FR3076056A1 - Dispositif de pilotage de la reactivite d'un reacteur nucleaire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de pilotage de la réactivité d'un réacteur nucléaire comprenant : - un premier élément étant tout ou partie en un matériau réactif et comprenant au moins : • un premier support s'étendant selon une direction longitudinale ; • une pluralité de premiers modules absorbants assemblés sur une surface latérale du premier support, deux premiers modules absorbants étant séparés entre eux selon la direction longitudinale ; - un second élément comprenant ; • un premier support s'étendant selon la direction longitudinale ; • une pluralité de seconds modules absorbants assemblés sur une surface latérale du second support, deux seconds modules absorbants étant séparés entre eux selon la direction longitudinale ; les premier et second éléments étant aptes à se déplacer en translation l'un par rapport à l'autre selon la direction longitudinale.
Description
DISPOSITIF DE PILOTAGE DE LA REACTIVITE D’UN REACTEUR
NUCLEAIRE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION L’invention se situe dans le domaine du contrôle/commande de la puissance des réacteurs nucléaires de recherche.
Elle vise particulièrement la mesure et le pilotage de la réactivité dans lesdits réacteurs nucléaires de recherche.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans les réacteurs nucléaires de recherche, le contrôle et/ou la commande de la puissance sont réalisés par des moyens dédiés. Ces moyens sont notamment indispensables pour maîtriser la sûreté dans le réacteur et/ou pour contrebalancer en temps réel des évolutions de réactivité du cœur en cours de fonctionnement.
Les moyens de contrôle et/ou de commande de la réactivité comprennent des matériaux absorbant les neutrons aussi nommés par la suite « absorbants neutroniques ».
La réactivité p (exprimée en pcm, pour cent mille) est une grandeur permettant de mesurer l'écart d'un cœur (ou d'un assemblage, ou d’un système comprenant de la matière nucléaire) par rapport à son état critique, l’état critique étant défini par l’équilibre entre la production et l’absorption des neutrons.
Pour les réacteurs de recherche, des moyens de contrôle et/ou de commande de la réactivité sont utilisés pour piloter finement la puissance du réacteur. Les réacteurs expérimentaux sont utilisés notamment pour réaliser des études neutroniques nécessaires au développement de concepts technologiques nucléaires, qui imposent la mise en œuvre de techniques expérimentales poussées afin de vérifier et qualifier les jeux de données nucléaires utilisés par les codes de calculs neutroniques.
Un réacteur expérimental comprend un cœur, qui comprend au moins : - des éléments fissiles qui peuvent être présents sous différentes formes physiques ; - un fluide caloporteur, en général composé d’eau, autour des éléments fissiles ; - une barre de contrôle commande, qui comprend des matériaux absorbant les neutrons.
En outre, un réacteur de recherche peut comprendre des emplacements qui peuvent accueillir des dispositifs expérimentaux.
Les dispositifs expérimentaux peuvent comprendre : des détecteurs (de radiations ...), des capteurs (température, déplacement), des dispositifs de pilotage de la réactivité ...
Un dispositif de pilotage de la réactivité doit permettre de piloter l’équilibre entre la production et l’absorption des neutrons au sein du réacteur de recherche.
Dans certains réacteurs de recherche, le dispositif de pilotage est aussi utilisé comme moyen de conversion de la réactivité en une grandeur physique variable plus aisément mesurable (et inversement) : la grandeur variable peut être un déplacement en translation et/ou en rotation, une tension, un temps ou toute grandeur physique.
Pour que le dispositif de pilotage soit un moyen de conversion performant, il doit remplir a minima les critères suivants : - linéarité : la relation entre la réactivité et la grandeur physique doit être linéaire ; - amplitude : il est recherche une plage de fonctionnement adaptée à l’expérimentation ; - précision : le dispositif de pilotage doit permettre de compenser des variations de réactivité induites par un échantillon de faible masse (par exemple de quelques grammes à 50 grammes environ), dont la réactivité induite peut être très faible ; le dispositif de pilotage doit donc être capable de détecter de très faibles variations de réactivité (par exemple de l’ordre du dizième de pcm) ; - faible perturbation : le dispositif de pilotage doit perturber le moins possible le fonctionnement du réacteur, autant d’un point de vue expérimental que d’un point de vue sûreté ; - encombrement : le dispositif de pilotage doit en général s’insérer dans un espace contraint.
En outre, il doit permettre de remplir les autres critères suivants, dans certains cas : - temps de réponse : une variation de réactivité peut être rapide ; le dispositif de pilotage doit être capable de répondre à une variation de manière adaptée aux expérimentations réalisées ; - isotropie : dans certains cas, le dispositif de pilotage ne doit pas induire une anisotropie par rapport au flux de neutrons, c’est-à-dire que le fait de placer le dispositif de pilotage dans le réacteur dans une certaine position ne doit pas influencer le résultat (par exemple par rapport à la barre placée au même endroit mais décalée d’un angle quelconque) ; en d’autres termes, il ne doit pas y avoir de direction d’absorption (ou d’émission de neutrons) privilégiée.
Différent dispositifs de pilotage ont été conçus, dont certains ont été installés dans les réacteurs de recherche.
Il est connu le brevet FR1256186 qui divulgue un dispositif de réglage et de mise à l'arrêt agissant dans le cœur du réacteur, élément dans lequel le réglage s'effectue au moyen d'un déplacement relatif entre une barre qui comprend des zones alternativement exemptes et chargées d’absorbant et une enveloppe qui comprend des zones alternativement exemptes et chargées de matière fissile (ou de modérateur), en correspondance avec les zones de la barre. Il y a un recouvrement approprié des zones de l’enveloppe par rapport aux zones de la barre : les zones de l’enveloppe remplies de matière fissile (ou de modérateur) ont une hauteur plus grande que les zones de la barre remplies d'absorbant. De cette façon, on obtient un très bon recouvrement des couches absorbantes par la matière fissile.
Du fait de la géométrie et de la disposition des éléments d’absorbants, ce dispositif ne peut pas présenter de linéarité et ne peut pas constituer un moyen de conversion efficace. En outre ce dispositif n’est pas adaptable (géométrie et configuration fixées) et pas flexible en utilisation. En outre, il souffre d’un manque de précision, et d’un poids en réactivité important.
Un des critères les plus compliqués à remplir est la linéarité, et ce d’autant plus qu’on souhaite une amplitude adaptée du dispositif de pilotage. L’invention vise à surmonter les inconvénients précités des barres et systèmes de commande et/ou de pilotage de l’art antérieur.
Plus particulièrement elle vise à disposer d’un dispositif de pilotage et de mesure dont le fonctionnement soit linéaire pour une amplitude de fonctionnement donnée et la plus importante possible, qui soit précis et induisant une moindre perturbation dans le réacteur de recherche, et qui soit en outre le moins encombrant possible.
DEFINITIONS
Dans l'ensemble de la présente demande, les termes « inférieur >>, « supérieur >>, « surface latérale >>, « dessous >> et « dessus >> sont à comprendre par référence à la direction longitudinale Z du dispositif de pilotage à la verticale et au déplacement translatif des éléments du dispositif de pilotage entre eux à la verticale. La direction longitudinale Z peut être par exemple à l’horizontale ou encore selon un angle différent.
Ainsi une « surface latérale >> devra être comprise comme étant une surface s’étendant selon la direction longitudinale.
Le terme « radial >> est à comprendre par référence à un plan perpendiculaire à la direction longitudinale Z.
Les termes « largeur >> et « épaisseur >> sont à comprendre en référence à un plan perpendiculaire à la direction longitudinale Z.
Les hauteurs sont indiquées par rapport à l’axe longitudinal du dispositif de pilotage selon l’invention.
Les distances entre les modules absorbants sont également indiquées selon l’axe longitudinal du dispositif de pilotage.
Par « matériau neutre >>, on entend un matériau n’ayant pas d’influence sur la réactivité du réacteur.
Un matériau neutre peut être un « matériau substantiellement transparent aux neutrons >>, c'est-à-dire un matériau dont la section efficace d'interaction avec les neutrons est suffisamment faible pour ne pas atténuer de manière significative le flux de neutrons incidents.
Par « matériau réactif >>, on entend un matériau apte à augmenter la réactivité du réacteur : il peut s’agir d’un matériau fissile, d’un matériau modérateur, d’un mélange de matériaux fissile/modérateur, d’un mélange de matériaux fissile/neutre, voire d’un mélange matériaux fissile/absorbants, ou encore de toute combinaison de matériaux fissile et/ou modérateur avec des matériaux neutre et/ou absorbants.
Un module comprenant un matériau réactif sera nommé « module réactif >>.
Dans l’ensemble de la présente description, on pourra parler de « matériau fissile >> ou de « module fissile >>, étant entendu qu’il peut s’agir plus généralement d’un matériau réactif comme défini ci-dessus, ou d’un module réactif comprenant un matériau réactif comme défini.
Par « matériau modérateur >>, on entend un matériau qui ralentit la vitesse des neutrons sans les absorber de manière significative, permettant ainsi d’augmenter la réactivité d’un réacteur nucléaire.
Par « matériau anti-réactif >>, on entend un matériau apte à diminuer la réactivité du réacteur : il s’agit en général de matériau absorbant les neutrons aussi nommé « matériau absorbant >>.
Un module comprenant un matériau absorbant sera nommé « module absorbant >>.
Dans l’ensemble de la présente description, on parlera de matériau absorbant ou de module absorbant, étant entendu qu’il peut s’agir plus généralement d’un matériau anti-réactif ou d’un module comprenant un matériau anti-réactif.
Lorsqu’il est évoqué que des valeurs géométriques (hauteurs, largeurs, épaisseurs, distances) sont « sensiblement >> les mêmes, ou « sensiblement >> égales ou qu’elles sont « équivalentes >>, cela signifie qu’il peut y avoir une variation maximale de 7.10% entre lesdites valeurs.
EXPOSE DE L’INVENTION
Un objet de l’invention permettant d’atteindre ce but est un dispositif de pilotage de la réactivité pour un réacteur nucléaire de recherche comprenant : - un premier élément s’étendant selon une direction longitudinale, étant tout ou partie en un matériau réactif et comprenant au moins : • un premier support s’étendant selon la direction longitudinale ; • une pluralité de premiers modules absorbants assemblés sur une surface latérale du premier support, deux premiers modules absorbants étant séparés entre eux selon la direction longitudinale ; - un second élément s’étendant selon la direction longitudinale et comprenant ; • un premier support s’étendant selon la direction longitudinale ; • une pluralité de seconds modules absorbants assemblés sur une surface latérale du second support, deux seconds modules absorbants étant séparés entre eux selon la direction longitudinale ; les premier et second éléments étant aptes à se déplacer en translation l’un par rapport à l’autre selon la direction longitudinale, de manière à faire passer le dispositif de pilotage d’une première configuration dans laquelle la réactivité est égale à une première valeur à une seconde configuration dans laquelle la réactivité est égale à une seconde valeur.
Les première et seconde valeurs de réactivité sont des valeurs de réactivité quelconques comprises entre une valeur de réactivité minimale et une valeur de réactivité maximale.
La première valeur de réactivité peut être une valeur de réactivité maximale.
La seconde valeur de réactivité peut être une valeur de réactivité minimale.
De manière préférentielle, l’espacement radial entre un premier et un second module absorbant est de l’ordre du millimètre, et de préférence inférieur à un millimètre.
Selon un mode de réalisation, les premiers modules absorbants sont uniformément répartis le long de la hauteur du premier support.
Selon un mode de réalisation, les seconds modules absorbants sont uniformément répartis le long de la hauteur du second support.
Selon un mode de réalisation, le premier support et le second support sont des cylindres de révolution concentriques, et les premiers et seconds modules absorbants étant des couronnes cylindriques.
Cela permet d’assurer une meilleure isotropie dans le réacteur de recherche comprenant le dispositif de pilotage.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier support est un cylindre de révolution creux.
Selon un mode de réalisation alternatif, le premier support est un cylindre de révolution plein, aussi nommé « barreau >>. Cela permet de diminuer le diamètre total du dispositif de pilotage.
En outre, cette forme en « barreau >> est intéressante dans la mesure où le barreau peut être un crayon de matière fissile. Il est possible d’utiliser un crayon de combustible standard, et disponible notamment dans les laboratoires et/ou les réacteurs de recherche nucléaire
Selon un mode de réalisation particulier, les premier et second supports sont concentriques. Cela permet d’améliorer davantage l’isotropie dans le réacteur comprenant le dispositif de pilotage.
Selon un mode de réalisation alternatif, le premier support et le second support sont des plaques, et les premiers et seconds modules absorbants sont également sous forme de plaques.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier élément comprend en outre des premiers modules réactifs disposés sur une face latérale du premier support entre deux premiers modules absorbants, par exemple en alternance avec deux premiers modules absorbants selon la direction longitudinale.
Cela permet diminuer le poids en réactivité du dispositif de pilotage.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, le second élément comprend des seconds modules réactifs disposés sur une surface du second support entre deux seconds modules absorbants, par exemple en alternance avec des seconds modules absorbants selon la direction longitudinale Z.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de pilotage comprend en outre un outre un troisième élément s’étendant selon la direction longitudinale et apte à se déplacer en translation longitudinale relativement au premier élément et/ou au second élément, comprenant un troisième support et au moins un troisième module absorbant assemblé sur une surface latérale dudit troisième support.
Cela permet de faire varier l’amplitude de réactivité du dispositif de pilotage.
De préférence, la hauteur dudit troisième module absorbant est supérieure à la plus grande hauteur des premiers modules absorbant, et à la plus grande hauteur des seconds modules absorbants.
Selon un mode de réalisation, le matériau absorbant neutronique de tout ou partie des premier et second modules absorbants est en cadmium.
Le cadmium présente l’avantage d’être un matériau aisé à travailler, notamment à courber, de sorte qu’il est plus simple de réaliser un module absorbant sous forme de couronne avec du cadmium qu’avec par exemple du gadolinium, ou du bore.
Pour des modules absorbants en forme de plaque, du gadolinium et/ou du bore peut être utilisé également et indifféremment.
Ainsi, l’invention consiste en l’association de modules comprenant des matériaux anti-réactifs, c'est-à-dire des matériaux absorbants neutroniques, ayant un effet négatif sur la réactivité et de supports et/ou de modules comprenant des matériaux réactifs ayant un effet positif sur la réactivité, les modules absorbants et les supports et/ou modules réactifs étant configurés de telle sorte que le déplacement des modules absorbants relativement aux modules et/ou supports réactifs produise un effet sur la réactivité proportionnel audit déplacement.
En effet, la multiplication de modules absorbants (ou anti-réactifs) est associé à une linéarisation locale de la forme du flux de neutrons. En général, la forme du flux de neutrons suit un profil de type sinusoïdal en fonction de la direction longitudinale Z, dont la courbure dépend de la hauteur de combustible du réacteur expérimental. Par une conception appropriée de la position et de la longueur de ces modules absorbants, le fonctionnement du dispositif de pilotage peut être rendu linéaire au moins sur 5% de toute sa gamme de déplacement possible. L’invention permet d’obtenir un effet en réactivité qui dépend du déplacement longitudinal des premiers et seconds modules anti-réactifs les uns par rapport aux autres. En effet, l’effet réactif du premier support dépend de la position longitudinale des seconds modules du second support.
Les premiers et seconds modules anti-réactifs sont agencés de telle sorte que lorsque les premiers et seconds modules absorbants sont décalés longitudinalement et que le recouvrement longitudinal en absorbant neutronique soit maximal, l’effet réactif des premiers modules absorbants du premier support est minimal. Inversement, lorsque les premiers et seconds modules anti-réactifs ne sont pas décalés, mais en vis-à-vis, leur effet réactif est maximal.
La linéarité de la réponse du dispositif est également assurée par le fait que l’espacement longitudinal entre les premiers ou entre les seconds modules absorbants est ajusté finement à la forme du flux neutronique du réacteur.
Un avantage important de l’invention est en outre de limiter l’effet en réactivité global du dispositif de pilotage, en équilibrant le plus possible la contribution anti-réactive apportée par chaque module absorbant, par une masse de matériau réactif apporté par le premier élément, ce qui est bénéfique du point de vue de la sûreté de fonctionnement du réacteur nucléaire et permet une utilisation plus flexible du dispositif.
Un autre objet de l’invention est un réacteur nucléaire de recherche comprenant au moins un dispositif de pilotage selon l’invention.
Selon un mode de réalisation, le réacteur nucléaire de recherche comprend en outre au moins un détecteur de neutron associé à au moins dispositif de pilotage selon l’invention.
Disposer plusieurs dispositifs de pilotage selon l’invention dans un réacteur nucléaire de recherche permet d’adapter l’amplitude de fonctionnement dudit réacteur.
DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention, et notamment les différents modes de réalisation de l’invention, apparaîtront à l’aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 illustre un dispositif de pilotage selon un premier mode de réalisation vu en coupe longitudinale ; les figures 2A, 2B, 2C illustrent un dispositif de pilotage selon le premier mode de réalisation vu selon trois coupes radiales ; les figures 3A, 3B, 3C illustrent un dispositif de pilotage selon le premier mode de réalisation et selon trois configurations représentatives du dispositif ; la figure 4 illustre un dispositif de pilotage comprenant un variateur d’amplitude, selon un second mode de réalisation, vu en coupe longitudinale ; les figures 5A, 5B, 6C illustrent un dispositif de pilotage selon le second mode de réalisation vu selon trois coupes radiales ; les figures 6A, 6B, 6C illustrent un dispositif de pilotage selon le second mode de réalisation et selon trois configurations représentatives du dispositif ; les figures 7A, 7B illustrent un dispositif de pilotage selon le second mode de réalisation et selon deux positions représentatives du variateur d’amplitude ; la figure 8 illustre un dispositif de pilotage comprenant un variateur d’amplitude, selon un troisième mode de réalisation, vu en coupe longitudinale ; les figures 9A, 9B, 9C illustrent un dispositif de pilotage selon le troisième mode de réalisation vu selon trois coupes transversales ; la figure 10 illustre un dispositif de pilotage selon un quatrième mode de réalisation vu en coupe longitudinale ; les figures 11 A, 11 B, 11C illustrent un dispositif de pilotage selon le quatrième mode de réalisation vu selon trois coupes radiales ; la figure 12 illustre la variation de réactivité en fonction des trois configurations représentatives d’un dispositif de pilotage selon l’invention ; la figure 13 illustre la variation de réactivité en fonction des deux positions représentatives du variateur d’amplitude.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DES MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Le dispositif de pilotage comprend un premier élément s’étendant selon une première direction longitudinale et un second élément s’étendant selon une seconde direction longitudinale.
Les premières et secondes directions longitudinales sont les mêmes.
Les premier et second éléments sont aptes à se déplacer en translation selon la direction longitudinale Z l’un relativement à l’autre.
Chaque élément comprend un support. Sur une surface latérale d’un support sont assemblés des modules comprenant au moins un absorbant neutronique, également appelés « modules absorbants » dans la présente description.
Un module absorbant est assemblé sur une surface latérale intérieure ou extérieure du support.
Dans l’ensemble des modes représenté, le premier élément 1 s’étend tout ou partie à l’intérieur du second élément 2.
Alternativement, le second élément 2 peut s’étendre tout ou partie à l’intérieur du premier élément 1.
Les figures 1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C illustrent un dispositif de pilotage 101 selon un premier mode de réalisation, vu selon différentes coupes et différentes configurations.
Dans le mode représenté, le premier élément 1 s’étend tout ou partie à l’intérieur du second élément 2.
Les premier et second éléments 1 et 2 sont configurés pour se déplacer en translation selon la direction longitudinale Z, l’un par rapport à l’autre.
Dans l’exemple représenté, le second élément 2 est apte à se déplacer en translation selon la direction longitudinale Z par rapport au premier élément 1, qui est fixe.
Alternativement, le premier élément 1 peut se déplacer en translation selon la direction longitudinale Z par rapport au second élément 2, qui est fixe, ou les deux éléments 1 et 2 peuvent se déplacer en translation selon la direction longitudinale Z.
Le premier élément 1 comprend un premier support 10 qui est un premier cylindre de révolution creux.
Alternativement, le premier support peut être un cylindre de révolution plein. On pourra alors parler de « barreau >>. Cela permet de diminuer le diamètre total du dispositif de pilotage.
En outre, cette forme en barreau est intéressante dans la mesure où le barreau peut être un crayon de matière fissile. Il est possible d’utiliser un crayon de combustible standard, et disponible notamment dans les laboratoires et/ou les réacteurs de recherche nucléaire.
Le second élément 2 comprend un second support 20 qui est également un second cylindre de révolution creux
Les premier et second supports 10, 20 s’étendent selon une même direction longitudinale Z, et ils sont concentriques.
Dans le premier mode de réalisation, le matériau constituant le premier support 10 comprend un matériau réactif, par exemple fissile et/ou modérateur.
En outre, le matériau constituant le second support 20 est de préférence en matériau neutre.
Le premier élément 1 comprend en outre, assemblées sur une surface latérale du premier support 10, des premières couronnes cylindriques 11 comprenant un matériau absorbant neutronique, qui sont également nommées « premières couronnes absorbantes >> dans la présente description.
Deux premières couronnes absorbantes adjacentes sont espacées entre elles selon la direction longitudinale Z.
Une première couronne absorbante présente une hauteur H-n et une épaisseur En. La distance entre deux premières couronnes absorbantes adjacentes selon la direction longitudinale Z est Du.
Selon l’exemple représenté, les hauteurs H-n, les épaisseurs En de toutes les premières couronnes absorbantes et les distances Dn entre deux premières couronnes absorbantes adjacentes sont les mêmes.
Alternativement, les hauteurs Hn et/ou les épaisseurs En et/ou les distances Dn peuvent être différentes selon les premières couronnes absorbantes.
Selon l’exemple illustré, les premières couronnes absorbantes 11 sont disposées contre la surface latérale extérieure 10a du premier support 10.
Alternativement, ou complémentairement, des premières couronnes absorbantes 11 peuvent être disposées contre la surface latérale intérieure 10b du premier support 10.
Le second élément 2 comprend en outre, assemblées à une surface latérale du second support 20, des secondes couronnes cylindriques 21 comprenant un matériau absorbant neutronique : elles sont également nommées « secondes couronnes absorbantes >> dans la présente description.
Une seconde couronne absorbante présente une hauteur H2i et une épaisseur E2i. La distance entre deux secondes couronnes absorbantes adjacentes selon la direction longitudinale Z est D21.
Selon l’exemple représenté, les hauteurs H21, les épaisseurs E21 de toutes les secondes couronnes et les distances D21 entre deux secondes couronnes absorbantes adjacentes sont les mêmes.
Alternativement, les hauteurs H21 entre deux secondes couronnes sont différentes, et/ou les épaisseurs E21 et/ou les distances D21 peuvent être différentes.
Elles peuvent être égales ou différentes des hauteurs H-n, des épaisseurs En et des distances Du des ou entre les premières couronnes 11.
Selon l’exemple illustré, les secondes couronnes absorbantes 21 sont disposées contre la surface latérale intérieure 20b du second support 20.
Alternativement, ou complémentairement, des secondes couronnes absorbantes 21 peuvent être disposées contre la surface latérale extérieure 20a du second support 20.
La figure 2A illustre la coupe radiale A-A dans laquelle un neutron incident dirigé selon une direction radiale rencontre une seconde couronne absorbante 21 et une première couronne absorbante 11.
La figure 2B illustre la coupe radiale B-B dans laquelle un neutron incident dirigé selon la direction radiale rencontre seulement une seconde couronne absorbante 21.
La figure 2C illustre la coupe radiale C-C dans laquelle un neutron incident dirigé selon la direction radiale rencontre seulement une première couronne absorbante 11.
La distance selon la direction radiale entre une première et une seconde couronne absorbante 11 et 21 doit être aussi faible que possible, typiquement de l’ordre du millimètre, par exemple environ 1 millimètre. Cela permet de maximiser l’effet d’ombrage neutronique expliqué plus loin dans la présente description.
Comme illustré dans les figures 3A à 3C, le mouvement en translation longitudinale du second élément 2 par rapport au premier élément 1 permet de faire passer le dispositif de pilotage 101 d’une première configuration correspondant à une réactivité maximale (figure 3B) à une seconde configuration (figure 3C) correspondant à une réactivité minimale, et inversement. La réactivité maximale (figure 3B) est obtenu par un effet physique dit effet d’« ombrage neutronique >> dans lequel la capacité d’intéraction d’un matériau est minimisée par la superposition d’un autre matériau, possédant lui-même une grande capacité à interagir avec les neutrons. Cette interaction peut tout aussi bien concerner l’absorption que la fission ou la modération mais du fait des niveaux relatifs des capacités d’interaction, c’est plutôt l’utilisation de matériaux absorbants qui permet de maximiser cet effet d’ombrage. En fonctionnement dans un réacteur de recherche, le dispositif de pilotage est en général dans une troisième configuration située entre les première et seconde configurations (figure 3A).
La figure 3B illustre ainsi la première configuration dans le cas du premier mode de réalisation : les premières et secondes couronnes absorbantes 11, 21 sont entièrement en vis-à-vis, et le passage radial 5 présente une hauteur H5 maximale. Dans l’exemple représenté, H5max = Du = D21.
Par passage radial (pour les neutrons), il faut comprendre un passage perpendiculaire à la direction longitudinale desdits premier et second éléments, le long duquel il n’y a pas d’absorbant neutronique de sorte que les neutrons arrivant radialement auxdits premier et second éléments puissent traverser ledit passage radial sans rencontrer d’absorbant neutronique.
Dans le cas du premier mode de réalisation, les premières et secondes couronnes 11 et 21 ont toutes les mêmes hauteurs H-n = H2i.
De manière alternative, les premières et secondes couronnes n’ont pas nécessairement les mêmes hauteurs : dans ce cas, la configuration correspondant à une réactivité maximale correspond à la configuration dans laquelle le passage radial 5 présente une hauteur maximale H5 max.
La figure 3C illustre la seconde configuration dans le cas du premier mode de réalisation : les premières et secondes couronnes absorbantes 11,21 présentent un décalage maximum selon la direction longitudinale Z de sorte qu’il y a un recouvrement longitudinal optimal en absorbant neutronique, et qu’il n’y a pas de passage radial pour les neutrons (H5 = 0).
La figure 3A illustre la troisième configuration, ou configuration intermédiaire, dans laquelle les premières et secondes couronnes absorbantes 11,21 présentent un décalage intermédiaire selon la direction Z, de sorte qu’il y a un recouvrement longitudinal partiel en absorbant neutronique, et qu’il y a un passage radial 5 pour les neutrons, dont la hauteur H5 est inférieure à la hauteur H5max du passage radial.
Les figures 4, 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, 7A, 7B illustrent un dispositif de pilotage 102 selon un second mode de réalisation, vu selon différentes coupes et différentes configurations.
Le second mode de réalisation se distingue du dispositif de pilotage selon le premier mode en ce que le dispositif de pilotage 102 comprend en outre un troisième élément 3, qui pourra également être nommé « variateur d’amplitude >> ou « variateur >> qui s’étend longitudinalement selon la direction Z des premier et second éléments 1 et 2, et qui est apte à se déplacer selon un mouvement de translation longitudinal relativement aux premier et second éléments 1 et 2.
Dans le second mode de réalisation, le troisième élément 3 est disposé à l’extérieur du second élément 2.
Alternativement, le troisième élément 3 peut être disposé entre les premier et second éléments 1 et 2, voire à l’intérieur du premier élément 1.
Le troisième élément 3 comprend un troisième support 30 qui est, dans ce mode, un troisième cylindre de révolution creux.
Le troisième élément 3 comprend en outre, assemblé au troisième support 30, au moins un troisième module absorbant comprenant un matériau absorbant neutronique, et représenté sous la forme d’une troisième couronne absorbante 31, ladite couronne étant cylindrique.
La distance selon la direction radiale entre la troisième couronne absorbante 31 et une première et/ou une seconde couronne absorbante 11 et 21 doit être aussi faible que possible, typiquement de l’ordre du millimètre, par exemple environ 1 millimètre. Cela permet de maximiser l’effet d’ombrage neutronique.
La troisième couronne absorbante 31 présente une hauteur H31 et une épaisseur E31.
La hauteur H31 de la troisième couronne absorbante 31 est supérieure à la hauteur H-n d’une première couronne absorbante 11 additionnée à la distance Du entre deux premières couronnes absorbantes adjacentes 11, et elle est également supérieure à la hauteur H12 d’une seconde couronne absorbante 12 additionnée à la distance D12 entre deux secondes couronnes absorbantes adjacentes 12.
De préférence, la hauteur H31 de la troisième absorbante 31 est supérieure à deux fois ladite somme hauteur et distance pour des premières ou secondes couronnes absorbantes. L’épaisseur E31 de la troisième couronne peut être la même que l’épaisseur En d’une première couronne 11 et/ou l’épaisseur E12 d’une seconde couronne absorbante12.
Selon l’exemple illustré, la troisième couronne absorbante 21 est disposée contre la surface latérale intérieure 30b du troisième support 30.
Alternativement, ou complémentairement, la troisième couronne absorbante 31 peut être disposée contre la surface latérale extérieure 30a du second support 30.
Le mouvement de translation longitudinal du troisième élément 3 relativement aux premier et second éléments 1 et 2 permet d’adapter l’amplitude de réactivité pour un même déplacement relatif entre les premier et second éléments 1 et 2. L’effet de la translation du troisième élément 3 selon la direction longitudinale est décrit en relation avec la figure 13.
Comme illustré dans les figures 6A à 6C (les configurations étant les mêmes que dans les figures 3A à 3C), le mouvement en translation longitudinale du second élément 2 par rapport au premier élément 1 permet de faire passer le dispositif de pilotage 102 d’une première configuration correspondant à une réactivité maximale (figure 6B) à une seconde configuration (figure 6C) correspondant à une réactivité minimale, et inversement. En fonctionnement dans un réacteur de recherche, le dispositif de pilotage est en général dans une troisième configuration, entre la première et la seconde configuration (figure 6A).
Dans ces figures, le troisième élément 3 ne se déplace pas.
La figure 6B illustre ainsi la première configuration dans le cas du second mode de réalisation : les premières et secondes couronnes absorbantes sont entièrement en vis-à-vis, et le passage radial 5 présente une hauteur H5 maximale. Dans l’exemple représenté, H5max = Du = D2i.
La figure 6C illustre la seconde configuration dans le cas du second mode de réalisation : les premières et secondes couronnes absorbantes présentent un décalage maximum selon la direction longitudinale Z de sorte qu’il y a un recouvrement longitudinal en absorbant neutronique optimal, et qu’il n’y a pas de passage radial pour les neutrons.
La figure 6A illustre la troisième configuration, ou configuration intermédiaire, dans laquelle les premières et secondes couronnes absorbantes présentent un décalage intermédiaire selon la direction Z, de sorte qu’il y a un recouvrement longitudinal partiel en absorbant neutronique, et qu’il y a un passage radial 5 pour les neutrons, dont la hauteur H5 est inférieure à la hauteur maximale H5max du passage radial.
Les figures 7A et 7B illustrent le dispositif de pilotage 102 selon le second mode de réalisation et selon deux positions représentatives du troisième élément 3 ou variateur d’amplitude.
La figure 7A illustre une première position dans laquelle le troisième élément 3 est en position retirée, dans laquelle le troisième module absorbant 31 n’est pas en vis-à-vis des premiers et seconds modules absorbants 11, 21. L’amplitude en réactivité est alors maximale. Dans ce cas, la hauteur maximale H5max du passage radial 5 est de = Du = D2i.
La figure 7B illustre une seconde position dans laquelle le troisième élément 3 est en position introduite, dans laquelle le troisième module absorbant 31 est en vis-à-vis des premiers et seconds modules absorbants 11, 21. L’amplitude en réactivité lors du déplacement relatif des premier et second éléments est alors minimale. Dans ce cas, la hauteur maximale H5max du passage radial 5 est inférieure à Du ou D2i. A titre d’exemple, l’amplitude peut être réduite de 10% par rapport à la position de retrait de la figure 7A, par l’effet d’ombrage neutronique qu’induit le module absorbant 31 sur les modules absorbants 11 et 21.
Les figures 8, 9A, 9B, 9C illustrent un dispositif de pilotage 103 selon un troisième mode de réalisation, vu selon différentes coupes.
Le dispositif de pilotage 103 selon le troisième mode de réalisation se distingue du second mode en ce que les premier et second supports 40, 50 des premier et second éléments 4, 5 sont des parallélépipèdes, aussi nommés « plaques >>, et non des cylindres de révolution. De même, les premiers et seconds modules absorbants 41 et 51 forment des plaques.
Une plaque 40, resp 50, présente une hauteur H40, resp H50, dans la direction longitudinale Z. Dans un plan transversal XY à ladite direction longitudinale, une plaque présente une largeur L40, resp L50 selon la direction Y et une épaisseur E40, E50 selon la direction X.
Dans l’exemple représenté, les largeurs L40 et L50 sont sensiblement égales, et les épaisseurs E40 et E50 sont sensiblement égales.
Alternativement, ces valeurs peuvent ne pas être égales.
En outre, le dispositif de pilotage 3 comprend des premiers modules absorbants 41, resp des seconds modules absorbants 51, assemblés sur une face latérale du premier support 40, resp du second support 50.
Plusieurs premiers modules absorbants 41, resp plusieurs seconds modules absorbants 51, sont disposés sous forme de plaques sur une surface latérale intérieure et/ou extérieure du premier support 40 le long de sa hauteur H40, resp du second support 50 le long de sa hauteur H50.
Les premiers et seconds modules absorbants 41, 51 s’étendent sur le plan transversal XY à la direction Z. Ils présentent une forme rectangulaire s’étendant selon la direction Y. Alternativement, ils peuvent présenter une forme rectangulaire s’étendant selon la direction Z ou une forme carrée ou toute autre forme.
Un premier module absorbant 41, resp un second module absorbant 51, présente une hauteur H41, resp H51, dans la direction longitudinale Z. Dans un plan transversal XY à ladite direction longitudinale, un premier module absorbant 41, resp un second module absorbant 51 présente une largeur L41, resp L51 selon la direction Y et une épaisseur E41, E51 selon la direction X.
En outre, deux modules absorbants 41, resp 51, sont écartés dans la direction longitudinale Z par une distance D41, resp D51.
Il est représenté trois premiers modules absorbants 41 et trois premiers modules absorbants 51, mais le nombre de modules absorbants peut varier et le nombre de premiers modules absorbants peut être différent du nombre de seconds modules absorbants.
Dans l’exemple représenté, les largeurs L41 et L51 des premiers et seconds modules absorbants sont sensiblement égales et sont égales aux largeurs L40 et L50 des premier et second supports. Les épaisseurs E41 et E51 sont sensiblement égales. Les distances D41 et D51 sont sensiblement égales.
Alternativement, ces valeurs peuvent ne pas être égales.
En outre, le dispositif de pilotage 3 peut comprendre, comme représenté, un troisième élément 6 ou sélecteur formant un parallélépipède creux apte à entourer tout ou partie desdits premier et second éléments. Le troisième élément 6 comprend un troisième support 60 et un troisième module absorbant 61 assemblé au troisième support 60.
Le troisième module absorbant 61 est sous forme d’un parallélépipède creux et est disposé sur toutes les faces latérales intérieures 60b du troisième support 60.
Alternativement le troisième module absorbant 61 peut être disposé sur quelques surfaces latérales inférieures du troisième support 60.
Alternativement, le troisième module absorbant 61 peut être disposé sur tout ou partie des faces latérales extérieures 60a du troisième support 60.
Le troisième module absorbant 61 présente une hauteur H6i dans la direction longitudinale Z.
La hauteur H6i du troisième module absorbant 61 est supérieure à la hauteur H41 d’un premier module absorbant 41 additionnée à la distance D41 entre deux premiers modules absorbants adjacents 41, et elle est également supérieure à la hauteur H42 d’un second module absorbant 42 additionnée à la distance D42 entre deux seconds modules absorbants adjacents 42.
De préférence, la hauteur H6i du troisième module absorbant 61 est supérieure à deux fois ladite somme hauteur et distance pour des premiers ou seconds modules absorbants.
Les figures 10, 11 A, 11 B, 11C illustrent un dispositif de pilotage 104 selon un quatrième mode de réalisation, vu selon différentes coupes.
Le quatrième mode de réalisation se distingue du premier en ce que le matériau constituant le premier support 70 du premier élément 7 ne comprend pas nécessairement de matériau réactif.
Le premier support 70 comprend de préférence un matériau neutre.
Selon le quatrième mode de réalisation, le dispositif de pilotage 104 comprend, assemblés sur une surface latérale du premier support 70, une pluralité de premiers modules réactifs 72 disposés en alternance avec les premiers modules absorbants 71 selon la direction longitudinale Z.
Selon l’exemple représenté, les premier et second supports 70 et 20 sont des cylindres creux de révolution, les premiers modules réactifs 72 et les premiers modules absorbants 71 sont des premières couronnes absorbantes, et les seconds modules absorbants 21 sont des secondes couronnes absorbantes.
Alternativement, le premier support 70 peut être sous forme de cylindre plein.
Alternativement, ou en complément, le dispositif de pilotage peut comprendre, assemblés sur une surface latérale du second support 20, une pluralité de seconds modules réactifs 22 disposés entre et de préférence en alternance avec les premiers modules absorbants 21 selon la direction longitudinale Z.
Le dispositif de pilotage peut être configuré sous forme de plaques comme représenté dans le troisième mode de réalisation : dans ce dernier cas, les premiers (et/ou seconds) modules absorbants sont sous forme de plaques et les premiers (et/ou seconds) modules réactifs sous forme de plaques entre et de préférence en alternance avec les premiers (et/ou seconds) modules absorbants selon la direction longitudinale Z.
En outre, le quatrième mode de réalisation peut être de préférence combiné avec le second mode : en d’autres termes, le dispositif de pilotage peut comprendre un troisième élément ou variateur 3.
Selon un mode particulier, le matériau du premier support peut être en un matériau réactif et le dispositif de pilotage peut comprendre, assemblées sur une paroi latérale du premier support, une pluralité de premiers modules réactifs disposés sur une paroi latérale du premier support entre et de préférence en alternance avec les premiers modules absorbants selon la direction longitudinale Z.
De manière générale, les différents modes de réalisation peuvent être combinés entre eux.
La figure 12 illustre la variation de réactivité en fonction de trois configurations représentatives d’un dispositif de pilotage selon l’invention.
Le point B correspond à la première configuration telle que décrite dans les modes de réalisation (figures 3B et 6B) pour laquelle la réactivité est maximale et correspond à un déplacement z selon l’axe longitudinal Z maximal.
Le point C correspond à la seconde configuration telle que décrite dans les modes de réalisation (figures 3C et 6C) pour laquelle la réactivité est minimale, et correspond à un déplacement z selon l’axe longitudinal Z minimal.
Le point A correspond à la troisième configuration ou configuration intermédiaire (figures 3A et 6A) et correspond à un déplacement z selon l’axe longitudinal Z intermédiaire. D Z est l’amplitude maximale nécessaire pour passer de la première à la seconde configuration (et inversement). DR est l’amplitude maximale de réactivité.
La sensibilité de la conversion déplacement vers réactivité est égale à DR/DZ.
La figure 13 illustre la variation de réactivité en fonction de trois positions représentatives du variateur d’amplitude.
La courbe a illustre le cas où le troisième élément, ou variateur, est en position de retrait (figure 7A) qui correspond à une amplitude de réactivité DRa maximale. Cette courbe 1 est adaptée à la mesure de fortes variations de réactivité
La courbe b illustre le cas où le variateur est en position d’insertion intermédiaire qui correspond à une amplitude de réactivité DRb réduite : DRb < DRa. Cette courbe 2 est mieux adaptée à la mesure de plus faibles variations de réactivité
La courbe c illustre le cas où le variateur est en position d’insertion maximale (figure 7B) qui correspond à une amplitude de réactivité DRc minimale : DRc < DRb < DRa. L’invention peut en outre comprendre l’une ou l’autre ou une combinaison parmi les caractéristiques suivantes, qui peuvent notamment s’appliquer aux modes de réalisation décrits précédemment : - le matériau réactif peut être un matériau fissile comprenant de l’uranium (enrichi en uranium 235, par exemple à 30%) sous forme d’oxyde ou de métal, du plutonium, ou un mélange de ces matériaux fissiles, ou encore un mélange fissile et modérateur ou encore un mélange fissile et/ou modérateur avec un matériau transparent aux neutrons voire un matériau absorbant ; - le matériau transparent aux neutrons peut être de l’aluminium, ou un alliage d’aluminium, ou un alliage de zirconium ... ; - le matériau absorbant neutronique peut être du cadmium et/ou du gadolinium et/ou du bore ; - le matériau modérateur peut être du carbone sous la forme de graphite ou carbone pyrolytique, du béryllium métallique, ou encore de l’eau légère, de l’eau lourde, ou encore du polyéthylène les hauteurs et/ou les épaisseurs des premiers modules absorbants, et/ou les distances entre les premiers modules absorbants peuvent être sensiblement égales ; - les hauteurs et/ou les épaisseurs des seconds modules absorbants et/ou les distances entre les seconds modules absorbants peuvent être sensiblement égales ; - les hauteurs, resp les épaisseurs, des seconds modules absorbants, resp les distances entre les seconds modules absorbants peuvent être sensiblement égales aux hauteurs, resp épaisseurs des premiers modules absorbants, resp distances entre les premiers modules absorbants ; - les premiers modules absorbants peuvent être disposés sur la surface latérale extérieure et/ou sur la surface latérale intérieure du premier support ; - les seconds modules absorbants peuvent être disposés sur la surface latérale extérieure et/ou sur la surface latérale intérieure du second support ; - le troisième élément peut être disposé à l’extérieur du second élément, ou entre les premier et second éléments, ou encore à l’intérieur du premier élément ; - l’épaisseur du troisième module absorbant peut être égale aux épaisseurs des premiers modules absorbants et/ou des seconds modules absorbants ; - la hauteur du troisième module absorbant peut être égale à la hauteur totale d’un premier et/ou d’un deuxième module absorbant; - le troisième module absorbant peut être disposé sur la surface latérale extérieure et/ou sur la surface latérale intérieure du troisième support ; - une couronne absorbante peut être continue ; - une couronne absorbante peut être discontinue : elle comprend alors une pluralité de secteurs radiaux formant une première couronne cylindrique discontinue : on pourra parler de « couronne absorbante discontinue >>. - le premier support peut ne pas comprendre de matériau réactif ; - le premier support peut être en un matériau réactif, ou comprendre une première partie en un matériau réactif et une ou plusieurs autres parties en un matériau neutre et/ou absorbant ; - le second support comprend de préférence un matériau neutre ; - le troisième support comprend de préférence un matériau neutre.
En outre, au moins un actionneur peut être ajouté au dispositif de pilotage de manière à commander le mouvement de translation longitudinale relatif entre les premier et second éléments, et/ou le mouvement de translation longitudinale du troisième élément.
Un premier exemple de réalisation est le suivant : - les premier et second supports sont des premier et second cylindres de révolution creux, dont les hauteurs sont les mêmes et sont égales à 80 cm ; - les premiers et seconds modules absorbants sont des premières et secondes couronnes absorbantes de mêmes hauteurs, et présentant une même distance entre elles : o hauteur = 2,5 cm ; o distance = 2,5 cm ; o nombre de premières ou secondes couronnes absorbantes = 10; o Les couronnes sont sur 50 cm de hauteur au total.
En outre, dans un deuxième exemple de réalisation (correspondant au quatrième mode), la distance entre deux premières couronnes absorbantes est comblée par une première couronne réactive de même épaisseur et de même hauteur.
Un programme informatique permet de calculer les variations de réactivité d’un dispositif de pilotage selon l’invention en fonction d’un grand nombre de paramètres géométriques comme : la hauteur des couronnes absorbantes, leur espacement, la hauteur totale H du dispositif de pilotage, et le nombre de couronnes de matériau absorbant N.
Le flux neutronique axial Φ a été modélisé par un sinus s’annulant aux extrémités supérieure et inférieure du dispositif de pilotage selon la direction longitudinale Z, conditions aux limites permettant de calculer la valeur A :
La réactivité p est calculée par intégration par morceaux à l’aide de la formule :
Σ3 est la section efficace macroscopique d’absorption. Elle correspond à des probabilités d’interaction des neutrons avec la matière et caractérise un matériau, ici en l’occurrence ici le matériau absorbant neutronique.
Les formules partent en effet de l’hypothèse que seules les couronnes absorbantes contribuent significativement à la section efficace macroscopique d’absorption neutronique.
Le tableau 1 ci-dessous illustre les différents résultats obtenus par rapport à un dispositif de référence : • la première ligne correspond à un dispositif connu de référence ou dispositif de référence ; • la seconde ligne correspond au premier exemple de réalisation, pour lequel le premier support est en U02 enrichi à 30% en uranium 235 et les premières couronnes absorbantes sont en Cadmium ; • la troisième ligne correspond au second exemple de réalisation, dans lequel le premier support est en aluminium et comprenant des premières couronnes réactives en
Uranium métallique enrichi à 93% en uranium 235 ; • la quatrième ligne correspond à un troisième exemple qui est une combinaison des premier et second exemples de réalisation, dans lequel le premier support est en U02 enrichi à 30% et comprenant des premières couronnes réactives en Uranium métallique enrichi à 93%.
Tableau 1
Les résultats des calculs permettent d’obtenir une amplitude maximale dans laquelle la réactivité présente une linéarité par rapport au déplacement du second élément relativement au premier élément. L’amplitude rapportée Ar est l’amplitude calculée par rapport à une amplitude de référence commune à tous les exemples.
Le tableau 1 montre bien que le dispositif de pilotage selon l’invention permet d’étendre la plage de fonctionnement linéaire en réactivité dudit dispositif de pilotage.
En outre, l’ajout de premières couronnes réactives (uranium métal à 93% d’uranium 235) entre les couronnes absorbantes en cadmium sur un barreau intérieur, ici en aluminium, permet d’étendre la plage de fonctionnement linéaire de manière significative.
Ainsi, avec une barre de commande selon l’invention, il est possible d’obtenir une meilleure plage de fonctionnement linéaire.
En outre, elle permet de réduire énormément le poids en réactivité de ladite barre de commande, en cas d’inondation ou d’éjection, comme cela est illustré dans le tableau 2 ci-dessous :
Tableau 2
Les effets en réactivité rapportés sont les effets calculés en fonction d’une référence commune à tous les exemples.
Ainsi, on constate que pour tous les exemples, les dispositifs de pilotage selon l’invention sont beaucoup moins sensibles à l’inondation et à l’éjection (d’un facteur de l’ordre 4 à 6 fois moins) : en d’autres termes, ils sont plus stables en réactivité.
Dans un quatrième exemple de réalisation (correspondant au troisième mode), la hauteur du troisième support est égale à 80 cm et la hauteur du troisième module absorbant est égale à 35 cm.
En outre, il est possible d’insérer plusieurs dispositifs de pilotage dans un réacteur de recherche.
Ainsi, les inventeurs ont mis en valeur l’effet de deux dispositifs de pilotage DISP01 et DISPO 2 selon l’invention : dans une première configuration où les deux dispositifs de pilotage sont espacés de 48 crayons combustibles, et dans une seconde configuration où ils sont espacés de 14 crayons combustibles : il a pu être démontré que les effets en réactivité des barres de pilotage translatives sont additifs, comme reporté sur le tableau 3 ci-dessous :
Tableau 3 L’avantage d’insérer plusieurs dispositifs de pilotage dans un réacteur de recherche est de gagner en amplitude de réactivité sans perdre en précision. En d’autres termes, cela permet de gagner en plage de fonctionnement linéaire.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de pilotage (101, 102, 103, 104) de la réactivité d’un réacteur nucléaire comprenant : - un premier élément (1, 4, 7) s’étendant selon une direction longitudinale (Z), étant tout ou partie en un matériau réactif et comprenant au moins : • un premier support (10, 40, 70) s’étendant selon la direction longitudinale (Z) ; • une pluralité de premiers modules absorbants (11, 41, 71) assemblés sur une surface latérale du premier support (10, 40, 70), deux premiers modules absorbants étant séparés entre eux selon la direction longitudinale (Z) ; - un second élément (2, 5) s’étendant selon la direction longitudinale (Z) et comprenant ; • un premier support (20, 50) s’étendant selon la direction longitudinale (Z) ; • une pluralité de seconds modules absorbants (21, 51) assemblés sur une surface latérale du second support (20, 50), deux seconds modules absorbants étant séparés entre eux selon la direction longitudinale (Z) ; les premier et second éléments (1,4, 7) et (2, 5) étant aptes à se déplacer en translation l’un par rapport à l’autre selon la direction longitudinale (Z), de manière à faire passer le dispositif de pilotage d’une première configuration dans laquelle la réactivité est égale à une première valeur à une seconde configuration dans laquelle la réactivité est égale à une seconde valeur.
- 2. Dispositif de pilotage (101, 102, 103, 104) selon la revendication 1, les premiers modules absorbants (11,41, 71) étant uniformément répartis le long de la hauteur (Hi0, H4o, H7o) du premier support (10, 40, 70).
- 3. Dispositif de pilotage (101, 102, 103, 104) selon l’une des revendications 1 ou 2, les seconds modules absorbants (21, 51) étant uniformément répartis le long de la hauteur (H2o, H50) du second support (20, 50).
- 4. Dispositif de pilotage (101, 102, 104) selon l’une des revendications 1 à 3, le premier support (10, 70) et le second support (20) étant des cylindres de révolution concentriques, et les premiers et seconds modules absorbants (11, 71) et (21) étant des couronnes cylindriques.
- 5. Dispositif de pilotage (101, 102, 104) selon la revendication 4, le premier support (10, 70) étant un cylindre de révolution creux.
- 6. Dispositif de pilotage (101, 102, 104) selon la revendication 4, le premier support (10, 70) étant un cylindre de révolution plein.
- 7. Dispositif de pilotage (101, 102, 104) selon l’une des revendications 4 à 6, les premier et second supports (10, 70) et (20) étant concentriques.
- 8. Dispositif de pilotage (103) selon l’une des revendications 1 à 3, le premier support (40) et le second support (50) étant des plaques, et les premiers et seconds modules absorbants (41) et (51) étant également sous forme de plaques.
- 9. Dispositif de pilotage (104) selon l’une des revendications précédentes, le premier élément (7) comprenant en outre des premiers modules réactifs (72) disposés sur une face latérale du premier support (70) entre deux premiers modules absorbants (71), par exemple en alternance, avec deux premiers modules absorbants (71) selon la direction longitudinale (Z).
- 10. Dispositif de pilotage (102, 103) selon l’une des revendications précédentes comprenant un outre un troisième élément (3, 6) s’étendant selon la direction longitudinale (Z) et apte à se déplacer en translation longitudinale relativement au premier élément (1, 4) et/ou au second élément (2, 5), comprenant un troisième support (30, 60) et au moins un troisième module absorbant (31, 61) assemblé sur une surface latérale dudit troisième support (30, 60).
- 11. Dispositif de pilotage (102, 103) selon la revendication 10, la hauteur (H31, H6i) dudit au moins un troisième module absorbant (31, 61) étant supérieure à la plus grande hauteur (H-i-i, H41) des premiers modules absorbants (11, 41), et à la plus grande hauteur (H2i, H51) des seconds modules absorbants (21,51).
- 12. Dispositif de pilotage (101, 102, 103, 104) selon l’une des revendications précédentes, le matériau absorbant neutronique de tout ou partie des premiers et seconds modules absorbants comprenant du cadmium.
- 13. Réacteur nucléaire de recherche comprenant au moins un dispositif de pilotage (101, 102, 103, 104) selon l’une des revendications 1 à 12.
- 14. Réacteur nucléaire de recherche selon la revendication 13, comprenant en outre au moins un détecteur de neutron associé à au moins un dispositif de pilotage (101, 102, 103, 104).
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| DE1049014B (de) * | 1957-09-04 | 1959-01-22 | Babcock & Wilcox Dampfkessel | Reaktor und Vorrichtung zu seiner Regelung |
| DE1151608B (de) * | 1961-08-18 | 1963-07-18 | Siemens Ag | Stabfoermiges Regelelement fuer Atomkernreaktoren |
| US4707329A (en) * | 1986-01-07 | 1987-11-17 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear reactor control rod with uniformly changeable axial worth |
| FR2645326A1 (fr) * | 1989-03-30 | 1990-10-05 | Babcock & Wilcox Co | Composant de reglage neutronique de la reactivite de reacteurs nucleaires |
-
2017
- 2017-12-22 FR FR1762968A patent/FR3076056B1/fr active Active
Patent Citations (4)
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|---|---|
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