FR2665974A1 - Electro-aimant pour systeme d'arret de reacteur nucleaire. - Google Patents

Abstract

Electro-aimant (40) pour un système d'arrêt de réacteur nucléaire qui comprend des noyaux en fer supérieur (42) et inférieur (44) disposés en un agencement symétrique axialement et capables de se verrouiller et de se déverrouiller mutuellement. Lorsqu'une température ambiante augmente, les noyaux en fer supérieur (42) et inférieur (44) sont déverrouillés l'un de l'autre et une barre de commande reliée au noyau en fer inférieur tombe dans une cœur de réacteur. Le noyau en fer inférieur est doté d'une pluralité de fentes (50) pour former une pluralité d'ailettes (52) entre elles. Un matériau magnétique sensible à la température TSMM (48) est disposé dans le coin inférieur circonférentiel externe du noyau en fer inférieur. Une interface (F) entre le TSMM (48) et un matériau (45) des noyaux en fer prend la forme d'une surface latérale d'un cône dont l'axe central coïncide avec l'axe de symétrie et dont l'angle du sommet est compris entre 60degré et 120degré .

Description

ELECTRO-AIMANT POUR SYSTEME D'ARRET DE REACTEUR NUCLAIRE

La présente invention concerne un électro-aimant sen-

sible à la température (TSEM) pour l'insertion automatique d'une barre de commande retenue dans un coeur de réacteur sans commande de l'extérieur afin d'arrêter d'urgence le réacteur lorsque la température dans celui-ci augmente de

façon inconsidérée.

Un réacteur surgénérateur rapide est doté d'un système

d'insertion de la barre de commande dans le coeur du réac-

teur dès qu'un événement anormal survient En tant que sys-

tème d'arrêt de réacteur dece type, a été proposé un sys-

tème pour retenir et séparer la barre de commande en utili-

sant un électro-aimant, dont la force magnétique varie se-

lon sa température ambiante Les figures 8 et 9 illustrent

un concept de ce système.

Un électro-aimant 10 est doté de noyaux en fer supé-

rieur et inférieur 12, 14 à verrouillage ou déverrouillage mutuel, et une bobine 16 enroulée autour du noyau en fer

supérieur 12 Un matériau magnétique sensible à la tempéra-

ture (TSMM) 18 à point de Curie approprié est logé dans une

partie du noyau en fer inférieur 14 Le noyau en fer supé-

rieur 12 est suspendu à une unité d'entraînement de barre de commande 20, et une barre de commande 22 est reliée au noyau en fer inférieur 14 Lorsque la température ambiante de l'électro-aimant 10 dépasse le point de Curie du TSMM 18, le TSMM 18 devient non-magnétique, de manière que la

résistance magnétique du circuit magnétique devienne éle-

vée En conséquence, la force magnétique diminue même lors-

qu'un courant électrique continue d'être fourni à la bobine 16 Ainsi, même si une commande venant de l'extérieur n'est pas donnée, la barre de commande 22 chute et est insérée

dans un coeur de réacteur 24.

Ce système est appelé système d'arrêt de réacteur au-

tomatique, et est considéré comme très fiable en ce qu'il

n'exige pas de procédés, nécessaires pour un système d'ar-

rêt de l'art antérieur, de surveillance des conditions au sein du réacteur nucléaire et de fourniture d'une commande pour insérer la barre de commande dans le coeur du réacteur lorsqu'une anomalie est décelée. Le principe de fonctionnement du système pré-cité est

simple, et ses caractéristiques ont déjà vérifiées Cepen-

dant, l'application de ce principe à un réacteur nucléaire

actuel présente des difficultés Tout d'abord, un électro-

aimant est disposé dans un tube de guidage de barre de com-

mande existant, et, par conséquent, ses dimensions sont ré-

duites ( 90 mm de diamètre dans le cas, par exemple, d'un réacteur surgénérateur rapide de 1 000 000 k W) Il est nécessaire qu'une force magnétique suffisamment grande, par

comparaison avec le poids de la barre de commande, soit as-

surée dans ces conditions de dimensions réduites Théori-

quement, l'électro-aimant peut avoir une force magnétique dépassant le poids de la barre de commande Cependant, si une marge de la force magnétique est insuffisante, il est parfaitement possible que l'électro-aimant soit actionné à tort en raison d'un faible tremblement de terre ou de la vibration d'un fluide au cours d'un fonctionnement normal du réacteur Cela constitue un inconvénient important dans

le fonctionnement d'une centrale.

D'autre part, pour déverrouiller la barre de commande,

il est nécessaire que la force magnétique diminue suffisam-

ment par rapport au poids de la barre de commande lorsque la température ambiante de l'électro-aimant est supérieure

au point de Curie du TSMM A la différence de l'électrici-

té, le magnétisme possède un certain niveau de magnétisa-

tion même dans un espace Par conséquent, même lorsque le

TSMM est devenu non-magnétique, un certain degré de la for-

ce magnétique est fondamentalement conservé en son sein.

Pour minimiser la force magnétique résiduelle, le volume du TSMM doit être augmenté Cependant, si le TSMM est trop

agrandi, la résistance magnétique dans le circuit magnéti-

que augmente, et le niveau de la force magnétique à une température de fonctionnement normal du réacteur diminue puisque la saturation magnétique du TSMM est généralement inférieure à celle du matériau du noyau en fer (du fer). En particulier, l'électro-aimant dans un système d'arrêt

de réacteur nucléaire doit générer une grande force magné-

tique dans un espace limité Par conséquent, à une tempéra-

ture de fonctionnement normal du réacteur, l'électro-

aimant est utilisé dans un état o sa densité de flux ma-

gnétique est proche d'une densité de flux magnétique de sa-

turation du fer En conséquence, la résistance magnétique

du TSMM, c'est-à-dire le maintien de la superficie de l'in-

terface entre le fer et le TSMM pose un problème important.

Puisque le flux magnétique traverse le TSMM à une tempéra-

ture de fonctionnement normal du réacteur, sa résistance magnétique est fonction de la superficie de la section transversale et de la longueur du TSMM comme sa résistance

électrique Cependant, puisque le TSMM devient non-magné-

tique à des températures supérieures à son point de Curie, le flux magnétique traverse l'espace sans tenir compte du TSMM Par conséquent, la résistance magnétique du noyau en

fer dans son ensemble supérieure au point de Curie est dé-

terminée en fonction de la forme du noyau en fer sans le

TSMM Ainsi, pour que le TSMM possède d'excellentes carac-

téristiques magnétiques, il est nécessaire que la forme et

l'emplacement du TSMM soient soigneusement déterminés.

La figure 10 illustre un exemple (exemple de concep-

tion 1) d'un noyau en fer inférieur d'un électro-aimant.

Un TSMM 18 a est disposé dans le coin inférieur de la por-

tion circonférentielle externe du noyau en fer inférieur, et des fentes 26 a sont ménagées pour améliorer la réponse à la température Dans cette structure, la superficie de l'interface F 1 d'un matériau 28 a de noyau en fer et du TSMM 18 a dans la face circonférentielle externe est assurée par extension de l'interface F 1 vers l'intérieur (pour former

une extension f de l'interface) En conséquence, à une tem-

pérature de fonctionnement normal, une force de retenue dont la valeur est d'environ trois fois supérieure à celle du poids d'une barre de commande est obtenue Lorsque le TSMM devient non-magnétique à une température ambiante su- périeure au point de Curie du TSMM, la valeur de la force magnétique résiduelle atteint environ 1/6 de celle du poids

de la barre de commande, puisque l'interface F 1 est perpen-

diculaire au noyau en fer central pour amener le TSMM et le

noyau en fer central à être espacés l'un de l'autre effica-

cement En conséquence, une caractéristique de force magné-

tique suffisamment bonne pour le système d'arrêt de réac-

teur nucléaire est obtenue.

Outre les caractéristiques de force magnétique excel-

lentes, l'électro-aimant doit avoir une très bonne réponse à la température de manière que la force magnétique diminue vite pour déverrouiller rapidement la barre de commande

lorsque la température ambiante dépasse le point de Curie.

Il est indispensable, dans un réacteur surgénérateur rapi-

de, que le système d'arrêt automatique se déclenche en 2 ou 3 secondes dans la condition la plus rigoureuse Dans

l'exemple de conception 1 ci-dessus, la réponse à la tempé-

rature n'est pas très bonne Cela s'explique du fait que, une superficie suffisamment grande de l'interface entre le matériau de noyau en fer et le TSMM devant être assurée, des fentes profondes ne peuvent être formées, si bien que

la portion interne sans fentes dont la réponse à la tempé-

rature est médiocre demeure dans le TSMM En général, la

température d'ailettes 27 a prises en sandwich par les fen-

tes 26 a a une réponse rapide (la réponse à la température

est excellente) relativement au changement de la tempéra-

ture ambiante, mais la réponse à la température de la por-

tion de TSMM interne sans fentes est très médiocre Le ré-

sultat d'une analyse de champ magnétique indique, en sup-

posant que la température des seules ailettes 27 a qui ont une réponse excellente à la température dépasse le point de

Curie, que le niveau de la force magnétique de l'électro-

aimant ne devient pas inférieur au poids de la barre de commande, ce qui signifie que la température d'une partie de la portion de TSMM interne sans fentes doit dépasser le point de Curie pour obtenir une réduction suffisante de la

force magnétique En outre, le résultat d'une analyse ther-

mique indique qu'il faut au moins 6 secondes pour réduire la force magnétique au niveau requis pour l'actionnement de l'électro-aimant, même en supposant qu'un refroidissant

s'écoule idéalement dans les fentes 26 a.

En général, pour améliorer la réponse à la températu-

re, le TSMM dans son ensemble peut être composé d'une structure à ailettes Cependant, une telle structure à ailettes implique une structure dans laquelle la superficie dans laquelle le flux magnétique passe diminue rapidement pour créer un manque de force magnétique En particulier, puisque la saturation magnétique du TSMM est inférieure à celle du fer, l'influence d'une telle structure à ailettes apparaît clairement Une insuffisance de la superficie de l'interface entre le matériau de noyau en fer et le TSMM

pose le plus grand problème structurel Un exemple de con-

ception 2 illustré sur la figure Il a été mis au point en

vue de résoudre ce problème Un TSMM 18 b est pris en sand-

wich entre des matériaux de longs noyaux en fer interne et externe 28 b, et la superficie de l'interface F 2 est ainsi assurée Dans cette structure dans laquelle des fentes 26 b

et des ailettes 27 b sont formées dans tout le TSMM, une ex-

cellente réponse à la température est attendue, mais un in-

convénient est que la force magnétique demeurant à une tem-

pérature supérieure au point de Curie devient importante.

Les résultats de la mesure de la force de retenue dans l'exemple de conception 1 et l'exemple de conception 2 sont

donnés dans la Table 1.

Table 1

Structure de Force magnétique Force magnétique l'électro- aimant durant un fonc résiduelle à une

tionnement normal température supé-

rieure au point de Curie

Exemple de con-

ception 1 217 kg 10 kg

Exemple de con-

ception 2 130 kg 30 kg Comme il apparalt dans la Table 1, le rapport de la force magnétique résiduelle à la force de retenue de l'exemple de conception 2 devient beaucoup plus élevé que celui dans l'exemple de conception 1 Aussi, pour obtenir une force de retenue du même niveau que la force de retenue dans l'exemple de conception 1, il est nécessaire dans l'exemple de conception 2 d'alimenter davantage la bobine en courant électrique En conséquence, la force magnétique résiduelle atteint 60 kg ce qui équivaut au poids de la

barre de commande Ainsi, même lorsque la température am-

biante dépasse le point de Curie, le déverrouillage de la barre de commande devient difficile Cela s'explique du fait que, la superficie entre les noyaux en fer interne et externe étant grande, le flux magnétique circulant dans la surface entre ces noyaux en fer devient important même lorsque le TSMM devient non-magnétique à une température supérieure au point de Curie Le maintien et la séparation de la barre de commande est théoriquement possible par la force magnétique dans l'exemple de conception 2 mais la marge de la force magnétique dans l'exemple de conception 2 est petite par comparaison avec celle dans l'exemple de conception 1 En conséquence, le risque d'arrêt inopportun

au cours du fonctionnement normal du réacteur est grand.

Dans l'exemple de conception 2, les caractéristiques de force magnétique sont sacrifiées pour améliorer la réponse

à la température.

Pour empêcher un arrêt inopportun (chute de la barre de commande) dû à des vibrations au cours du fonctionnement normal, un mécanisme unique d'absorption de vibrations a été mis au point Il a été établi qu'une force magnétique de 130 kg environ, c'est-à-dire de deux fois le poids de la barre de commande, est suffisante pour empêcher un arrêt inopportun même si un tremblement de terre plus important de classe 52 a lieu Cependant, étant donné les conditions dans une centrale nucléaire actuelle, il est préférable que, dans la condition initiale, l'électro-aimant ait une

force magnétique d'un niveau qui, avec une marge supplémen-

taire, atteint au moins 160 kg, c'est-à-dire au moins 2,5

fois le poids de la barre de commande.

Quant à la réponse à la température, les conditions qui suivent sont considérées comme les exigences les plus strictes dans un gros réacteur surgénérateur rapide

dans lequel la mise en place d'un système d'arrêt de réac-

teur est fortement exigé Ainsi, lorsque la température du réfrigérant autour de l'électro-aimant augmente de

OC/sec, le temps de retard d'actionnement de l'électro-

aimant doit être inférieur à 3 secondes La vitesse d'aug-

mentation de la température mentionnée ci-dessus est déter-

minée en supposant qu'une insuffisance de débit de réfrigé-

rant et une absence d'arrêt du réacteur par défaillance

d'un système d'arrêt classique sont simultanés, ce qui cor-

respond à l'augmentation de température la plus rapide dans les accidents Le temps de retard d'actionnement correspond au temps s'écoulant entre le moment o la température du

réfrigérant autour de l'électro-aimant atteint une tempéra-

ture de fonctionnement prédéterminée (température de fonc-

tionnement dans un cas o la température du réfrigérant augmente à faible vitesse) et le moment o l'électro-aimant est effectivement actionné La réponse à la température de l'électro-aimant est évaluée sur la base de ce temps de

retard d'actionnement.

Comme décrit ci-dessus, dans les électro-aimants basés sur les exemples de conception 1 ou 2, soit la force de retenue, soit la réponse à la température est sacrifiée, ce qui a pour conséquence que les conditions les plus strictes pour un électro-aimant dans un gros réacteur surgénérateur

rapide qui doit présenter ces deux caractéristiques ne peu-

vent être satisfaites.

La présente invention a pour objet de proposer un

électro-aimant pour un système d'arrêt de réacteur nucléai-

re qui peut satisfaire aux caractéristiques requises, à la

fois de force de retenue et de réponse à la température.

La présente invention a encore pour objet de proposer un

électro-aimant pour un système d'arrêt de réacteur nucléai-

re qui a une structure de construction simple afin d'obte-

nir la performance souhaitée même lorsque un type différent

de TSMM est utilisé.

Selon la présente invention, est proposé une améliora-

tion d'un électro-aimant pour un système d'arrêt de réac-

teur nucléaire L'électro-aimant comporte un noyau en fer

supérieur et un noyau en fer inférieur disposés en un agen-

cement symétrique axialement et capables de se verrouiller et de se déverrouiller mutuellement, et une bobine enroulée autour du noyau en fer supérieur Le noyau en fer inférieur

est doté à une portion circonférentielle externe d'une plu-

ralité de fentes pour former une pluralité d'ailettes entre

les fentes Une partie du noyau en fer inférieur est compo-

sée d'un TSMM à point de Curie inférieur à celui d'un maté-

riau des noyaux en fer Les noyaux en fer supérieur et in-

férieur sont déverrouillés l'un de l'autre lorsqu'une tem-

pérature ambiante augmente afin de séparer une barre de

commande reliée au noyau en fer inférieur.

L'amélioration selon la présente invention réside dans

la structure du noyau en fer inférieur En effet, comme re-

présenté sur les figures l A et 1 B, le TSMM 32 est disposé dans le coin inférieur circonférentiel externe du noyau en fer inférieur 30 Une interface F entre le TSMM 32 et un

matériau de noyau en fer externe 34 dans la portion circon-

férentielle externe du noyau en fer inférieur 30 prend la forme d'une surface latérale d'un cône dont l'axe central c-c coïncide avec l'axe de symétrie L'angle du sommetédu

cône est compris entre 600 et 1200 Une référence 35 dési-

gne un matériau de noyau en fer interne La portion circon-

férentielle externe du noyau en fer inférieur 30, c'est-à-

dire le TSMM 32 et une partie du matériau du noyau en fer externe 34 en contact avec le TSMM 32 forment une structure en ailettes Il est préférable que dans cette structure en

ailettes, l'épaisseur maximale de chaque ailette soit com-

prise entre 4 mm et 8 mm et que la largeur de chaque fente 36 entre des ailettes adjacentes soit comprise entre 2 mm

et 4 mm, et que les fentes 36 soient ménagées le plus pro-

fondément possible dans le TSMM 32 pour former ce matériau 32 dans son ensemble en une structure à ailettes La vue en perspective de la figure l A n'illustre pas les fentes pour

simplifier le dessin.

Cette structure est issue des résultats d'expériences décrites ci- dessous Tout d'abord, la forme des ailettes est déterminée en vue de la nécessité d'assurer une réponse

à la température appropriée Dans le cas de la présente in-

vention, le niveau le plus srict qui est supposé pour un

gros réacteur surgénérateur rapide est employé comme ni-

veau cible de réponse à la température Ainsi, ce niveau représente la réponse à la température d'un électro-aimant o l'électro-aimant est actionné avec un temps de retard de 2 secondes au maximum lorsque la température du réfrigérant augmente à une vitesse de 301 C/sec dans le cas présumé o une perte de réfrigérant a lieu La structure a été conçue

selon le principe que la caractéristique de force magnéti-

que requise est obtenue selon le changement de température

des ailettes seules, et l'épaisseur des ailettes est déter-

minée sur la base du résultat d'une analyse de conduction de chaleur Une théorie simple de la conduction de chaleur suggère que, pour atteindre le niveau cible, l'épaisseur de

chaque ailette ne doit pas dépasser 8 mm Une épaisseur li-

mite inférieure de l'ailette est déterminée d'après l'écou-

lement du réfrigérant dans la fente Si l'épaisseur de

l'ailette est trop petite, le nombre d'ailettes augmente.

Cela entraîne un rétrécissement des fentes, et la quantité

d'écoulement de sodium dans les fentes diminue défavorable-

ment L'épaisseur pratique de l'ailette est déterminée

d'après la force de retenue requise et la saturation magné-

tique du TSMM Si un niveau limite inférieur de 2 mm pour la largeur de chaque fente, déterminé selon les méthodes qui suivent, est employé dans les conditions indiquées dans la Table 2, définies en supposant que l'électro-aimant est utilisé dans un réacteur surgénérateur rapide de 1 000 000

k W, l'épaisseur de chaque ailette atteint 4 mm environ.

Table 2

Diamètre extérieur maximal de l'électro-aimant 90 mm Force de retenue de l'électro-aimant 150 kg Saturation magnétique du TSMM 0,7 tesla Réponse à la température 2 s Réfrigérant sodium Plage de température du réfrigérant 5000-6000 C Le niveau limite inférieur de la largeur de la fente est déterminé de manière à permettre au réfrigérant de il

s'écouler suffisamment dans les fentes La vitesse d'écou-

lement du réfrigérant dans les fentes varie selon la pro-

fondeur et la hauteur des fentes ainsi que selon la visco-

sité du réfrigérant Par conséquent, la quantité de trans-

fert de chaleur depuis le sodium qui s'écoule dans les fen-

tes jusqu'aux ailettes est évaluée sur la base des condi-

tions indiquées dans la Table 2, et la largeur de chaque fente est donc fixée à 2 mm minimum (voir figure 2) Un niveau limite supérieur pour la largeur de chaque fente est déterminé au vu de la nécessité de garantir l'efficacité de

la superficie de section transversale de l'ailette, et va-

rie en fonction de la force de retenue requise et de la sa-

turation magnétique du TSMM Ce niveau est de 4 mm environ dans le cas o l'épaisseur maximale de l'ailette est de

8 mm.

La superficie de l'interface entre le matériau du no-

yau en fer et le TSMM est déterminée de manière à obtenir la force magnétique requise La superficie de l'interface

peut être déterminée en choisissant un angle de sommet ap-

proprié du c 8 ne Le plus grand obstacle à la force magnéti-

que de l'électro-aimant est la résistance magnétique de sa portion qui consiste en un TSMM Cela est dû à ce que la

saturation magnétique du TSMM est inférieure à celle du ma-

tériau du noyau en fer et la superficie de section trans-

versale du TSMM est plus petite que celle du matériau du noyau en fer à cause des fentes formées Puisque le TSMM

est choisi en fonction du point de Curie auquel l'électro-

aimant est supposé être actionné, la saturation magnétique est inévitablement déterminée par le TSMM à employer Une fois l'épaisseur des ailettes du TSMM définie au vu de la nécessité d'obtenir une bonne réponse à la température, le facteur restant pour déterminer la résistance magnétique est la superficie de l'interface entre le matériau du noyau

en fer et le TSMM Puisque l'interface est formée en un c 8-

ne selon la présente invention, sa superficie peut être

ajustée en faisant varier l'angle du sommet du c 8 ne.

Lorsque l'angle du sommet est d'environ 1800, une aug-

mentation de la superficie de l'interface est petite par

comparaison avec la superficie de l'interface formée hori-

zontalement dans l'exemple de conception 1, o l'effet de l'utilisation du système de l'interface conique est faible. La présente invention utilise un angle de sommet de 120 comme niveau limite supérieur, auquel une augmentation d'interface remarquable comparativement d'au moins 15 % est obtenue (voir figure 3) Inversement, lorsque l'angle de

sommet est excessivement petit, la superficie de l'inter-

face augmente, de manière que, lorsque le TSMM devient non-

magnétique à une température supérieure au point de Curie, la force magnétique résiduelle soit élevée comme dans l'exemple de conception 2 Selon un résultat d'une analyse

de champ magnétique, la force magnétique résiduelle augmen-

te rapidement lorsque l'angle de sommet est de 60 au maxi-

mum, comme représenté sur la figure 4 Par conséquent, la

limite inférieure de l'angle de sommet est fixée à 60 .

La superficie de l'interface entre le TSMM et le maté-

riau du noyau en fer peut être ajustée en fixant l'angle du sommet du c 8 ne à une valeur appropriée, de manière que le

rapport de la force magnétique résiduelle à la force magné-

tique durant un fonctionnement normal du réacteur puisse

être équilibré à un niveau adapté En même temps, des fen-

tes profondes peuvent être formées dans le TSMM, ce qui

permet une réponse rapide à un changement de température.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente

invention apparatront à la lumière de la description dé-

taillée suivante du mode de réalisation préféré de la pré-

sente invention, référence étant faite aux dessins annexés, sur lesquels: La figure l A est une vue en perspective illustrant le principe de la présente invention; La figure 1 B est une vue en coupe de la figure l A; La figure 2 est un graphique illustrant la relation

* entre la vitesse de transfert de chaleur du sodium aux ai-

lettes et la largeur d'une fente; La figure 3 est un graphique illustrant la relation entre le taux d'augmentation de la superficie de l'interfa- ce et l'angle du sommet d'un c 8 ne formant ladite interface; La figure 4 est un graphique illustrant la relation entre la force magnétique résiduelle et l'angle du sommet d'un c 8 ne formant ladite interface;

La figure 5 est une vue en coupe partielle en perspec-

tive d'un mode de réalisation de la présente invention; La figure 6 illustre la construction d'un noyau en fer inférieur dans le mode de réalisation; La figure 7 est un graphique illustrant le résultat d'un essai de réponse à la température; La figure 8 est un schéma conceptuel d'un système d'arrêt de réacteur nucléaire; La figure 9 est une vue à plus grande échelle d'une

partie du système de la figure 8.

La figure 10 est un schéma structurel d'un noyau en fer inférieur de l'exemple de conception 1; et La figure 11 est un schéma structurel d'un noyau en

fer inférieur de l'exemple de conception 2.

Les figures 5 et 6 illustrent un exemple d'électro-

aimant pour un système d'arrêt de réacteur nucléaire qui est actionné à 4800 C L'électro-aimant 40 consiste en des noyaux en fer supérieur et inférieur 42, 44 qui peuvent être mutuellement verrouillés et déverrouillés Le noyau en

fer supérieur 42 est formé de manière qu'une portion cen-

trale et qu'une portion circonférentielle externe entourant

la portion centrale soient reliées mutuellement à une por-

tion supérieure, et consiste entièrement en un matériau du noyau en fer, une bobine 46 étant logée dans une condition enroulée dans un espace creux Le noyau en fer supérieur 42

est suspendu à une unité d'entraînement de barre de com-

mande (non représentée) Le noyau en fer inférieur 44 est formé de manière qu'une portion centrale et qu'une portion circonférentielle externe entourant la portion centrale soient reliées mutuellement à une portion inférieure, et un TSMM 48 à point de Curie approprié est disposé dans un coin inférieur circonférentiel externe, l'autre portion consis- tant en un matériau du noyau en fer 45 Une interface F, qui se trouve dans la portion circonfèrentielle externe du noyau en fer inférieur 44, entre le TSMM 48 et le matériau du noyau en fer 45 est formée de manière à avoir la forme d'une face latérale d'un c 8 ne ayant un angle de sommet e La portion circonférentielle externe, c'est-à- dire le TSMM 48 et le matériau en fer du noyau en fer 45 en contact avec

ce TSMM 48, est dotée d'une pluralité de fentes 50 s'éten-

dant radialement pour former une structure en ailettes dans laquelle une pluralité d'ailettes 52 sont formées entre les

fentes 50 Une barre de commande (non représentée) est sus-

pendue au noyau en fer inférieur 44 Des éléments métal-

liques 54, 55 pour empêcher une auto-fusion sont disposés dans les surfaces opposées des noyaux en fer supérieur et

inférieur 42, 44.

Le TSMM 48 est un alliage à 50 % de nickel et de fer.

La saturation magnétique du TSMM à une température de fonc-

tionnement normal ( 4300 C) est de 0,7 tesla environ, c'est- à-dire à peu près la moitié de celle du matériau du noyau en fer (du fer)

Chaque ailette 52 s'étend radialement avec son épaisseur augmentant progressivement vers l'extérieur de manière que l'épaisseur de sa portion la plus externe soit de 6 mm La largeur de chaque fente est de 3 mm, et ces fentes sont formées profondément dans pratiquement tout

le TSMM 48 L'angle du sommet O d'un c 8 ne formant l'inter-

face F entre le matériau du noyau en fer 45 et le TSMM 48 est fixé à 90 sur la base des résultats d'une analyse de

champ magnétique de manière qu'une force magnétique d'envi-

ron trois fois ( 195 kg) le poids de la barre de commande

soit obtenue dans les conditions indiquées dans la Table 2.

Bien que les fentes 50 soient formées profondément dans pratiquement tout le TSMM 48, la superficie de l'interface (superficie d'une voie magnétique) est suffisamment assurée en raison de l'interface conique Selon le résultat d'un

essai, la force magnétique à une température de fonction-

nement normal était de 185 kg, c'est-à-dire 2,8 fois le poids de la barre de commande, et la force magnétique à 5000 C était de 10 kg, soit 1/16 è au plus du poids de la barre, ce mode de réalisation étant donc comparable à l'exemple de conception 1 (figure 10) en ce qui concerne la

force magnétique.

La réponse au changement de température de l'électro-

aimant dans le présent mode de réalisation a été vérifiée

par une analyse En supposant que la température de la por-

tion d'ailettes seule ayant une réponse à la température excellente, dépasse la point de Curie, il s'avère que la

force de retenue diminue jusqu'à 35 kg environ, c'est-à-

dire la moitié du poids de la barre de commande, ce qui in-

dique que la barre de commande ne peut être déverrouillée

que par la réponse à la température de la portion d'ailet-

tes En fait, une réduction supplémentaire de la force ma-

gnétique résiduelle peut être attendue, puisque la tempéra-

ture de la surface d'une petite portion de TSMM restante

sans fentes augmente également jusqu'à un certain niveau.

Si le volume de la portion de TSMM sans fentes est un peu plus réduit pour diminuer la force magnétique nette de 15 kg environ, la force magnétique passe de 170 kg à 20 kg seulement par le changement de température de la portion d'ailettes, et un électro-aimant à caractéristique de force magnétique bien équilibrée est donc obtenu La réponse à la température de l'électro-aimant dans le présent mode de réalisation a été testée dans du sodium Dans le test, la vitesse d'augmentation de la température de 300 C/s a été

donnée à l'électro-aimant pour s'assurer que l'électro-

aimant était actionné avec un temps de retard inférieur à 1,5 S (voir figure 7) En se référant à la figure 7, une courbe est une courbe approximative obtenue par méthode des

plus petits carrés.

La description ci-dessus indique que ledit électro-

aimant est comparable à l'exemple de conception 1 (figure 10) en ce qui concerne la force de retenue et a une réponse

à la température considérablement améliorée.

Il ressort de ce qui précède que, dans la présente in-

vention, l'interface entre le TSMM logé dans le noyau en fer et le matériau du noyau en fer est formée de manière à constituer une partie de la surface latérale d'un c 8 ne Par conséquent, l'électro- aimant selon la présente invention permet à la superficie de l'interface d'être grande par

comparaison avec un électro-aimant ayant une interface ho-

rizontale, même lorsque la distance radiale du premier est égale à celle du dernier En outre, les fentes peuvent être

formées profondément dans le TSMM sans entraîner une aug-

mentation de la résistance magnétique dans le circuit ma-

gnétique, de manière que le volume de la portion de TSMM sans fentes puisse être minimisé Cela permet d'améliorer la réponse d'actionnement de l'électro-aimant relativement au changement de température sans que ce soit au détriment

de la force magnétique de l'électro-aimant.

Pour un électro-aimant à point de Curie pour un sys-

tème d'arrêt de réacteur nucléaire, il est nécessaire que le TSMM soit sélectionné en fonction de la température à

laquelle l'électro-aimant est supposé être actionné Puis-

que différents types de TSMM ont des saturations magnéti-

ques différentes, soit la réponse à la température, soit la force magnétique est sacrifiée dans les systèmes de l'art antérieur lorsque la saturation magnétique du TSMM utilisé

est basse Cependant, selon la présente invention, la su-

perficie de l'interface peut être assurée uniquement en

ajustant l'angle du sommet d'un c 8 ne même lorsque la satu-

ration magnétique du TSMM varie Ainsi, la même force de retenue et réponse à la température peut être obtenue Par conséquent, la conception de l'électro-aimant est simple,

et la gamme de sélection du TSMM peut être étendue.

Claims (2)

REVENDICATIONS

1 Electro-aimant ( 40) pour un système d'arrêt de réac-

teur nucléaire comportant un noyau en fer supérieur ( 42) et un noyau en fer inférieur ( 44) disposés en un agencement symétrique axialement et capables de se verrouiller et de se déverrouiller mutuellement, et une bobine ( 46) enroulée autour dudit noyau en fer supérieur ( 42), ledit noyau en

fer inférieur ( 44) étant doté à une portion circonféren-

tielle externe d'une pluralité de fentes ( 50) pour former une pluralité d'ailettes ( 52) entre lesdites fentes ( 50), une partie dudit noyau en fer inférieur ( 44) étant composée d'un matériau magnétique sensible à la température ( 48) à point de Curie inférieur à celui d'un matériau ( 45) desdits noyaux en fer, lesdits noyaux en fer supérieur et inférieur ( 42 et 44) étant déverrouillés l'un de l'autre lorsqu'une température ambiante augmente afin de séparer une barre de

commande reliée audit noyau en fer inférieur ( 44), caracté-

risé en ce que ledit matériau magnétique sensible à la tem-

pérature ( 48) est disposé dans le coin inférieur circonfé-

rentiel externe dudit noyau en fer inférieur ( 44), une in-

terface (F) entre ledit matériau magnétique sensible à la température ( 48) et ledit matériau ( 45) des noyaux en fer dans la portion circonférentielle externe dudit noyau en fer inférieur ( 44) prend la forme d'une surface latérale

d'un c 8 ne dont l'axe central coïncide avec ledit axe de sy-

métrie et dont l'angle du sommet est compris entre 600 et 1200.

2 Electro-aimant selon le revendication 1, dans lequel l'épaisseur de chaque ailette ( 52) est comprise entre 4 mm

et 8 mm, et la largeur de chaque fente ( 50) entre les ai-

lettes adjacentes est comprise entre 2 mm et 4 mm.