WO2018002305A1 - System for the mechanical locking of the hydraulic mechanism for moving the control rods of an smr-type nuclear reactor - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a mechanical locking system of the hydraulic mechanism for moving the control rods of a nuclear reactor.
- the invention aims to ensure the mechanical locking in the inserted position of the control rods in the spaces between fuel assemblies, corresponding to the stopping of any nuclear reaction.
- the main application targeted by the invention relates to so-called small or medium power nuclear reactors or SMR in English (acronym for "Small Modular Reactor"), whether modular or not.
- the invention applies to all nuclear reactors, especially those with a higher power than SMR reactors, and that is to the technology (pressurized water reactors (PWRs). ), boiling water (REB), fast neutron (RNR), and the fuel cycle implemented.
- PWRs pressurized water reactors
- REB boiling water
- RNR fast neutron
- Control or control rods in a nuclear reactor are generally constituted by cylindrical tubes containing one or more neutron-absorbing materials, that is to say which absorbs neutrons with substantially the same dimensions as the rods or fuel assemblies housed within the reactor. reactor.
- control rods have the function of absorbing neutrons so that the neutron flux decreases, and thus the number of fissions in the reactor core decreases, which causes a decrease in the thermal power of the heart.
- control rods it is already known to be able to implement a hydraulic mechanism for moving the control rods, which has the advantage of being compatible with the coolant, in particular with the water of a nuclear reactor, and to avoid mechanical and / or electromagnetic displacement.
- a coolant flow in particular water
- control rods the set of bars that drive the nuclear reactions including those only intended for emergency stop reactions.
- the US Pat. No. 5,277,619 of the company SIEMENS thus proposes such a hydraulic mechanism which allows a stable and precise control of the displacement stroke of the nuclear control rods.
- This mechanism essentially comprises two cylinders mounted coaxial, one of which forms a piston adapted to move axially inside the other forming the fixed cylinder.
- the piston is made with an alternation of projections and depressions on its outer periphery while the cylinder comprises an alternation of projections and depressions on its inner periphery, the projections and hollow of the cylinder being of complementary geometric shapes with those of the piston and define between them an annular space with a constriction inside which the displacement fluid, which is the water of the primary circuit, can circulate.
- constriction makes it possible to move the control rods in a stable and precise manner because the displacement fluid can flow in one direction or the other by displacing the piston in small increments.
- the flow of fluid inside the mechanism is interrupted, which causes the downward translation of the piston and therefore these control rods which can fall by gravity in the reactor, that is to say over the entire height of the fuel assemblies.
- the nuclear chain reaction is then also interrupted.
- SMR reactors can be constructed as an isolated unit or in modules subsequently assembled to form a so-called multi-module high power plant.
- the subject of the invention is a nuclear reactor, in particular a SMR reactor, comprising:
- At least one hydraulic mechanism for displacing at least one cluster comprising two cylinders mounted coaxially, one of which forms a piston secured to the cluster and adapted to move axially inside the other forming the fixed cylinder, the piston comprising an alternation of projections and depressions on its outer periphery while the cylinder comprises an alternation of projections and recesses on its inner periphery, the projections and hollow of the cylinder being of complementary geometric shapes with those of the piston define between them an annular space with a constriction within which a displacement fluid can flow in order to move the piston relative to the fixed cylinder; the piston further comprising on its outer periphery a groove of semicircular section; the cylinder further comprising on its inner periphery a groove of semi-circular section; the groove of the piston being intended to be in a position opposite that of the cylinder when the control rods are in their position to stop the nuclear reactions;
- mechanical locking means of the piston with respect to the cylinder comprising an elongated flexible element whose length is at least equal to the circumference of the piston groove, and at least one spherical ball fixed on the flexible element;
- control rods are in a low position obtained by fallout by gravity.
- a plurality of spherical balls are fixed on the elongated flexible element by forming an open bead of beads, which may also be designated as being a string of beads.
- these balls are regularly spaced apart from each other along the string. More preferably, the distance between the first ball and the second to last of the string, considered in the direction of the winding, is substantially equal to the circumference of the groove of the piston so that the abutment between this first ball and the penultimate ball determines the effective lock.
- An important advantage to realize the locking means in the form of a bead of beads is that it can allow to easily determine mechanically a bad initial positioning of the control rods, that is to say does not correspond to a stopping position of the nuclear reactions. Thus, a bad position of the control rods can result in insertion of too much length of the cord or in the impossibility of introducing the collar between the piston and the cylinder.
- the supply piping of the displacement fluid which opens between the piston and the fixed cylinder is that of supply of the flexible element.
- the invention consists in defining a flexible mechanical locking element of the displacement piston of the nuclear control rods, by locking said piston relative to its fixed cylinder by means of a spherical ball supported by the flexible element introduced beforehand.
- the flexible element is advantageously introduced in the manner of an endoscope, by the circulation piping of the displacement fluid, which has the considerable advantage of not having specific piping to achieve.
- the displacement fluid is advantageously the coolant of the reactor, especially water in the case of a pressurized water reactor.
- the flexible locking element according to the invention can easily be brought from outside the reactor vessel into the pipe of the hydraulic displacement circuit.
- FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a nuclear reactor SMR according to the invention implementing a pressurized water technology (PWR);
- PWR pressurized water technology
- FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a portion of the reactor according to Figure 1 wherein the locking system of the invention is intended to be implemented;
- FIG. 3 is a diagrammatic view of FIG. 2 showing the hydraulic displacement mechanism of the control rods of the nuclear reactor according to the invention
- FIG. 4 is also a schematic view of the detail of the hydraulic displacement mechanism according to FIG. 3 showing the relative arrangement of the piston inside the fixed cylinder;
- FIG. 5A is a diagrammatic sectional detail view showing the operation of the hydraulic displacement mechanism according to FIGS. 3 and 4, in an operating control configuration of the nuclear reactor
- FIG. 5B is a diagrammatic sectional detail view showing the operation of the hydraulic displacement mechanism according to FIGS. 3 and 4, showing the positioning of the piston of the mechanism with no flow of displacement fluid, this position corresponding to a position of the bars of FIG. nuclear control in a shutdown configuration of the nuclear reactor;
- FIG. 5C corresponds to FIG. 5B and furthermore shows the piston locking means of the hydraulic displacement mechanism, in its insertion position wound around the piston which locks the position of the nuclear control rods in a stop configuration nuclear reactor;
- FIG. 1 shows a nuclear reactor with an SMR type architecture, implementing a pressurized water technology as heat transfer medium.
- Such a reactor 1 comprises a reactor vessel 10 filled with water, called primary fluid, and inside which is present the reactor core 11.
- the fuel assemblies not shown are inserted into the core 11 while being maintained at the reactor. vertical from the bottom of the heart to an upper plate 12 called the output plate of the heart.
- a set of guides 13 is arranged while being held between the output plate of the core 12 and another plate above 14, called the guide holding plate.
- FIG. 3 shows in detail the relative arrangement of the hydraulic displacement mechanism 2 of the control rods in the nuclear reactor 1.
- the control bar guide assembly comprises guides in the form of tubes 18 fixed between the two respective holding plates 12, 14.
- a plurality of nuclear control rods 19 in the form of a single cluster can slide inside a tube 18 by actuation of the hydraulic displacement mechanism 2.
- the displacement fluid is advantageously the heat transfer fluid of the reactor and therefore in the illustrated example of SMR reactor, constituted by water.
- the mechanism 2 comprises two cylinders 20, 21 mounted coaxial, one of which forms a piston 20 adapted to move axially inside the other forming the fixed cylinder 21 by supplying a flow rate. the inside of the supply pipe 22 provided for this purpose.
- the piston 20 is secured to a cluster by means of a tip 23, preferably removable.
- the fixed cylinder 21 is fixedly mounted in a through opening 15 of the holding plate 14 of the clusters.
- This through opening 15 through which the piston 20 can slide thus forms a guide for moving a cluster of bars.
- Apertures 15A make it possible to let the heat transfer fluid from the heart to the steam generator.
- a seal 3 preferably metal with respect to the operating temperature, mounted inside the fixed cylinder 21 seals around the piston 20.
- the piston 20 comprises an alternation of projections 24 and recesses 25 on its outer periphery.
- the fixed cylinder 21 also comprises an alternation of projections 26 and recesses 27 on its inner periphery.
- the projections 26 and recesses 27 of the cylinder 21 are of complementary geometrical shapes with those 24, 25 of the piston define between them an annular space with a constriction within which the displacement fluid can flow with flow from the bottom to the top in order to move the piston 20 relative to the fixed cylinder 21.
- the projections 24 and recesses 25 of the piston 21 as well as the projections 26 and recesses 27 of the fixed cylinder 21 are made in the form of circumferential grooves 28, 29. More preferably, these grooves 28, 29 are of trapezoidal section.
- the reactor water is brought with a certain flow rate into the pipe 22 between the grooves 28 of the piston 20 and the grooves 29 of the fixed cylinder 21.
- the position of the piston 20 can be varied, and thus the operation of the reactor is controlled since the control rods 19 are more or less introduced over the height of the fuel assemblies within the core. .
- the hydraulic displacement mechanism 2 with the grooves 28, 29 respectively of the piston 20 and the cylinder 21, as illustrated, has the advantage of allowing a very stable and very precise displacement of the piston 20 and therefore at the end of the piloting of the nuclear reactor 20.
- the inventors have thought to introduce a new mechanical locking function of the movement of the piston 20 and therefore of the control rods 19 secured thereto.
- This new mechanical locking function makes it possible to respond to any unforeseen situation of reversal of the reactor during transport and / or handling which could lead to the undesired displacement of the nuclear control rods 19 from their position dropped by gravity within the core. reactor which corresponds to a stop of the latter.
- This mechanical locking of the piston 20 relative to the cylinder 21 is provided by a system 4 described below.
- the system 4 firstly comprises, in addition, a groove of semicircular section 40 formed on the outer periphery of the piston 20 and also a groove of semicircular section 41 formed on the inner periphery of the cylinder 21.
- the groove 40 of the piston 20 is in a position facing the groove 21 of the cylinder 21, forming a cavity 42 of substantially circular cross-section, when no flow is delivered to the displacement fluid of the piston 20 , and that the control rods 19 fell by gravity into a low abutment position in the core 11 allowing the stopping of nuclear reactions.
- the system 4 also comprises a locking means 43 consisting of an elongated flexible element 44 whose length is at least equal to the circumference of the groove 40 of the piston 20, and at least one spherical ball 45, 45.1, ... 45.i, 45.i + 1 attached to the flexible element 43.
- a plurality of spherical balls 45, 45.1, ... 45.i, 45.i + 1 are fixed on the elongated flexible element 20 by forming an open bead of beads. says beads rosary.
- the string of balls 44, 45 is thus introduced until it is wound inside the cavity formed between the groove 40 of the piston 20 and the groove 41 of the cylinder 21, as illustrated in FIG. 5C.
- the locking means 43 are dimensioned so that the distance between the first ball 45.1 and the penultimate ball 45i of the string considered in the direction of the winding is substantially equal to the circumference of the throat. 40 of the piston 20.
- the abutment between this first ball and the penultimate ball determines the effective lock to an operator or robot that handles the string of balls.
- This insertion length corresponding to an effective locking must always be identical and can be easily calibrated beforehand during manufacture in the factory.
- the inventors have calculated that the stroke difference of the bead ring 44, 45 in the pipe 20 could be of the order of 175 mm more (situation of the figure 5D) or less (situation of FIG. 5E) with respect to the actual effective locking stroke (situation of FIG. 5C).
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Abstract
Description
SYSTEME DE VERROUILLAGE MECANIQUE DU MECANISME MECHANICAL LOCKING SYSTEM OF THE MECHANISM
HYDRAULIQUE DE DEPLACEMENT DES BARRES DE CONTROLE D'UN HYDRAULICS FOR DISPLACING THE CONTROL BARS OF A
REACTEUR NUCLEAIRE, DE TYPE SMR NUCLEAR REACTOR, SMR TYPE
Domaine technique Technical area
La présente invention concerne un système de verrouillage mécanique du mécanisme hydraulique de déplacement des barres de contrôle d'un réacteur nucléaire. The present invention relates to a mechanical locking system of the hydraulic mechanism for moving the control rods of a nuclear reactor.
L'invention vise à assurer le verrouillage mécanique dans la position insérée des barres de contrôle dans les espaces entre assemblages combustibles, correspondant à l'arrêt de toute réaction nucléaire. The invention aims to ensure the mechanical locking in the inserted position of the control rods in the spaces between fuel assemblies, corresponding to the stopping of any nuclear reaction.
L'application principale visée par l'invention concerne les réacteurs nucléaires dits de petite ou moyenne puissance ou SMR en anglais (acronyme de « Small Modular Reactor »), qu'ils soient modulaires ou non. The main application targeted by the invention relates to so-called small or medium power nuclear reactors or SMR in English (acronym for "Small Modular Reactor"), whether modular or not.
De manière générale, bien que décrite en référence avec l'application principale, l'invention s'applique à tous les réacteurs nucléaires, notamment ceux de puissance supérieure aux réacteurs SMR, et ce quelle soit à la technologie (réacteurs à eau pressurisée (REP), à eau bouillante (REB), à neutrons rapides (RNR)), et le cycle combustible mis en œuvre. In general, although described with reference to the main application, the invention applies to all nuclear reactors, especially those with a higher power than SMR reactors, and that is to the technology (pressurized water reactors (PWRs). ), boiling water (REB), fast neutron (RNR), and the fuel cycle implemented.
Art antérieur Prior art
Les barres de commande ou contrôle dans un réacteur nucléaire sont constituées généralement par des tubes cylindriques contenant un ou des matériaux neutrophages, c'est-à-dire qui absorbe les neutrons avec sensiblement les mêmes dimensions que les crayons ou assemblages combustibles logés au sein du réacteur. Control or control rods in a nuclear reactor are generally constituted by cylindrical tubes containing one or more neutron-absorbing materials, that is to say which absorbs neutrons with substantially the same dimensions as the rods or fuel assemblies housed within the reactor. reactor.
Ces barres de contrôle ont ainsi pour fonction d'absorber des neutrons afin que le flux neutronique diminue, et donc que le nombre de fissions dans le cœur de réacteur diminue, ce qui entraîne une baisse de la puissance thermique du cœur. These control rods have the function of absorbing neutrons so that the neutron flux decreases, and thus the number of fissions in the reactor core decreases, which causes a decrease in the thermal power of the heart.
Le déplacement de ces barres, généralement vertical, par insertion ou retrait au sein des assemblages de crayons de combustible permet des changements rapides de puissance (réactivité du cœur) et même un arrêt du réacteur nucléaire en cas d'urgence. Dans la plupart des existants, plus particulièrement les réacteurs REP, l'insertion des barres de commande se fait du haut vers le bas tandis que dans d'autres, notamment dans les réacteurs REB, elle réalisée de bas vers le haut pour des raisons d'interférence mécanique entre composants. L'intégration des barres de contrôle et de leur mécanisme de déplacement au sein du cœur d'un réacteur nucléaire nécessite de fait une comptabilité avec le caloporteur du circuit primaire du réacteur. The displacement of these bars, generally vertical, by insertion or withdrawal within the assemblies of fuel rods allows rapid power changes (reactivity of the core) and even a nuclear reactor shutdown in case of emergency. In most of the existing ones, more particularly the PWR reactors, the insertion of the control rods is from the top to the bottom while in others, in particular in the REB reactors, it is carried out from bottom to top for reasons of mechanical interference between components. The integration of the control rods and their mechanism of displacement within the heart of a nuclear reactor requires in fact an accounting with the coolant of the primary circuit of the reactor.
Il est déjà connu de pouvoir mettre en œuvre un mécanisme hydraulique de déplacement des barres de contrôle, qui a l'avantage d'être compatible avec le caloporteur en particulier avec de l'eau d'un réacteur nucléaire et d'éviter des systèmes de déplacement mécaniques et/ou électromagnétiques. Ainsi, c'est la circulation maîtrisée d'un flux de caloporteur, en particulier l'eau, dans le mécanisme qui permet le déplacement de toutes les grappes de commande du réacteur, c'est-à-dire des barres de contrôle nucléaire et des barres d'arrêt d'urgence. Par la suite et dans l'ensemble de la demande, on entend par « barres de contrôle », l'ensemble des barres qui pilotent les réactions nucléaires y compris celles uniquement destinés à l'arrêt d'urgence des réactions. It is already known to be able to implement a hydraulic mechanism for moving the control rods, which has the advantage of being compatible with the coolant, in particular with the water of a nuclear reactor, and to avoid mechanical and / or electromagnetic displacement. Thus, it is the controlled circulation of a coolant flow, in particular water, in the mechanism that allows the displacement of all the control clusters of the reactor, that is to say nuclear control rods and emergency stop bars. Subsequently and throughout the application, the term "control rods", the set of bars that drive the nuclear reactions including those only intended for emergency stop reactions.
Le brevet US 5276719 de la société SIEMENS propose ainsi un tel mécanisme hydraulique qui permet un contrôle stable et précis de la course de déplacement des barres de contrôle nucléaire. Ce mécanisme comprend essentiellement deux cylindres montés coaxiaux, dont l'un forme un piston adapté à se déplacer axialement à l'intérieur de l'autre formant le cylindre fixe. Le piston est réalisé avec une alternance de saillies et de creux sur sa périphérie extérieure tandis que le cylindre comprend une alternance de saillies et de creux sur sa périphérie intérieure, les saillies et creux du cylindre étant de formes géométriques complémentaires avec celles du piston et définissent entre eux un espace annulaire avec étranglement à l'intérieur duquel le fluide de déplacement, qui est l'eau du circuit primaire, peut circuler. L'étranglement ainsi défini permet de déplacer de manière stable et précise les barres de contrôle car le fluide de déplacement peut circuler dans un sens ou l'autre en déplaçant le piston par petits incréments. En cas d'arrêt d'urgence requis, le flux de fluide à l'intérieur du mécanisme est interrompu, ce qui provoque la translation vers le bas du piston et donc ces barres de contrôle qui peuvent tomber par gravité dans le réacteur, c'est-à-dire sur toute la hauteur des assemblages combustibles. La réaction nucléaire en chaîne est alors également interrompue. The US Pat. No. 5,277,619 of the company SIEMENS thus proposes such a hydraulic mechanism which allows a stable and precise control of the displacement stroke of the nuclear control rods. This mechanism essentially comprises two cylinders mounted coaxial, one of which forms a piston adapted to move axially inside the other forming the fixed cylinder. The piston is made with an alternation of projections and depressions on its outer periphery while the cylinder comprises an alternation of projections and depressions on its inner periphery, the projections and hollow of the cylinder being of complementary geometric shapes with those of the piston and define between them an annular space with a constriction inside which the displacement fluid, which is the water of the primary circuit, can circulate. The constriction thus defined makes it possible to move the control rods in a stable and precise manner because the displacement fluid can flow in one direction or the other by displacing the piston in small increments. In case of emergency stop required, the flow of fluid inside the mechanism is interrupted, which causes the downward translation of the piston and therefore these control rods which can fall by gravity in the reactor, that is to say over the entire height of the fuel assemblies. The nuclear chain reaction is then also interrupted.
II existe des réacteurs nucléaires de type SMR déjà en service dans le monde entier. De nombreux projets de SMR sont également en cours de développement, notamment aux Etats-Unis, en Russie et en France. Selon la définition officielle donnée par l'Agence Internationale de l'Energie Atomique, il s'agit de réacteurs nucléaires dont la puissance est inférieure à 300 Mégawatts électriques (MWé). There are SMR type nuclear reactors already in operation around the world. Many SMR projects are also under development, notably in the United States, Russia and France. According to the official definition given by the International Atomic Energy Agency, these are nuclear reactors whose power is less than 300 Megawatts electric (MWé).
Ils sont conçus pour être fabriqués en usine sous la forme de modules, leur aspect modulaire devant permettre de les rendre transportable afin d'être installés sur site, notamment en mer comme envisagé dans certains projets. They are designed to be manufactured in the factory in the form of modules, their modular appearance to make them transportable to be installed on site, especially at sea as envisaged in some projects.
Ces réacteurs SMR peuvent être construits sous la forme d'une unité isolée ou en modules assemblés par la suite pour constituer une centrale de grande puissance dite multi-modules. These SMR reactors can be constructed as an isolated unit or in modules subsequently assembled to form a so-called multi-module high power plant.
Les inventeurs ont identifié un problème susceptible de se rencontrer pour ces réacteurs SMR, dont certains peuvent être transportés et/ou manutentionnés avec leur combustible. On peut citer ici le projet connu sous la dénomination « Flexblue » au nom de la société DCNS qui prévoit de tels réacteurs SMR. The inventors have identified a problem likely to be encountered for these SMR reactors, some of which can be transported and / or handled with their fuel. We can mention here the project known under the name "Flexblue" on behalf of the company DCNS which provides for such SMR reactors.
Lors du transport et/ou la manutention d'un réacteur SMR entier avec son combustible, un incident pourrait provoquer le renversement du réacteur, et par là, le désengagement des barres de contrôle de leur position insérée complètement dans le cœur dans les espaces entre assemblages combustibles, c'est-à-dire d'arrêt de toute réaction nucléaire. Cela aurait comme conséquence de pouvoir réactiver la réaction nucléaire, qui serait de ce fait incontrôlée. When transporting and / or handling an entire SMR reactor with its fuel, an incident could cause the reactor to overturn, and thereby disengage the control rods from their fully inserted position in the core in the spaces between assemblies fuels, that is, stopping any nuclear reaction. This would result in reactivating the nuclear reaction, which would be uncontrolled.
Un verrouillage mécanique de ces barres de contrôle apparaît dès lors obligatoire. A mechanical lock of these control bars therefore appears obligatory.
Il existe donc un besoin d'améliorer les réacteurs nucléaires de type SMR, notamment afin de garantir un verrouillage mécanique des barres de contrôle nucléaire lors du transport et/ou la manutention de ces réacteurs en vue d'éviter tout désengagement desdites barres. There is therefore a need to improve SMR type nuclear reactors, in particular to ensure mechanical locking of the nuclear control rods during transport and / or handling of these reactors in order to avoid any disengagement of said bars.
Le but de l'invention est donc de répondre au moins partiellement à ce besoin. Exposé de l'invention The object of the invention is therefore to at least partially meet this need. Presentation of the invention
Pour ce faire, l'invention a pour objet un réacteur nucléaire, en particulier un réacteur SMR, comprenant : To do this, the subject of the invention is a nuclear reactor, in particular a SMR reactor, comprising:
- des barres de contrôle nucléaire réunies entre elles sous forme de grappe(s); - une plaque de maintien, fixée à l'intérieur de la cuve du réacteur, dans laquelle est réalisée au moins une ouverture traversante formant un guide de déplacement d'une grappe; - nuclear control rods joined together in the form of cluster (s); - A holding plate, fixed inside the reactor vessel, in which is formed at least one through opening forming a movement guide of a cluster;
- au moins un mécanisme hydraulique de déplacement d'au moins une grappe comprenant deux cylindres montés coaxiaux, dont l'un forme un piston solidaire de la grappe et adapté à se déplacer axialement à l'intérieur de l'autre formant le cylindre fixe, le piston comprenant une alternance de saillies et de creux sur sa périphérie extérieure tandis que le cylindre comprend une alternance de saillies et de creux sur sa périphérie intérieure, les saillies et creux du cylindre étant de formes géométriques complémentaires avec celles du piston en définissent entre eux un espace annulaire avec étranglement à l'intérieur duquel un fluide de déplacement peut circuler afin de déplacer le piston relativement au cylindre fixe; le piston comprenant en outre sur sa périphérie extérieure une gorge de section semi-circulaire; le cylindre comprenant en outre sur sa périphérie intérieure une gorge de section semi-circulaire ; la gorge du piston étant destinée à être dans une position en regard de celle du cylindre lorsque les barres de contrôle sont dans leur position permettant l'arrêt des réactions nucléaires ; at least one hydraulic mechanism for displacing at least one cluster comprising two cylinders mounted coaxially, one of which forms a piston secured to the cluster and adapted to move axially inside the other forming the fixed cylinder, the piston comprising an alternation of projections and depressions on its outer periphery while the cylinder comprises an alternation of projections and recesses on its inner periphery, the projections and hollow of the cylinder being of complementary geometric shapes with those of the piston define between them an annular space with a constriction within which a displacement fluid can flow in order to move the piston relative to the fixed cylinder; the piston further comprising on its outer periphery a groove of semicircular section; the cylinder further comprising on its inner periphery a groove of semi-circular section; the groove of the piston being intended to be in a position opposite that of the cylinder when the control rods are in their position to stop the nuclear reactions;
- un moyen de verrouillage mécanique du piston par rapport au cylindre, comprenant un élément flexible allongé, dont la longueur est au moins égale à la circonférence de la gorge du piston, et au moins une bille sphérique fixée sur l'élément flexible ; mechanical locking means of the piston with respect to the cylinder, comprising an elongated flexible element whose length is at least equal to the circumference of the piston groove, and at least one spherical ball fixed on the flexible element;
- des moyens de déplacement du moyen de verrouillage mécanique pour enrouler l'élément flexible avec sa bille, à l'intérieur de la cavité formée entre la gorge du piston et celle du cylindre et par là, le maintien des barres de contrôle dans leur position d'arrêt des réactions nucléaires. means for moving the mechanical locking means to wind the flexible element with its ball, inside the cavity formed between the groove of the piston and that of the cylinder and thereby holding the control rods in their position stopping nuclear reactions.
De préférence, dans leur position d'arrêt des réactions nucléaires, les barres de contrôle sont dans une position basse obtenue par retombée par gravité. Preferably, in their stop position of the nuclear reactions, the control rods are in a low position obtained by fallout by gravity.
Selon un mode de réalisation avantageux, une pluralité de billes sphériques sont fixées sur l'élément flexible allongé en formant un cordon de billes ouvert, que l'on peut aussi désigner comme étant un chapelet de billes. De préférence, ces billes sont régulièrement espacées l'une de l'autre le long du chapelet. De préférence encore, la distance entre la première bille et l'avant dernière du chapelet, considérée dans le sens de l'enroulement, est sensiblement égale à la circonférence de la gorge du piston de sorte que la mise en butée entre cette première bille et l'avant dernière bille détermine le verrouillage effectif. According to an advantageous embodiment, a plurality of spherical balls are fixed on the elongated flexible element by forming an open bead of beads, which may also be designated as being a string of beads. Preferably, these balls are regularly spaced apart from each other along the string. More preferably, the distance between the first ball and the second to last of the string, considered in the direction of the winding, is substantially equal to the circumference of the groove of the piston so that the abutment between this first ball and the penultimate ball determines the effective lock.
Un avantage important à réaliser le moyen de verrouillage sous la forme d'un cordon de billes est qu'il peut permettre de déterminer aisément de manière mécanique un mauvais positionnement initial des barres de contrôle, c'est-à-dire ne correspondant pas à une position d'arrêt des réactions nucléaires. Ainsi, une mauvaise position des barres de contrôle peut se traduire par une insertion d'une longueur trop importante du cordon ou par l'impossibilité d'introduction du collier entre le piston et le cylindre. An important advantage to realize the locking means in the form of a bead of beads is that it can allow to easily determine mechanically a bad initial positioning of the control rods, that is to say does not correspond to a stopping position of the nuclear reactions. Thus, a bad position of the control rods can result in insertion of too much length of the cord or in the impossibility of introducing the collar between the piston and the cylinder.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, la tuyauterie d'amenée du fluide de déplacement qui débouche entre le piston et le cylindre fixe constitue celle d'amenée de l'élément flexible. According to another advantageous embodiment, the supply piping of the displacement fluid which opens between the piston and the fixed cylinder is that of supply of the flexible element.
Autrement dit, l'invention consiste à définir un élément flexible de verrouillage mécanique du piston de déplacement des barres de contrôle nucléaire, par blocage dudit piston relativement à son cylindre fixe au moyen d'une bille sphérique supportée par l'élément flexible introduit au préalable. In other words, the invention consists in defining a flexible mechanical locking element of the displacement piston of the nuclear control rods, by locking said piston relative to its fixed cylinder by means of a spherical ball supported by the flexible element introduced beforehand. .
L'élément flexible est avantageusement introduit à la manière d'un endoscope, par la tuyauterie de circulation du fluide de déplacement, ce qui a pour avantage considérable de ne pas avoir de tuyauterie spécifique à réaliser. En outre, lors de l'introduction de l'élément flexible pour qu'il soit amendé dans sa configuration de verrouillage, on peut maintenir à l'intérieur de la tuyauterie le fluide de déplacement sans débit. Le fluide de déplacement est avantageusement le caloporteur du réacteur, notamment de l'eau dans le cas d'un réacteur à eau pressurisée. The flexible element is advantageously introduced in the manner of an endoscope, by the circulation piping of the displacement fluid, which has the considerable advantage of not having specific piping to achieve. In addition, when introducing the flexible element so that it is modified in its locking configuration, it is possible to maintain inside the piping the displacement fluid without flow. The displacement fluid is advantageously the coolant of the reactor, especially water in the case of a pressurized water reactor.
Ainsi, l'élément flexible de verrouillage selon l'invention peut être aisément amené depuis l'extérieur de la cuve de réacteur à l'intérieur de la tuyauterie du circuit de déplacement hydraulique. Thus, the flexible locking element according to the invention can easily be brought from outside the reactor vessel into the pipe of the hydraulic displacement circuit.
Lorsqu'on dimensionne l'élément flexible allongé et la ou les billes de verrouillage supportée(s) par l'élément flexible, on veille bien entendu à ce qu'un jeu suffisant soit défini entre le diamètre extérieur des billes et celui intérieur de la tuyauterie. On permet ainsi au fluide de déplacement d'être chassé par l'élément flexible lors de sa progression dans la tuyauterie. When dimensioning the elongated flexible element and the locking ball or balls supported by the flexible element, it is of course ensured that a sufficient clearance is defined between the outer diameter of the balls and the inside diameter of the piping. The displacement fluid is thus allowed to be expelled by the flexible element during its progression in the pipework.
Il va de soi que l'on veille également à ce que la flexibilité de l'élément avec la ou les billes qui y sont fïxée(s) soit suffisante pour que la progression dans la tuyauterie se fasse sans difficulté, c'est-à-dire sans coincement mécanique, et ce en tenant compte du dimensionnement et de la forme de la tuyauterie. It goes without saying that it is also ensured that the flexibility of the element with the ball (s) therein is sufficient for the progression in the pipework to take place. do without difficulty, that is to say without mechanical jamming, and taking into account the dimensioning and shape of the pipe.
Enfin, compte-tenu des efforts de cisaillement relativement importants auxquels peut être soumis l'élément flexible dans sa configuration de verrouillage du fait du poids du piston et de la ou des grappes supportant des barres de contrôle, on veille à ce que l'élément flexible de verrouillage soit résistant à ces efforts de cisaillement Finally, given the relatively large shear forces that can be subjected to the flexible element in its locking configuration due to the weight of the piston and the cluster or bars supporting control rods, it is ensured that the element locking hose is resistant to these shear forces
Ainsi, grâce à l'invention, on assure de manière efficace et simple, une fonction mécanique de verrouillage des barres de contrôles dans leur position d'arrêt des réactions nucléaires. Thus, by virtue of the invention, a mechanical function of locking the control rods in their position of stopping the nuclear reactions is efficiently and easily provided.
Par- là, on peut garantir la sûreté de transport et/ou de manutention d'un réacteur nucléaire avec son cœur (éléments combustibles) selon l'invention, en particulier un réacteur SMR, à commande hydraulique des barres de contrôle nucléaire, même en cas de renversement du réacteur. In this way, it is possible to guarantee the safety of transport and / or handling of a nuclear reactor with its core (fuel elements) according to the invention, in particular a SMR reactor, with hydraulic control of the nuclear control rods, even in reversal of the reactor.
Description détaillée detailed description
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d'exemples de mise en œuvre de l'invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes parmi lesquelles : Other advantages and characteristics of the invention will emerge more clearly from a reading of the detailed description of exemplary embodiments of the invention, given for illustrative and nonlimiting purposes, with reference to the following figures among which:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un réacteur nucléaire SMR selon l'invention mettant en œuvre une technologie à eau pressurisée (REP); - Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a nuclear reactor SMR according to the invention implementing a pressurized water technology (PWR);
- la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une partie du réacteur selon la figure 1 dans laquelle le système de verrouillage de l'invention est destiné à être mis en œuvre; - Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view of a portion of the reactor according to Figure 1 wherein the locking system of the invention is intended to be implemented;
- la figure 3 est une vue schématique de détail de la figure 2 montrant le mécanisme de déplacement hydraulique des barres de contrôle du réacteur nucléaire selon l'invention ; FIG. 3 is a diagrammatic view of FIG. 2 showing the hydraulic displacement mechanism of the control rods of the nuclear reactor according to the invention;
- la figure 4 est également une vue schématique de détail du mécanisme de déplacement hydraulique selon la figure 3 montrant l'agencement relatif du piston à l'intérieur du cylindre fixe ; FIG. 4 is also a schematic view of the detail of the hydraulic displacement mechanism according to FIG. 3 showing the relative arrangement of the piston inside the fixed cylinder;
- la figure 5 A est une vue schématique de détail en coupe montrant le fonctionnement du mécanisme de déplacement hydraulique selon les figures 3 et 4, dans une configuration de pilotage de fonctionnement du réacteur nucléaire ; - la figure 5B est une vue schématique de détail en coupe montrant le fonctionnement du mécanisme de déplacement hydraulique selon les figures 3 et 4, montrant le positionnement du piston du mécanisme sans débit de fluide de déplacement, cette position correspondant à une position des barres de contrôle nucléaire dans une configuration d'arrêt du réacteur nucléaire; FIG. 5A is a diagrammatic sectional detail view showing the operation of the hydraulic displacement mechanism according to FIGS. 3 and 4, in an operating control configuration of the nuclear reactor; FIG. 5B is a diagrammatic sectional detail view showing the operation of the hydraulic displacement mechanism according to FIGS. 3 and 4, showing the positioning of the piston of the mechanism with no flow of displacement fluid, this position corresponding to a position of the bars of FIG. nuclear control in a shutdown configuration of the nuclear reactor;
- la figure 5C correspond à la figure 5B et montre en outre le moyen de verrouillage du piston du mécanisme de déplacement hydraulique, dans sa position d'insertion enroulée autour du piston qui verrouille la position des barres de contrôle nucléaire dans une configuration d'arrêt du réacteur nucléaire ; FIG. 5C corresponds to FIG. 5B and furthermore shows the piston locking means of the hydraulic displacement mechanism, in its insertion position wound around the piston which locks the position of the nuclear control rods in a stop configuration nuclear reactor;
- les figures 5D et 5E montrent des situations de mauvais positionnement du piston avec respectivement une trop grande longueur du moyen de verrouillage insérée ou au contraire une impossibilité d'insertion de ce dernier. - Figures 5D and 5E show situations of poor positioning of the piston with respectively too great length of the inserted locking means or on the contrary an impossibility of insertion of the latter.
Dans l'ensemble de la présente demande, les termes « vertical », « inférieur », « supérieur », « bas », « haut », « dessous » et « dessus » sont à comprendre par référence par rapport à une cuve d'un réacteur nucléaire selon l'invention telle qu'elle est agencée en configuration verticale de fonctionnement. Ainsi, dans une configuration de fonctionnement, la partie supérieure de la cuve d'un réacteur est celle située au-dessus du cœur. Throughout the present application, the terms "vertical", "lower", "upper", "lower", "high", "below" and "above" are to be understood by reference with respect to a tank of a nuclear reactor according to the invention as it is arranged in vertical configuration of operation. Thus, in an operating configuration, the upper portion of the reactor vessel is that located above the core.
Il va de soi que seule une partie des composants d'un réacteur nucléaire de type SMR est illustrée schématiquement sur les figures afin d'expliquer l'invention. It goes without saying that only a portion of the components of a SMR type nuclear reactor is schematically illustrated in the figures to explain the invention.
On a représenté en figure 1, un réacteur nucléaire avec une architecture de type SMR, mettant en œuvre une technologie à eau pressurisée en tant que caloporteur. FIG. 1 shows a nuclear reactor with an SMR type architecture, implementing a pressurized water technology as heat transfer medium.
Un tel réacteur 1 comporte une cuve 10 de réacteur remplie d'eau, dit fluide primaire, et à l'intérieur de laquelle est présent le cœur de réacteur 11. Les assemblages combustibles non représentés sont inséré dans le cœur 11 en étant maintenus à la verticale depuis le bas du cœur jusqu'à une plaque supérieure 12 dite plaque de sortie du cœur. Such a reactor 1 comprises a reactor vessel 10 filled with water, called primary fluid, and inside which is present the reactor core 11. The fuel assemblies not shown are inserted into the core 11 while being maintained at the reactor. vertical from the bottom of the heart to an upper plate 12 called the output plate of the heart.
Comme illustré schématiquement en figures 1 et 2, un ensemble de guides 13 est agencé en étant maintenu entre la plaque de sortie du cœur 12 et une autre plaque au- dessus 14, dite plaque de maintien des guides. As diagrammatically illustrated in FIGS. 1 and 2, a set of guides 13 is arranged while being held between the output plate of the core 12 and another plate above 14, called the guide holding plate.
Au-dessus de cette plaque 14 de maintien des guides 13 est (sont) agencé(s) un ou plusieurs mécanismes 2 de déplacement hydraulique des barres de contrôle nucléaire. Enfin au-dessus de cet espace de logement du ou des mécanismes de déplacement hydraulique 2 est agencé un dispositif de pressurisation d'eau 17, séparé du bas du réacteur 1 par une plaque de séparation 16 prévue à cet effet. Above this plate 14 holding the guides 13 is (are) arranged (s) one or more mechanisms 2 hydraulic displacement of the nuclear control rods. Finally above this housing space of the hydraulic displacement mechanism or mechanisms 2 is arranged a water pressurization device 17, separated from the bottom of the reactor 1 by a separating plate 16 provided for this purpose.
La figure 3 montre en détail l'agencement relatif du mécanisme de déplacement hydraulique 2 des barres de contrôle dans le réacteur nucléaire 1. Ainsi, on peut voir sur cette figure que l'ensemble de guide des barres de contrôle comprend des guides sous forme de tubes 18 fixés entre les deux plaques de maintien respectives 12, 14. FIG. 3 shows in detail the relative arrangement of the hydraulic displacement mechanism 2 of the control rods in the nuclear reactor 1. Thus, it can be seen in this figure that the control bar guide assembly comprises guides in the form of tubes 18 fixed between the two respective holding plates 12, 14.
Une pluralité de barres de contrôle nucléaire 19 sous la forme d'une même grappe peut coulisser à l'intérieur d'une tube 18 par actionnement du mécanisme de déplacement hydraulique 2. Le fluide de déplacement est avantageusement le fluide caloporteur du réacteur et donc dans l'exemple illustré de réacteur SMR, constitué par l'eau. A plurality of nuclear control rods 19 in the form of a single cluster can slide inside a tube 18 by actuation of the hydraulic displacement mechanism 2. The displacement fluid is advantageously the heat transfer fluid of the reactor and therefore in the illustrated example of SMR reactor, constituted by water.
Plus précisément, le mécanisme 2 comprend deux cylindres 20, 21 montés coaxiaux, dont l'un forme un piston 20 adapté à se déplacer axialement à l'intérieur de l'autre formant le cylindre fixe 21 par l'alimentation d'un débit à l'intérieur de la tuyauterie d'alimentation 22 prévue à cet effet. More specifically, the mechanism 2 comprises two cylinders 20, 21 mounted coaxial, one of which forms a piston 20 adapted to move axially inside the other forming the fixed cylinder 21 by supplying a flow rate. the inside of the supply pipe 22 provided for this purpose.
Le piston 20 est solidaire d'une grappe par le biais d'un embout 23, de préférence démontable. Le cylindre fixe 21 est monté fixe dans une ouverture traversante 15 de la plaque de maintien 14 des grappes. The piston 20 is secured to a cluster by means of a tip 23, preferably removable. The fixed cylinder 21 is fixedly mounted in a through opening 15 of the holding plate 14 of the clusters.
Cette ouverture traversante 15 à travers laquelle le piston 20 peut coulisser forme ainsi un guide de déplacement d'une grappe de barres. This through opening 15 through which the piston 20 can slide thus forms a guide for moving a cluster of bars.
Des ouvertures 15A permettent de laisser passer le fluide caloporteur du cœur vers le générateur de vapeur. Apertures 15A make it possible to let the heat transfer fluid from the heart to the steam generator.
Comme montré aux figures 5A à 5E, un joint 3, de préférence métallique par rapport à la température de fonctionnement, monté à l'intérieur du cylindre fixe 21 assure l'étanchéité autour du piston 20. As shown in FIGS. 5A to 5E, a seal 3, preferably metal with respect to the operating temperature, mounted inside the fixed cylinder 21 seals around the piston 20.
En figure 4, on a détaillé la réalisation du piston 20 et du cylindre fixe 21 dans lequel le piston 20 peut coulisser sous l'effet d'un fluide de déplacement qui circule avec un certain débit entre eux. In Figure 4, the embodiment of the piston 20 and the fixed cylinder 21 in which the piston 20 is slidable under the effect of a displacement fluid which circulates with a certain flow rate between them.
Le piston 20 comprend une alternance de saillies 24 et de creux 25 sur sa périphérie extérieure. Le cylindre fixe 21 comprend également une alternance de saillies 26 et de creux 27 sur sa périphérie intérieure. The piston 20 comprises an alternation of projections 24 and recesses 25 on its outer periphery. The fixed cylinder 21 also comprises an alternation of projections 26 and recesses 27 on its inner periphery.
Les saillies 26 et creux 27 du cylindre 21 sont de formes géométriques complémentaires avec celles 24, 25 du piston en définissent entre eux un espace annulaire avec étranglement à l'intérieur duquel le fluide de déplacement peut circuler avec débit du bas vers le haut afin de déplacer le piston 20 relativement au cylindre fixe 21. The projections 26 and recesses 27 of the cylinder 21 are of complementary geometrical shapes with those 24, 25 of the piston define between them an annular space with a constriction within which the displacement fluid can flow with flow from the bottom to the top in order to move the piston 20 relative to the fixed cylinder 21.
De préférence, comme dans le mode illustré, les saillies 24 et creux 25 du piston 21 ainsi que les saillies 26 et creux 27 du cylindre fixe 21 sont réalisés sous la forme de cannelures circonférentielles 28, 29. De préférence encore, ces cannelures 28, 29 sont de section trapézoïdale. Preferably, as in the illustrated embodiment, the projections 24 and recesses 25 of the piston 21 as well as the projections 26 and recesses 27 of the fixed cylinder 21 are made in the form of circumferential grooves 28, 29. More preferably, these grooves 28, 29 are of trapezoidal section.
Comme symbolisé au moyen des flèches en figure 5 A, l'eau du réacteur est amenée avec un certain débit dans la tuyauterie 22 entre les cannelures 28 du piston 20 et les cannelures 29 du cylindre fixe 21. As symbolized by means of the arrows in FIG. 5A, the reactor water is brought with a certain flow rate into the pipe 22 between the grooves 28 of the piston 20 and the grooves 29 of the fixed cylinder 21.
En fonction du débit introduit, on peut maintenir à l'équilibre dans une certaine position, c'est-à-dire à une certaine hauteur, le piston 20 et donc les barres de contrôle 19 solidaires du piston 20. Depending on the flow introduced, it is possible to maintain at equilibrium in a certain position, that is to say at a certain height, the piston 20 and thus the control rods 19 integral with the piston 20.
En faisant varier le débit d'eau introduit, on peut faire varier la position du piston 20, et donc on pilote le fonctionnement du réacteur puisque les barres de contrôle 19 sont plus ou moins introduites sur la hauteur des assemblages combustibles au sein du cœur 10. By varying the flow rate of water introduced, the position of the piston 20 can be varied, and thus the operation of the reactor is controlled since the control rods 19 are more or less introduced over the height of the fuel assemblies within the core. .
Le mécanisme de déplacement hydraulique 2 avec les cannelures 28, 29 respectivement du piston 20 et du cylindre 21, telles qu'illustrées, a pour avantage de permettre un déplacement très stable et très précis du piston 20 et donc au final du pilotage du réacteur nucléaire 20. The hydraulic displacement mechanism 2 with the grooves 28, 29 respectively of the piston 20 and the cylinder 21, as illustrated, has the advantage of allowing a very stable and very precise displacement of the piston 20 and therefore at the end of the piloting of the nuclear reactor 20.
Les inventeurs ont pensé à introduire une fonction nouvelle de verrouillage mécanique du déplacement du piston 20 et donc des barres de contrôle 19 solidaires de celui-ci. The inventors have thought to introduce a new mechanical locking function of the movement of the piston 20 and therefore of the control rods 19 secured thereto.
Cette nouvelle fonction de verrouillage mécanique permet de répondre à toute situation non prévue de renversement du réacteur en cours de transport et/ou de manutention qui pourrait conduire au déplacement non souhaité des barres de contrôle nucléaire 19 depuis leur position retombée par gravité au sein du cœur de réacteur qui correspond à un arrêt de ce dernier. Ce verrouillage mécanique du piston 20 par rapport au cylindre 21 est assuré par un système 4 décrit ci-après. This new mechanical locking function makes it possible to respond to any unforeseen situation of reversal of the reactor during transport and / or handling which could lead to the undesired displacement of the nuclear control rods 19 from their position dropped by gravity within the core. reactor which corresponds to a stop of the latter. This mechanical locking of the piston 20 relative to the cylinder 21 is provided by a system 4 described below.
Le système 4 comprend tout d'abord en outre une gorge de section semi- circulaire 40 réalisé sur la périphérie extérieure du piston 20 et également une gorge de section semi-circulaire 41 réalisée sur la périphérie intérieure du cylindre 21. The system 4 firstly comprises, in addition, a groove of semicircular section 40 formed on the outer periphery of the piston 20 and also a groove of semicircular section 41 formed on the inner periphery of the cylinder 21.
Comme illustré en figure 5B, la gorge 40 du piston 20 est dans une position en regard de la gorge 21 du cylindre 21 en formant une cavité 42 de section sensiblement circulaire, lorsqu'aucun débit n'est délivré au fluide de déplacement du piston 20, et que les barres de contrôle 19 sont tombées par gravité dans une position de butée basse dans le cœur 11 permettant l'arrêt des réactions nucléaires. As illustrated in FIG. 5B, the groove 40 of the piston 20 is in a position facing the groove 21 of the cylinder 21, forming a cavity 42 of substantially circular cross-section, when no flow is delivered to the displacement fluid of the piston 20 , and that the control rods 19 fell by gravity into a low abutment position in the core 11 allowing the stopping of nuclear reactions.
Le système 4 comprend également un moyen de verrouillage 43 constitué d'un élément flexible allongé 44, dont la longueur est au moins égale à la circonférence de la gorge 40 du piston 20, et au moins une bille sphérique 45, 45.1, ...45.i, 45.Ï+1 fixée sur l'élément flexible 43. The system 4 also comprises a locking means 43 consisting of an elongated flexible element 44 whose length is at least equal to the circumference of the groove 40 of the piston 20, and at least one spherical ball 45, 45.1, ... 45.i, 45.i + 1 attached to the flexible element 43.
Selon un mode de réalisation avantageux, comme illustré en figure 5C, une pluralité de billes sphériques 45, 45.1, ...45.i, 45.Ï+1 sont fixées sur l'élément flexible allongé 20 en formant un cordon de billes ouvert, dit chapelet de billes. According to an advantageous embodiment, as illustrated in FIG. 5C, a plurality of spherical balls 45, 45.1, ... 45.i, 45.i + 1 are fixed on the elongated flexible element 20 by forming an open bead of beads. says beads rosary.
Lorsque les gorges 40 du piston 20 et la gorge 41 du cylindre 21 sont dans leur position de coïncidence en regard l'une de l'autre comme montré en figure 5B, le chapelet de billes 44, 45 peut être introduit mécaniquement par la tuyauterie 22 qui reste sous eau mais sans débit. When the grooves 40 of the piston 20 and the groove 41 of the cylinder 21 are in their coinciding position facing each other as shown in FIG. 5B, the string of balls 44, 45 can be introduced mechanically through the pipe 22 which stays under water but without flow.
Le chapelet de billes 44, 45 est ainsi introduit jusqu'à être enroulé à l'intérieur de la cavité formée entre la gorge 40 du piston 20 et la gorge 41 du cylindre 21, comme illustré en figure 5C. The string of balls 44, 45 is thus introduced until it is wound inside the cavity formed between the groove 40 of the piston 20 and the groove 41 of the cylinder 21, as illustrated in FIG. 5C.
Dans cette configuration, le maintien des barres de contrôle dans leur position d'arrêt des réactions nucléaires est garanti. In this configuration, the maintenance of the control rods in their position of stopping nuclear reactions is guaranteed.
Comme illustré en figure 5C, on dimensionne le moyen de verrouillage 43 de sorte que la distance entre la première bille 45.1 et l'avant dernière bille 45i du chapelet considérée dans le sens de l'enroulement, est sensiblement égale à la circonférence de la gorge 40 du piston 20. As illustrated in FIG. 5C, the locking means 43 are dimensioned so that the distance between the first ball 45.1 and the penultimate ball 45i of the string considered in the direction of the winding is substantially equal to the circumference of the throat. 40 of the piston 20.
Ainsi, la mise en butée entre cette première bille et l'avant dernière bille détermine le verrouillage effectif à un opérateur ou un robot qui manipule le chapelet de billes. Cette longueur d'insertion correspondant à un verrouillage effectif doit être toujours identique et peut être facilement calibré au préalable lors de la fabrication en usine. Thus, the abutment between this first ball and the penultimate ball determines the effective lock to an operator or robot that handles the string of balls. This insertion length corresponding to an effective locking must always be identical and can be easily calibrated beforehand during manufacture in the factory.
Comme illustré en figure 5D, en cas de positionnement préalable trop haut des barres de contrôle 19 et donc du piston 20, c'est-à-dire si ces éléments ne sont pas descendus suffisamment, alors le non verrouillage est détecté car la course d'enroulement du chapelet de billes 44, 45 est trop longue. As illustrated in FIG. 5D, if the control rods 19 and therefore the piston 20 are positioned too high up beforehand, that is to say if these elements have not descended sufficiently, then the non-locking is detected because the winding of the ball chain 44, 45 is too long.
Cela se traduit donc par une course du chapelet de billes 44, 45 dans la tuyauterie 22 supérieure à celle prévue pour le verrouillage effectif. This therefore results in a stroke of the ball chain 44, 45 in the pipe 22 greater than that provided for the effective locking.
Comme illustré en figure 5E, en cas de positionnement préalable incomplet des barres de contrôle 19 et donc du piston 20, alors le non verrouillage est détecté car l'insertion du chapelet de billes 44, 45 est tout simplement impossible dans la cavité entre gorges 40 de piston 20 et gorge 41 de cylindre 21. As illustrated in FIG. 5E, in the event of incomplete preliminary positioning of the control rods 19 and thus of the piston 20, then the non-locking is detected because the insertion of the string of balls 44, 45 is simply impossible in the cavity between grooves 40 piston 20 and cylinder groove 41 21.
Cela se traduit donc par une course du chapelet de billes 44, 45 dans la tuyauterie 22 inférieure à celle prévue pour le verrouillage effectif. This therefore results in a stroke of the ball chain 44, 45 in the pipe 22 less than that provided for the effective locking.
Typiquement pour un diamètre de piston 20 de l'ordre de 50 mm, les inventeurs ont calculé que la différence de course du chapelet de billes 44, 45 dans la tuyauterie 20 pouvait être de l'ordre de 175mm en plus (situation de la figure 5D) ou en moins (situation de la figure 5E) par rapport à la course nominale de verrouillage effectif (situation de la figure 5C). Typically for a piston diameter 20 of the order of 50 mm, the inventors have calculated that the stroke difference of the bead ring 44, 45 in the pipe 20 could be of the order of 175 mm more (situation of the figure 5D) or less (situation of FIG. 5E) with respect to the actual effective locking stroke (situation of FIG. 5C).
Une valeur de différence de course de déplacement du chapelet de billes 44, 45 suffisante par rapport à la course nominale correspondant à un verrouillage effectif, permet d'éviter toute erreur de verrouillage. A difference value of the displacement stroke of the bead ring 44, 45 sufficient compared to the nominal stroke corresponding to an effective lock, makes it possible to avoid any locking error.
En plus de ce moyen de contrôle de verrouillage purement mécanique, on peut également contrôler le positionnement correct des barres de contrôle nucléaire 19 par des capteurs appropriés, tels que des capteurs ultrasons ou laser. In addition to this purely mechanical locking control means, it is also possible to control the correct positioning of the nuclear control rods 19 by appropriate sensors, such as ultrasonic or laser sensors.
D'autres applications que celle qui vient d'être décrite en référence avec un réacteur SMR à technologie à eau pressurisé REP peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention. Other applications than that which has just been described with reference to a PWR reactor with PWR pressurized water technology can be envisaged within the scope of the invention.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits ; on peut notamment combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées. D'autres variantes et améliorations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. The invention is not limited to the examples which have just been described; it is possible in particular to combine with one another characteristics of the illustrated examples within non-illustrated variants. Other variants and improvements may be envisaged without departing from the scope of the invention.
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3053517B1 (en) | 2018-07-27 |
| FR3053517A1 (en) | 2018-01-05 |
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