of the supply to the primary winding, this failure is detected in the treatment device (not shown) and in each of the treatment assemblies 26 and one of the auxiliary secondary windings 24 is supplied via of the associated processing assembly so as to replace the primary winding, the other auxiliary secondary windings then providing, like the secondary winding of the sensor, dropped bar information.
Bien que le nombre d'informations indépendantes soit ramené de quatre à trois, il est clair que la fiabilité de cette détection de barre chutée reste tout à fait satisfaisante.Although the number of independent information has been reduced from four to three, it is clear that the reliability of this dropped bar detection remains entirely satisfactory.
Comme représenté sur la figure 4, un ensemble de traitement 26 comporte un circuit 28 connecté aux bornes d'un enroulement secondaire auxiliaire 24. Ce circuit 28, après avoir filtré la tension Vs de sortie de l'enroulement 24, compare ce signal au seuil V1 et délivre, sur un conducteur 30 de sortie, un signal lorsque la tension de sortie Vs est inférieure au seuil Vî. Ce signal est appliqué à un circuit logique 32 destiné à délivrer, sur un conducteur 34, relié à une alarme 36, de tout type approprié, un signal de barre chutée. As shown in FIG. 4, a processing unit 26 comprises a circuit 28 connected to the terminals of an auxiliary secondary winding 24. This circuit 28, after having filtered the output voltage Vs of winding 24, compares this signal to the threshold V1 and delivers, on an output conductor 30, a signal when the output voltage Vs is less than the threshold Vî. This signal is applied to a logic circuit 32 intended to deliver, on a conductor 34, connected to an alarm 36, of any suitable type, a dropped helm signal.
L'ensemble 26 comporte de plus un générateur de courant alternatif 38, connecté aux bornes de l'enroulement secondaire auxiliaire 24 par l'intermédiaire d'un commutateur statique 40, qui peut par exemple être constitué par un trias En fonctionnement normal, le commutateur statique 40 est ouvert et l'enroulement 24 remplit la fonction d'un enroulement secondaire.The assembly 26 further comprises an alternating current generator 38, connected to the terminals of the auxiliary secondary winding 24 by means of a static switch 40, which may for example be constituted by a triassic switch In normal operation, the switch static 40 is open and the winding 24 fulfills the function of a secondary winding.
L'ensemble 26 comporte un circuit 42 de commande du commutateur statique 40. Ce circuit 42 compare la tension Vs au seuil V4 et délivre, après une période de temporisation prédéterminée, un signal de fermeture du commutateur statique lorsque la tension
Vs est inférieure au seuil V4, ce qui correspond à une défaillance du circuit d'alimentation de l'enroulement primaire.The assembly 26 comprises a circuit 42 for controlling the static switch 40. This circuit 42 compares the voltage Vs with the threshold V4 and delivers, after a predetermined delay period, a signal to close the static switch when the voltage
Vs is less than the threshold V4, which corresponds to a failure of the supply circuit of the primary winding.
Le circuit 42 signale également cette défaillance au circuit logique 32 de manière à ce que celui-ci n'interprête pas comme une information de barre chutée, la détection par le circuit 28 d'une tension Vs inférieure au seuil V1, lorsque la tension Vs est également inférieure au seuil V4. Ainsi le signal de barre chutée n'est délivré sur le conducteur 34 que lorsque la tension
Vs est inférieure à V1 mais supérieure à V4.The circuit 42 also signals this failure to the logic circuit 32 so that the latter does not interpret, as dropped bar information, the detection by the circuit 28 of a voltage Vs below the threshold V1, when the voltage Vs is also below the V4 threshold. Thus the dropped helm signal is only delivered to the conductor 34 when the voltage
Vs is less than V1 but greater than V4.
Les périodes de temporisation des circuits de commande 42 ont des valeurs prédéterminées différentes pour chacun des ensembles de traitement 26. Ainsi, en cas de défaillance de l'alimentation de l'enroulement primaire, c'est toujours le même enroulement secondaire auxiliaire, prioritaire, dont la période de temporisation- est la plus courte, qui prend le relais de l'enroulement primaire. Dès que cet enroulement prioritaire est alimenté, la tension Vs aux bornes des différents enroulements secondaires, qui lui sont superposés, remonte au-dessus du seuil
V4 et les circuits de commande 42 des autres enroulements secondaires interrompent leur temporisation et maintiennent ouverts leurs commutateurs statiques. The delay periods of the control circuits 42 have different predetermined values for each of the processing assemblies 26. Thus, in the event of a failure of the supply to the primary winding, it is always the same secondary auxiliary winding, priority, with the shortest delay period, which takes over from the primary winding. As soon as this priority winding is supplied, the voltage Vs across the various secondary windings, which are superimposed on it, rises above the threshold
V4 and the control circuits 42 of the other secondary windings interrupt their time delay and keep their static switches open.
Bien entendu, si l'alimentation de l'enroulement secondaire auxiliaire prioritaire vient à être défaillante, cette défaillance est également détectée par tous les circuits de traitement 26, la tension Vs devenant inférieure à V4. Le circuit de commande 42 mémorise une telle défaillance, empêchant l'alimentation de l'enroulement prioritaire, de sorte que c'est l'enroulement secondaire auxiliaire ayant la période de temporisation immédiatement.supérieure qui prend le relais.Of course, if the supply to the priority auxiliary secondary winding fails, this failure is also detected by all the processing circuits 26, the voltage Vs becoming lower than V4. The control circuit 42 memorizes such a failure, preventing the supply of the priority winding, so that it is the auxiliary secondary winding having the delay period immediately.supérieur which takes over.
Si deux des alimentations des enroulements secondaires auxiliaires viennent à être défaillants, l'alimentation du troisième, qui a la période de temporisation la plus longue, prend le relais. If two of the auxiliary secondary windings supply fail, the supply of the third, which has the longest delay period, takes over.
De cette maniere, la détection de barre chutée reste assurée tant qu'au moins l'une des alimentations est en étant de fonctionner, utilisant au mieux la redondance des enroulements. In this way, the detection of a dropped bar remains ensured as long as at least one of the power supplies is in operation, making best use of the redundancy of the windings.
Claims (7)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8712066A FR2619951B1 (en) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | DEVICE FOR DETECTING THE POSITION OF A CONTROL BAR OF A NUCLEAR REACTOR |
| EP19880402090 EP0308282B1 (en) | 1987-08-28 | 1988-08-11 | Non-contact position sensor |
| ES88402090T ES2025310B3 (en) | 1987-08-28 | 1988-08-11 | POSITION SENSOR WITHOUT MECHANICAL CONTACT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8712066A FR2619951B1 (en) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | DEVICE FOR DETECTING THE POSITION OF A CONTROL BAR OF A NUCLEAR REACTOR |
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| FR2619951A1 true FR2619951A1 (en) | 1989-03-03 |
| FR2619951B1 FR2619951B1 (en) | 1989-12-01 |
Family
ID=9354498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8712066A Expired FR2619951B1 (en) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | DEVICE FOR DETECTING THE POSITION OF A CONTROL BAR OF A NUCLEAR REACTOR |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2619951B1 (en) |
Citations (3)
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| GB883781A (en) * | 1957-01-16 | 1961-12-06 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to apparatus for the measurement, indication or detection of position of an object |
| DE1213310B (en) * | 1964-11-06 | 1966-03-24 | Siemens Ag | Position indicator based on the induction principle |
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1987
- 1987-08-28 FR FR8712066A patent/FR2619951B1/en not_active Expired
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Also Published As
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|---|---|
| FR2619951B1 (en) | 1989-12-01 |
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