FR2968448A1 - Movable calorimetric cell for use in differential calorimeter to measure overheating of graphite sample or core of nuclear reactor, has calculating unit determining overheating in core from difference between temperature differences - Google Patents
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Abstract
Description
Cellule calorimétrique mobile pour mesure d'échauffement en coeur de réacteur nucléaire La présente invention concerne une cellule calorimétrique mobile pour la mesure de l'échauffement d'un échantillon en coeur de réacteur nucléaire. Elle s'applique notamment au domaine de l'industrie nucléaire, et plus particulièrement des systèmes de mesure du champ de rayonnement en coeur d'un réacteur nucléaire. 1 o II existe deux types principaux de rayonnements au sein d'un réacteur nucléaire : les neutrons et les photons gamma. Il est possible de quantifier le rayonnement de neutrons, ou plus précisément le nombre de particules, c'est-à-dire le flux ou la fluence neutronique, à l'aide de systèmes spécifiques tels que des chambres à fission, des collectrons ou encore des détecteurs 15 d'activation. En ce qui concerne les photons gamma, ceux-ci ont la propriété de déposer leur énergie dans la matière, et donc d'échauffer celle-ci. Ainsi, tous les dispositifs expérimentaux, les structures du réacteur, ainsi que toutes les matières présentes en coeur de réacteur, s'échauffent sous l'action du 20 rayonnement gamma. Il est alors indiqué de quantifier l'échauffement global produit par les photons, plutôt que le flux particulaire par un dénombrement de ceux-ci. En effet, la résistance des matériaux, le dimensionnement thermique des structures ou des dispositifs expérimentaux placés sous flux, dépend en premier lieu de l'échauffement gamma dans lequel ce systèmes 25 sont placés. Dans un réacteur de puissance, la valeur de l'échauffement en coeur ou en périphérie de réacteur varie relativement peu, car toutes les structures et tous les systèmes internes sont figés. En revanche, dans un réacteur de type expérimental, les programmes de fonctionnement sont variés et peuvent changer d'un cycle de réacteur à l'autre. De la sorte, il est 30 nécessaire, dans le but de dimensionner chaque nouveau dispositif expérimental du point de vue de la sûreté nucléaire, de caractériser l'échauffement nucléaire dans lequel le dispositif doit être placé. En outre, le dimensionnement du dispositif du point de vue de la régulation thermique est important pour pouvoir répondre aux spécifications et respecter des 35 températures cibles sur des échantillons de matériaux devant être irradiés dans le dispositif. The present invention relates to a mobile calorimetric cell for measuring the heating of a nuclear reactor core sample. It applies in particular to the field of the nuclear industry, and more particularly to measurement of the radiation field in the core of a nuclear reactor. There are two main types of radiation within a nuclear reactor: neutrons and gamma photons. It is possible to quantify the neutron radiation, or more precisely the number of particles, ie the neutron flux or fluence, using specific systems such as fission chambers, collectrons or even activation detectors. As for gamma photons, they have the property of depositing their energy in the material, and thus to heat it. Thus, all the experimental devices, the reactor structures, as well as all the materials present in the reactor core, heat up under the action of gamma radiation. It is then appropriate to quantify the global heating produced by the photons, rather than the particulate flux by counting them. Indeed, the resistance of the materials, the thermal design of the structures or experimental devices placed under flow, depends primarily on the gamma heating in which these systems 25 are placed. In a power reactor, the value of the heating in the core or reactor periphery varies relatively little, because all structures and internal systems are frozen. On the other hand, in an experimental type reactor, the operating programs are varied and can change from one reactor cycle to another. In this way, it is necessary, in order to size each new experimental device from the point of view of nuclear safety, to characterize the nuclear heating in which the device is to be placed. In addition, the dimensioning of the device from the point of view of thermal regulation is important in order to be able to meet the specifications and to meet target temperatures on samples of materials to be irradiated in the device.
L'échauffement nucléaire est habituellement mesuré par une méthode calorimétrique. Une méthode calorimétrique consiste essentiellement à déterminer l'échauffement d'un petit élément de matière ou échantillon ou encore noyau de référence, habituellement en graphite, dont la masse est connue, par augmentation de la température de celui-ci sous rayonnement. Une méthode calorimétrique utilise un calorimètre de type adiabatique ou bien de type isotherme. Un type de calorimètre utilisé dans des réacteurs nucléaires expérimentaux est le calorimètre différentiel. La mesure d'échauffement par le calorimètre différentiel se base sur la différence de température entre deux éprouvettes essentiellement identiques comprises dans une cellule calorimétrique, les éprouvettes étant par exemple réalisées en aluminium : une première éprouvette dite pleine, contient un échantillon dans lequel le dépôt d'énergie doit être mesuré, et une seconde éprouvette est vide. Le dépôt d'énergie peut être déduit de la différence de température entre les deux éprouvettes, et s'exprime habituellement en Watt par gramme (W/g). La température de chaque éprouvette peut par exemple être mesurée avec un thermocouple. Le principe d'un calorimètre différentiel est explicité ci-après en référence à la figure 1. Dans les calorimètres différentiels connus de l'état de la technique, et dans le domaine des réacteurs nucléaires, les deux éprouvettes se situent à une même altitude dans le champ de rayonnement du réacteur. De la sorte, les deux éprouvettes ne subissent pas les effets d'un gradient axial et sont exposées au même niveau d'échauffement, et la différence de température entre les deux éprouvettes fournit directement la valeur de l'énergie déposée dans le noyau. Ce fait implique cependant deux inconvénients explicités ci-après. Un premier inconvénient est lié au fait que des éprouvettes situées à la même altitude doivent être disposées côte à côte ; de la sorte, elles occupent un volume relativement important, à l'instar du diamètre hors tout de la cellule calorimétrique ainsi constituée. Cela a pour implication que le système de mesure ne fournit pas une valeur parfaitement locale de l'échauffement. En effet, une augmentation de la masse de l'échantillon augmente la sensibilité du calorimètre, mais la taille de la cellule calorimétrique augmente alors d'autant. Il est en effet nécessaire d'augmenter préférentiellement le diamètre des éprouvettes plutôt que leur hauteur, afin de conserver une mesure locale en altitude. Le second inconvénient est lié au gradient latéral subi par les éprouvettes situées à la même altitude, ce gradient étant d'autant plus influent que les éprouvettes sont espacées l'une de l'autre. Un dispositif connu de l'état de la technique permet de remédier à ce second inconvénient, et consiste essentiellement en une disposition dans une cellule calorimétrique de quatre éprouvettes placées les unes à côté des autres, de manière à ce que deux éprouvettes vides soient diamétralement opposées à 1 o deux éprouvettes pleines. Ainsi, par un calcul de la différence entre la valeur moyenne des températures des deux éprouvettes vides, et la valeur moyenne des températures des deux éprouvettes pleines, il est possible d'apprécier l'échauffement en s'abstenant de l'influence du gradient latéral. La mesure de l'échauffement est alors celle du centre géométrique des 15 quatre éprouvettes. Cependant une telle cellule calorimétrique présente l'inconvénient d'être volumineuse. De plus, si une telle cellule calorimétrique est utilisée pour une mesure de la répartition axiale de l'échauffement, il est nécessaire de recourir à un empilement d'autant d'étages comprenant chacun une telle cellule calorimétrique, que de points de mesure souhaités. 20 Tous ces étages peuvent être disposés au sein d'un dispositif désigné canne de mesure. Un tel empilement implique une grande complexité de réalisation, car pour chaque étage, huit fils de mesure au minimum doivent remonter le long de la canne de mesure. Les réalisations pratiques de tels dispositifs se limitent ainsi généralement à cinq étages. Or, cinq points de mesure 25 constituent un minimum pour établir une distribution axiale de l'échauffement pour recouvrir la hauteur de la partie fissile d'un réacteur. De plus, un tel dispositif ne permet pas d'apprécier l'échauffement en dehors de la partie fissile du réacteur, c'est-à-dire juste au dessus ou en dessous de celle-ci, où cette appréciation s'avère pourtant particulièrement utile pour le 30 dimensionnement des dispositifs expérimentaux. Un autre inconvénient des calorimètres connus décrits ci-dessus, est lié au fait que ceux-ci doivent demeurer sous flux pendant toute la durée du cycle du réacteur, puisqu'il n'est pas permis de les installer ou de les retirer en cours de fonctionnement. Or il peut être nécessaire de procéder au 35 réétalonnage des calorimètres, leurs performances étant affectées par les dégradations impliquées par le flux. Il est connu de procéder à un étalonnage des calorimètres, en équipant la cellule calorimétrique de résistances électriques insérées à l'intérieur des éprouvettes de façon à permettre la détermination de leurs pentes de fonctionnement, exprimées en °C / W. Nuclear heating is usually measured by a calorimetric method. A calorimetric method essentially consists in determining the heating of a small element of material or sample or reference nucleus, usually in graphite, whose mass is known, by increasing the temperature of the latter under radiation. A calorimetric method uses an adiabatic type calorimeter or isothermal type calorimeter. One type of calorimeter used in experimental nuclear reactors is the differential calorimeter. The measurement of heating by the differential calorimeter is based on the difference in temperature between two essentially identical specimens included in a calorimetric cell, the specimens being for example made of aluminum: a first so-called full specimen contains a sample in which the energy must be measured, and a second specimen is empty. The energy deposit can be deduced from the difference in temperature between the two specimens, and is usually expressed in watts per gram (W / g). The temperature of each test piece can for example be measured with a thermocouple. The principle of a differential calorimeter is explained below with reference to FIG. 1. In the differential calorimeters known from the state of the art, and in the field of nuclear reactors, the two test specimens are located at the same altitude in the radiation field of the reactor. In this way, the two specimens do not undergo the effects of an axial gradient and are exposed to the same level of heating, and the temperature difference between the two specimens directly provides the value of the energy deposited in the core. This fact, however, involves two drawbacks explained below. A first drawback is related to the fact that test pieces located at the same altitude must be arranged side by side; in this way, they occupy a relatively large volume, like the overall diameter of the calorimetric cell thus formed. This has the implication that the measurement system does not provide a perfectly local value of the heating. In fact, an increase in the mass of the sample increases the sensitivity of the calorimeter, but the size of the calorimetric cell increases accordingly. It is indeed necessary to preferentially increase the diameter of the specimens rather than their height, in order to maintain a local measurement at altitude. The second disadvantage is related to the lateral gradient experienced by the specimens located at the same altitude, this gradient being all the more influential as the specimens are spaced apart from each other. A device known from the state of the art makes it possible to remedy this second drawback, and consists essentially of an arrangement in a calorimetric cell of four specimens placed next to each other, so that two empty specimens are diametrically opposed. at 1 o two full test tubes. Thus, by a calculation of the difference between the mean value of the temperatures of the two empty specimens, and the mean value of the temperatures of the two full specimens, it is possible to appreciate the heating by abstaining from the influence of the lateral gradient. . The measurement of the heating is then that of the geometrical center of the four test pieces. However, such a calorimetric cell has the disadvantage of being bulky. In addition, if such a calorimetric cell is used for a measurement of the axial distribution of the heating, it is necessary to use a stack of as many stages each comprising such a calorimetric cell, as desired measuring points. All these stages can be arranged within a device designated measuring rod. Such a stack involves great complexity of implementation, because for each floor, at least eight measuring wires must go up along the measuring rod. Practical embodiments of such devices are thus generally limited to five stages. However, five measurement points 25 constitute a minimum for establishing an axial distribution of the heating to cover the height of the fissile part of a reactor. In addition, such a device does not allow to appreciate the heating outside the fissile part of the reactor, that is to say just above or below it, where this assessment proves particularly useful for the sizing of experimental devices. Another disadvantage of the known calorimeters described above, is related to the fact that they must remain under flow for the duration of the reactor cycle, since it is not allowed to install or remove them in the course of operation. It may be necessary to recalibrate the calorimeters, their performance being affected by the impairments involved in the flow. It is known to calibrate the calorimeters by equipping the calorimetric cell with electrical resistances inserted inside the test pieces so as to allow the determination of their operating slopes, expressed in ° C / W.
Malheureusement les résistances électriques vieillissent, et leur valeur varie sous irradiation, rendant le réétalonnage de la cellule calorimétrique difficile, voire impossible. De la même manière, les thermocouples utilisés pour la mesure de la température des éprouvettes peuvent voir leurs performances altérées sous irradiation. Unfortunately, the electrical resistors age, and their value varies under irradiation, making recalibration of the calorimetric cell difficult or impossible. In the same way, the thermocouples used for the measurement of the temperature of the specimens can have their performances altered under irradiation.
Un but de la présente invention est de remédier au moins aux inconvénients précités, en proposant une cellule calorimétrique de faible encombrement pouvant notamment équiper un dispositif de type calorimètre différentiel, de mise en oeuvre aisée, pouvant le cas échéant être ré- étalonnée, et permettant une mesure de la distribution axiale de l'échauffement à l'intérieur et au dessus du coeur du réacteur. Un avantage de l'invention est que la réalisation d'un calorimètre différentiel équipé d'une cellule calorimétrique selon l'un des modes de réalisation décrits ci-après, est relativement peu coûteuse. An object of the present invention is to remedy at least the aforementioned drawbacks, by proposing a calorimetric cell of small size which can in particular equip a device of the differential calorimeter type, easy to implement, possibly being recalibrated, and allowing a measurement of the axial distribution of the heating inside and above the reactor core. An advantage of the invention is that the realization of a differential calorimeter equipped with a calorimetric cell according to one of the embodiments described below, is relatively inexpensive.
Un autre avantage de l'invention est qu'un calorimètre différentiel équipé d'une cellule calorimétrique selon l'un des modes de réalisation décrits ci-après peut en outre permettre d'apprécier de manière continue l'échauffement, non seulement sur toute la hauteur de la partie fissile d'un réacteur, mais également au dessus ou en dessous de celle-ci. Another advantage of the invention is that a differential calorimeter equipped with a calorimetric cell according to one of the embodiments described below can furthermore make it possible to continuously assess the heating, not only over the entire period of time. height of the fissile part of a reactor, but also above or below it.
Un autre avantage de l'invention est qu'un calorimètre différentiel équipé d'une cellule calorimétrique selon l'un des modes de réalisation décrits ci-après, notamment en raison de ses dimensions réduites, permet une mesure plus locale de l'échauffement. Un autre avantage de l'invention est qu'un calorimètre différentiel équipé d'une cellule calorimétrique selon l'un des modes de réalisation décrits ci-après, peut être ré-étalonné au cours de son utilisation, c'est-à-dire au cours ou hors d'un cycle de fonctionnement du réacteur. Un autre avantage de l'invention est qu'un calorimètre différentiel équipé d'une cellule calorimétrique selon un mode avantageux de l'invention décrit en détails ci-après, peut en outre comprendre des moyens de mesure permettant une mesure additionnelle du rayonnement neutronique. Another advantage of the invention is that a differential calorimeter equipped with a calorimetric cell according to one of the embodiments described below, in particular because of its reduced dimensions, allows a more local measurement of the heating. Another advantage of the invention is that a differential calorimeter equipped with a calorimetric cell according to one of the embodiments described below, can be recalibrated during its use, that is to say during or out of a reactor operating cycle. Another advantage of the invention is that a differential calorimeter equipped with a calorimetric cell according to an advantageous embodiment of the invention described in detail below, may further comprise measuring means for an additional measurement of the neutron radiation.
Un autre avantage de l'invention est qu'un calorimètre différentiel équipé d'une cellule calorimétrique selon l'un des modes de réalisation décrits ci-après, est plus facilement modélisable par calculs, pour réaliser des comparaisons calculs-mesures, car il possède une géométrie axisymétrique. Another advantage of the invention is that a differential calorimeter equipped with a calorimetric cell according to one of the embodiments described below, is more easily computationally modelable, to make computation-measurement comparisons, because it possesses an axisymmetric geometry.
A cet effet, l'invention a pour objet une cellule calorimétrique, notamment pour calorimètre différentiel de mesure d'échauffement dans un réacteur nucléaire, le calorimètre comprenant un système de recueil et de pilotage, la cellule calorimétrique comprenant au moins deux éprouvettes formées par au moins une éprouvette pleine équipée d'un noyau et une éprouvette vide, les éprouvettes étant disposées dans une enceinte étanche, la cellule calorimétrique étant caractérisée en ce que : - les éprouvettes sont disposées les unes au-dessus des autres et séparées d'une distance inter-éprouvettes, chaque éprouvette étant reliée à un socle par l'intermédiaire d'un cylindre de liaison, ^ des premiers moyens de mesure de température sont disposés au sommet de chaque cylindre de liaison et au niveau de chaque socle, les moyens de mesure étant reliés au système de recueil et de pilotage, - des moyens de déplacement pilotés par le système de recueil et de pilotage déplacent la cellule calorimétrique le long d'un axe vertical de mesure au sein du réacteur nucléaire, d'un pas déterminé vers le haut ou vers le bas, - des moyens de calcul mis en oeuvre dans le système de recueil et de pilotage, sont configurés pour déterminer l'échauffement dans le noyau de chaque éprouvette pleine pour une position donnée du noyau le long de l'axe vertical, à partir d'une différence entre : o la différence entre la température relevée par les moyens de mesure disposés au sommet du cylindre de liaison de l'éprouvette pleine et la température relevée par les moyens de mesure disposés au niveau du socle de l'éprouvette pleine lorsque celle-ci se situe à ladite position donnée et, o la différence entre la température relevée par les moyens de mesure disposés au sommet du cylindre de liaison du cylindre de liaison de l'éprouvette vide et la température relevée par les moyens de mesure disposés au niveau du socle de l'éprouvette vide lorsque celle-ci se situe à ladite position donnée consécutivement à un déplacement de la cellule calorimétrique d'une distance égale à ladite distance inter-éprouvettes. For this purpose, the subject of the invention is a calorimetric cell, in particular for a differential calorimeter for measurement of heating in a nuclear reactor, the calorimeter comprising a collection and control system, the calorimetric cell comprising at least two test specimens formed by at least one full test tube equipped with a core and an empty test-tube, the test pieces being arranged in a sealed chamber, the calorimetric cell being characterized in that: the test pieces are arranged one above the other and separated by a distance each test specimen being connected to a base by means of a connecting cylinder, first temperature measuring means are arranged at the top of each connecting cylinder and at each base, the measurement means being connected to the collection and control system, - moving means controlled by the collection and piling system hostage move the calorimetric cell along a vertical measurement axis within the nuclear reactor, a determined step upwards or downwards, - calculation means implemented in the collection and control system, are configured to determine the heating in the core of each full test piece for a given position of the core along the vertical axis, from a difference between: o the difference between the temperature measured by the measuring means arranged at the the top of the connecting cylinder of the full test specimen and the temperature read by the measuring means arranged at the base of the full test specimen when it is at said given position and, where the difference between the temperature recorded by the measuring means arranged at the top of the connecting cylinder of the connecting cylinder of the empty test piece and the temperature measured by the measuring means arranged at the base of the test tube vi when it is at said given position following a displacement of the calorimetric cell by a distance equal to said inter-test distance.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la cellule calorimétrique peut comprendre une éprouvette vide située en dessous d'une éprouvette 15 pleine. Dans un mode de réalisation de l'invention, la cellule calorimétrique peut comprendre une éprouvette vide située en dessous d'une pluralité d'éprouvettes pleines disposées les unes au-dessus des autres, chaque éprouvette pleine comprenant un échantillon d'un matériau de numéro 20 atomique différent. Dans un mode de réalisation de l'invention, chaque éprouvette peut comprendre une résistance électrique parcourue par un courant électrique contrôlé par le système de recueil et de pilotage. Dans un mode de réalisation de l'invention, le courant électrique dans 25 chacune des éprouvettes peut être progressivement augmenté, une mesure de la température au niveau de chaque éprouvette étant réalisée par les moyens de mesure en fonction du courant électrique permettant la détermination des valeurs des pentes respectives des éprouvettes pleine et vide, un coefficient d'étalonnage k de la cellule calorimétrique étant 30 déterminé selon la relation suivante : 10 k= 1 Me.P +mv.(P -P) ,où: Me désigne la masse du noyau inclus dans l'éprouvette pleine, m' désigne la masse de la partie supérieure de chacune des éprouvettes, située au-dessus du point au niveau duquel la mesure de température est réalisée. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de recueil et de pilotage peuvent être configurés pour réaliser une première détermination relative à l'éprouvette pleine à une première position donnée de la cellule calorimétrique, de la différence entre les températures au niveau du sommet du cylindre de liaison et au niveau du socle de l'éprouvette pleine, les moyens de déplacement étant alors configurés pour déplacer la cellule calorimétrique le long de l'axe vertical de mesure jusqu'à une seconde position pour laquelle l'éprouvette vide se situe à l'altitude de l'éprouvette pleine avant le déplacement, les moyens de recueil et de pilotage étant configurés pour injecter un courant électrique dans la résistance électrique équipant l'éprouvette vide, jusqu'à ce que le résultat d'une seconde détermination de la différence entre les températures au niveau du sommet du cylindre de liaison et au niveau du socle de l'éprouvette vide soit égal à la valeur résultant de la première détermination relative à l'éprouvette pleine, le dépôt d'énergie dans le noyau étant alors déterminé par le produit de la résistance électrique de l'éprouvette vide par le carré de l'intensité du courant électrique ainsi ajusté. Dans un mode de réalisation de l'invention, la cellule calorimétrique peut être caractérisée en ce que : - les moyens de recueil et de pilotage sont configurés pour réaliser une première détermination, à une première position donnée de la cellule calorimétrique, de la différence entre les températures au niveau du sommet du cylindre de liaison et du socle de l'éprouvette pleine, - les moyens de déplacement sont alors configurés pour déplacer la cellule calorimétrique le long de l'axe vertical de mesure le long de l'axe principal jusqu'à une seconde position pour laquelle l'éprouvette vide se situe à l'altitude de l'éprouvette pleine avant le déplacement, - les moyens de recueil et de pilotage sont alors configurés pour réaliser une seconde détermination de la 30 35 différence entre les températures au niveau du sommet du cylindre de liaison et du socle de l'éprouvette vide, et pour relever une première détermination d'écart de température sans chauffage extérieur correspondant à l'écart entre lesdites première et seconde déterminations, - les moyens de déplacement sont alors configurés pour déplacer la cellule calorimétrique, de manière à être située à nouveau à ladite première position, ^ les moyens de recueil et de pilotage sont alors configurés pour ajuster un courant électrique injecté dans la résistance électrique équipant l'éprouvette pleine, et pour relever la différence entre les températures au niveau du sommet du cylindre de liaison et du socle de l'éprouvette pleine, - les moyens de recueil et de pilotage sont alors configurés pour réaliser une deuxième détermination d'écart de température avec chauffage extérieur, correspondant à l'écart entre les deux différences de température entre le niveau du sommet du cylindre de liaison et du socle de l'éprouvette pleine avec chauffage extérieur, - le courant électrique étant ajusté jusqu'à ce que le résultat de la deuxième détermination d'écart de température soit égal à celui de la première détermination d'écart de température, - l'échauffement dans le noyau de l'éprouvette pleine étant alors déterminé par le produit de la résistance électrique de l'éprouvette pleine par le carré de l'intensité du courant électrique ainsi ajusté. In one embodiment of the invention, the calorimeter cell may comprise an empty specimen located below a solid specimen. In one embodiment of the invention, the calorimeter cell may comprise an empty specimen located below a plurality of full test specimens arranged one above the other, each full specimen comprising a sample of a number material. 20 different atomic. In one embodiment of the invention, each test piece may comprise an electrical resistance traversed by an electric current controlled by the collection and control system. In one embodiment of the invention, the electric current in each of the specimens can be progressively increased, a measurement of the temperature at each test piece being carried out by the measuring means as a function of the electric current permitting the determination of the values. respective slopes of the test specimens full and empty, a calibration coefficient k of the calorimetric cell being determined according to the following relationship: 10 k = 1 Me.P + mv (P-P), where: Me denotes the mass of the core included in the solid test piece, m 'denotes the mass of the upper part of each of the test pieces, situated above the point at which the temperature measurement is performed. In one embodiment of the invention, the collection and control means may be configured to perform a first determination relative to the full test specimen at a given first position of the calorimetric cell, the difference between the temperatures at the the top of the connecting cylinder and at the base of the solid test specimen, the displacement means then being configured to move the calorimetric cell along the vertical measurement axis to a second position for which the empty specimen is located at the altitude of the full test piece before the movement, the collection and control means being configured to inject an electric current into the electrical resistance equipping the empty test piece, until the result of a second determination the difference between the temperatures at the top of the connecting cylinder and at the level of the base of the empty test piece is equal to the value resulting from the first determination relative to the full test piece, the energy deposit in the core then being determined by the product of the electrical resistance of the empty test piece by the square of the intensity of the electric current thus adjusted. In one embodiment of the invention, the calorimetric cell may be characterized in that: the collection and control means are configured to perform a first determination, at a first given position of the calorimetric cell, of the difference between the temperatures at the top of the connecting cylinder and the base of the solid specimen, the displacement means are then configured to move the calorimetric cell along the vertical measurement axis along the main axis until at a second position for which the empty test specimen is at the altitude of the full specimen before displacement, the collection and control means are then configured to perform a second determination of the difference between the temperatures at the level of the top of the connecting cylinder and the base of the empty specimen, and to record a first determination of temperature difference without heating external geometry corresponding to the difference between said first and second determinations, - the displacement means are then configured to move the calorimetric cell, so as to be located again at said first position, the means of collection and control are then configured to adjust an electric current injected into the electrical resistance fitted to the solid test piece, and to record the difference between the temperatures at the top of the connecting cylinder and the base of the solid test piece, - the collection and control means are then configured to perform a second temperature difference determination with external heating, corresponding to the difference between the two temperature differences between the level of the top of the connecting cylinder and the base of the full specimen with external heating, - the electric current being adjusted until the result of the second determinate the temperature deviation is equal to that of the first temperature deviation determination, - the heating in the core of the solid test specimen being then determined by the product of the electrical resistance of the solid specimen by the square the intensity of the electric current thus adjusted.
Dans un mode de réalisation de l'invention, un collectron peut être compris dans le premier socle de l'éprouvette pleine. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, donnée à titre d'exemple, faite en regard des dessins annexés qui représentent : In one embodiment of the invention, a collectron may be included in the first base of the solid specimen. Other features and advantages of the invention will appear on reading the description, given by way of example, with reference to the appended drawings which represent:
la figure 1, la vue en coupe d'une cellule calorimétrique à deux éprouvettes pour calorimètre différentiel, selon un mode de réalisation connu ; les figures 2a et 2b, des vues en coupe respectivement de profil et de dessus, d'une cellule calorimétrique à quatre éprouvettes d'un calorimètre différentiel, selon un mode de réalisation alternatif connu ; la figure 3, une vue en coupe illustrant de manière synoptique le principe d'une cellule calorimétrique mobile d'un calorimètre différentiel, selon un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 4, une vue en coupe illustrant le détail d'une cellule calorimétrique mobile d'un calorimètre différentiel, dans un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 5, une vue en coupe illustrant une cellule calorimétrique mobile associée à des moyens de déplacement, l'ensemble étant compris dans un dispositif de mesure, selon un exemple de réalisation de l'invention. FIG. 1 is a sectional view of a two-specimen calorimeter cell for a differential calorimeter, according to a known embodiment; FIGS. 2a and 2b, sectional views respectively in profile and from above, of a four-specimen calorimetric cell of a differential calorimeter, according to a known alternative embodiment; FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the principle of a mobile calorimeter cell of a differential calorimeter, according to an embodiment of the invention; FIG. 4 is a sectional view illustrating the detail of a mobile calorimetric cell of a differential calorimeter, in one embodiment of the invention; FIG. 5 is a sectional view illustrating a mobile calorimetric cell associated with displacement means, the assembly being included in a measuring device, according to an exemplary embodiment of the invention.
La figure 1 présente la vue en coupe d'une cellule calorimétrique à 25 deux éprouvettes pour calorimètre différentiel, selon un mode de réalisation connu. Une cellule calorimétrique peut être comprise dans une enceinte 10. La cellule calorimétrique peut comprendre une éprouvette pleine 11 et une éprouvette vide 13. L'éprouvette pleine 11 contient un échantillon 1. 30 L'éprouvette pleine 11 est reliée à un socle métallique 15, par l'intermédiaire d'un premier cylindre de liaison 111. De la même manière, l'éprouvette vide 13 est reliée au socle métallique 15 par l'intermédiaire d'un second cylindre de liaison 131. Les deux cylindres de liaison 111, 131 sont conducteurs de chaleur, et dirigent la chaleur vers l'extérieur de la structure 35 ainsi formée. D'une manière typique, le milieu extérieur est constitué de l'eau 10 15 20 de circulation et de refroidissement du réacteur nucléaire. L'ensemble de la structure s'échauffe sous l'action des rayonnements lorsque celle-ci est plongée dans le champ de rayonnement du réacteur nucléaire. Notamment, les photons gamma déposent leurs énergies par interaction gamma-matière. Figure 1 shows the cross-sectional view of a calorimeter cell with two test pieces for differential calorimeter, according to a known embodiment. A calorimetric cell may be included in an enclosure 10. The calorimetric cell may comprise a solid specimen 11 and an empty specimen 13. The full specimen 11 contains a specimen 1. The full specimen 11 is connected to a metal pedestal 15, by means of a first connecting cylinder 111. In the same way, the empty test piece 13 is connected to the metal base 15 via a second connecting cylinder 131. The two connecting cylinders 111, 131 are heat conductors, and direct the heat outwardly of the structure 35 thus formed. Typically, the external medium is the circulation and cooling water of the nuclear reactor. The entire structure heats up under the action of radiation when it is immersed in the radiation field of the nuclear reactor. In particular, gamma photons deposit their energies by gamma-matter interaction.
En régime permanent, c'est-à-dire lorsque tous les échanges thermiques sont stabilisés, il y a une distribution de température à l'intérieur de la structure de la cellule calorimétrique. Il est possible de formuler une hypothèse selon laquelle les échanges de chaleur se réalisent uniquement par conduction au travers des cylindres 1 o de liaison 111, 131, l'échauffement de ceux-ci pouvant être négligé. Ainsi, la température au sommet du premier cylindre de liaison 111, notée 01, est représentative de la dissipation de chaleur dans l'éprouvette pleine 11 et dans l'échantillon 1. La température, notée 02, au sommet du second cylindre de liaison 131 n'est représentative que de l'énergie déposée dans 15 l'éprouvette vide 13. La différence entre les températures 01 et 02 est ainsi représentative de l'énergie déposée dans l'échantillon 1. L'énergie dissipée dans les deux éprouvettes 11, 13 est évacuée à travers le socle métallique 15, mettant en communication les deux éprouvettes 11, 13 avec l'eau de refroidissement. Le socle est à une 20 température notée 0S. Si l'échauffement gamma de l'échantillon est noté Ey, il est possible de formuler la relation suivante : (9~ -9s)-(9z -9s)=-02 =k.Ey (1). En d'autres termes, l'échauffement gamma est proportionnel à la 25 différence entre les températures 01 et 02. Le facteur k est le coefficient d'étalonnage de la cellule calorimétrique, et peut être déterminé via une méthode connue d'étalonnage. Le facteur k est dépendant de la structure de la cellule calorimétrique, de la nature des matériaux, des masses et des géométries. 30 Ainsi que cela est évoqué précédemment, l'avantage principal procuré par un calorimètre différentiel contenant une cellule calorimétrique ainsi décrite réside dans le fait que les deux éprouvettes 11, 13 sont situées à une même altitude dans le champ de rayonnement du réacteur ; cependant il présente le premier inconvénient précité de présenter un volume important 35 nuisant au caractère local de la mesure, et le second inconvénient précité lié à l'influence du gradient latéral, les éprouvettes 11, 13 pouvant ne pas être situées au même niveau de flux gamma. In steady state, that is to say when all heat exchange is stabilized, there is a temperature distribution inside the structure of the calorimetric cell. It is possible to formulate a hypothesis according to which the heat exchanges are carried out solely by conduction through the connecting cylinders 111, 131, the heating thereof being negligible. Thus, the temperature at the top of the first connecting cylinder 111, marked 01, is representative of the heat dissipation in the solid specimen 11 and in the sample 1. The temperature, denoted 02, at the top of the second connecting cylinder 131 is only representative of the energy deposited in the empty test piece 13. The difference between the temperatures 01 and 02 is thus representative of the energy deposited in the sample 1. The energy dissipated in the two test pieces 11, 13 is evacuated through the metal base 15, putting in communication the two specimens 11, 13 with the cooling water. The base is at a temperature marked 0S. If the gamma heating of the sample is noted Ey, it is possible to formulate the following relation: (9 ~ -9s) - (9z-9s) = - 02 = k.Ey (1). In other words, the gamma heating is proportional to the difference between the temperatures 01 and 02. The factor k is the calibration coefficient of the calorimetric cell, and can be determined via a known calibration method. The factor k is dependent on the structure of the calorimetric cell, the nature of the materials, the masses and the geometries. As mentioned above, the main advantage provided by a differential calorimeter containing a calorimetric cell thus described lies in the fact that the two specimens 11, 13 are situated at the same altitude in the field of radiation of the reactor; however, it has the aforementioned first disadvantage of having a large volume which is detrimental to the local character of the measurement, and the second aforementioned drawback related to the influence of the lateral gradient, the specimens 11, 13 possibly not being at the same flow level. gamma.
Les figures 2a et 2b présentent des vues en coupe respectivement de profil et de dessus, illustrant une cellule calorimétrique à quatre éprouvettes d'un calorimètre différentiel, selon un mode de réalisation connu, visant à pallier les deux inconvénients précités. Une cellule calorimétrique à quatre éprouvettes peut être comprise dans une enceinte 20. La cellule calorimétrique décrite dans les figures 2a et 2b peut comprendre deux éprouvettes pleines 21a, 21 b et deux éprouvettes vides 23a, 2311 La figure 2b ne fait apparaître qu'une éprouvette pleine 21 b et une éprouvette vide 2311 Les quatre éprouvettes 21a, 21b, 23a, 23b sont reliées à un socle métallique 25 par l'intermédiaire de quatre cylindres de liaison, dont seulement deux cylindres de liaison 211 b, 231 b apparaissent sur la figure 2b. Les quatre éprouvettes 21a, 21 b, 23a, 23b sont disposées les unes à côté des autres de manière à ce que les deux éprouvettes vides 23a, 23b soient diamétralement opposées, ainsi que les deux éprouvettes pleines 21a, 21b. De la sorte, il est possible, par une différence entre la moyenne des deux températures mesurées sensiblement au niveau des sommets des cylindres de liaison 231a, 231 b des deux éprouvettes vides 23a, 23b, et la moyenne des deux températures mesurées sensiblement au niveau des sommets des cylindres de liaison 211 a, 211b des deux éprouvettes pleines 21a, 21 b, de s'abstenir du gradient latéral. Figures 2a and 2b show sectional views respectively in profile and from above, illustrating a calorimetric cell with four test pieces of a differential calorimeter, according to a known embodiment, to overcome the two aforementioned drawbacks. A calorimetric cell with four specimens may be included in an enclosure 20. The calorimetric cell described in FIGS. 2a and 2b may comprise two full test specimens 21a, 21b and two empty specimens 23a, 2311. FIG. 2b shows only one test specimen 21b and an empty test piece 2311 The four test pieces 21a, 21b, 23a, 23b are connected to a metal base 25 by means of four connecting cylinders, of which only two connecting cylinders 211b, 231b appear in FIG. 2b. The four specimens 21a, 21b, 23a, 23b are arranged next to each other so that the two empty specimens 23a, 23b are diametrically opposed, as well as the two full specimens 21a, 21b. In this way, it is possible, by a difference between the average of the two temperatures measured substantially at the vertices of the connecting cylinders 231a, 231b of the two empty specimens 23a, 23b, and the average of the two temperatures measured substantially at the level of vertices of the connecting cylinders 211a, 211b of the two full test pieces 21a, 21b, to refrain from the lateral gradient.
Cependant, ainsi que cela est évoqué précédemment, un calorimètre différentiel utilisant ce type de cellule calorimétrique à quatre éprouvettes présente notamment l'inconvénient d'être relativement volumineux, et relativement complexe à réaliser, notamment en raison de la pluralité de câbles qu'il requiert. However, as mentioned above, a differential calorimeter using this type of four-specimen calorimetric cell has the disadvantage of being relatively bulky, and relatively complex to achieve, particularly because of the plurality of cables it requires .
La présente invention propose un type de calorimètre innovant, se fondant sur une cellule calorimétrique comprenant deux éprouvettes de mesure superposées l'une au-dessus de l'autre, formant ainsi un système essentiellement axisymétrique. Afin de pallier l'absence de juxtaposition des éprouvettes dans une telle configuration, la présente invention propose également d'imposer à la cellule calorimétrique un déplacement le long de l'axe principal, allié à une synchronisation adéquate des mesures. Ainsi que cela est décrit en détails ci-après, il est également possible d'envisager des modes de réalisation alternatifs dans lesquels une pluralité d'éprouvettes de mesure sont superposées les unes au-dessus des autres. The present invention provides an innovative type of calorimeter, based on a calorimetric cell comprising two measuring specimens superimposed one above the other, thus forming a substantially axisymmetric system. In order to overcome the absence of juxtaposition of the specimens in such a configuration, the present invention also proposes imposing on the calorimeter cell a displacement along the main axis, combined with an adequate synchronization of the measurements. As described in detail below, it is also possible to envisage alternative embodiments in which a plurality of measuring specimens are superimposed on one another.
La structure d'une cellule calorimétrique mobile est décrite en détails ci-après, en référence aux figures 3 à 5. The structure of a mobile calorimetric cell is described in detail hereinafter with reference to FIGS. 3 to 5.
1 o La figure 3 présente une vue en coupe illustrant de manière synoptique le principe d'une cellule calorimétrique mobile d'un calorimètre différentiel, selon un exemple de réalisation de l'invention. Une cellule calorimétrique mobile peut par exemple comprendre une éprouvette pleine 31 et une éprouvette vide 33 comprises dans une 15 enceinte 30, les deux éprouvettes 31, 33 étant de conception identique, et l'éprouvette pleine 31 étant disposée par exemple au-dessus de l'éprouvette vide 33. L'éprouvette pleine 31 peut être reliée à un premier socle 351 par l'intermédiaire d'un premier cylindre de liaison 311. De la même manière, l'éprouvette vide 33 peut être reliée à un second socle 353 par l'intermédiaire 20 d'un second cylindre de liaison 331. Les deux éprouvettes 31, 33 sont séparées d'une distance désignée pour la suite distance inter-éprouvettes. Les éprouvettes 31, 33, les socles 351, 353 et cylindres de liaison 311, 331 y associés peuvent par exemple être à symétrie de révolution autour de l'axe principal, vertical. L'enceinte 30 contenant tous ces éléments peut être de 25 forme tubulaire cylindrique de révolution. La mesure différentielle de calorimétrie peut être réalisée en plusieurs temps, par exemple trois selon l'exemple illustré, correspondant à trois différentes positions 300, 310, 320 illustrées sur la figure. Les trois positions 300, 310, 320 du calorimètre mobile sont en pratique situées à la 30 verticale les unes des autres. Pour la suite, il est considéré que les calculs et déterminations associés à la mesure différentielle de calorimétrie sont réalisés par des moyens de calcul, par exemple mis en oeuvre dans un système de recueil et de pilotage connecté, par exemple de façon filaire, aux différents organes du calorimètre. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the principle of a mobile calorimetric cell of a differential calorimeter, according to an exemplary embodiment of the invention. A mobile calorimetric cell may for example comprise a solid test piece 31 and an empty test piece 33 included in an enclosure 30, the two test pieces 31, 33 being of identical design, and the solid test piece 31 being arranged for example above the test piece 30. The empty test piece 33. The solid test piece 31 can be connected to a first base 351 via a first connecting cylinder 311. In the same way, the empty test piece 33 can be connected to a second base 353 by intermediate 20 of a second connecting cylinder 331. The two specimens 31, 33 are separated by a distance designated for the next inter-test distance. The test pieces 31, 33, the bases 351, 353 and connecting cylinders 311, 331 associated therewith may for example be symmetrical of revolution about the main, vertical axis. The enclosure 30 containing all these elements may be of cylindrical tubular shape of revolution. The differential measurement of calorimetry can be carried out in several times, for example three according to the illustrated example, corresponding to three different positions 300, 310, 320 illustrated in the figure. The three positions 300, 310, 320 of the mobile calorimeter are in practice located vertically from each other. For the following, it is considered that the calculations and determinations associated with the differential measurement of calorimetry are carried out by calculation means, for example implemented in a collection and control system connected, for example in a wired manner, to different calorimeter organs.
Dans une première position 300, les moyens de calcul peuvent procéder à une première détermination de la différence entre la température mesurée sensiblement au niveau du sommet du premier cylindre de liaison 311 notée 6311,1 et la température mesurée au niveau du premier socle 351, notée 6351,1. D'une manière simultanée, il peut être procédé à une seconde détermination de la différence entre la température mesurée sensiblement au niveau du sommet du second cylindre de liaison 331, notée 63311 et la température mesurée au niveau du second socle 353, notée 6353,1. Il peut alors être procédé au déplacement vers le haut de la cellule calorimétrique mobile, par exemple d'une distance correspondant à la distance inter-éprouvettes. Au terme de ce déplacement, la cellule calorimétrique mobile se trouve en une deuxième position 310. De la sorte, dans cette deuxième position 310, l'éprouvette vide 33 se trouve au même niveau dans le réacteur, que l'éprouvette pleine 31 dans la première position 300. Il peut alors être procédé, pour la deuxième position 310, aux déterminations calorimétriques telles qu'effectuées dans la première position 300 : une première détermination relative à l'éprouvette pleine 31 et correspondant à une différence entre les températures au niveau du commet du premier cylindre de liaison 311 et au niveau du premier socle 351, soit : 6311,2 - 6351,2 ; et une seconde détermination relative à l'éprouvette vide 33, soit : 6331,2 - 6353,2- La mesure différentielle entre la première détermination relative à l'éprouvette pleine 31 à la première position 300, et celle relative à l'éprouvette vide 33 dans la deuxième position 310, fournit alors le niveau d'échauffement du noyau à la première position 300, au coefficient d'étalonnage k près. L'échauffement du noyau peut ainsi se formuler par la relation suivante : In a first position 300, the calculation means can make a first determination of the difference between the temperature measured substantially at the top of the first connecting cylinder 311 denoted 6311.1 and the temperature measured at the level of the first base 351, noted 6351.1. Simultaneously, a second determination of the difference between the temperature measured substantially at the top of the second connecting cylinder 331, denoted 63311 and the temperature measured at the level of the second base 353, noted 6353.1, can be carried out simultaneously. . It is then possible to move the mobile calorimeter cell upwards, for example by a distance corresponding to the inter-test distance. At the end of this displacement, the mobile calorimetric cell is in a second position 310. In this way, in this second position 310, the empty test piece 33 is at the same level in the reactor, as the full test piece 31 in the first position 300. Then, for the second position 310, the calorimetric determinations as performed in the first position 300 can be carried out: a first determination relating to the solid test piece 31 and corresponding to a difference between the temperatures at the level of the commits the first link cylinder 311 and at the first base 351, ie: 6311.2 - 6351.2; and a second determination relating to the empty test piece 33, namely: 6331.2 - 6353.2- The differential measurement between the first determination relating to the solid test specimen 31 at the first position 300, and that relating to the empty test specimen 33 in the second position 310, then provides the level of heating of the core at the first position 300, the calibration coefficient k near. The heating of the nucleus can thus be formulated by the following relation:
k'Ey =0 0 311,1 - 351,1 - ( 0331,2 - 0353,2 La séquence ainsi décrite peut être réitérée, afin de déterminer le niveau d'échauffement à la deuxième position 310, puis à la troisième position 320, et ainsi de suite, d'autres positions non représentées sur la figure pouvant être définie tout au long de la zone d'intérêt dans le réacteur. k'Ey = 0 0 311,1 - 351,1 - (0331,2 - 0353,2 The sequence thus described can be repeated, in order to determine the level of heating at the second position 310, then at the third position 320 , and so on, other positions not shown in the figure can be defined throughout the area of interest in the reactor.
La zone d'intérêt peut se situer au sein du flux de rayonnement du réacteur, mais également au-dessus de cette zone, dans une zone dite "hors-flux", au sein de laquelle les dispositifs de calorimétrie connus ne permettent pas de mesure de caractérisation de l'échauffement. Il est à noter que le pas de montée, ou bien de descente, de la cellule calorimétrique mobile au sein du réacteur, peut être inférieur à la distance inter-éprouvettes, dans la mesure où celui-ci correspond à une division de la distance inter-éprouvettes par un nombre entier. La cellule calorimétrique mobile peut ainsi être déplacée de manière à scruter totalement la hauteur voulue, des courbes de températures et d'écarts de température entre sommets des cylindres de liaison et socles peuvent être réalisées pour toutes les positions de mesure, et un décalage adéquat de ces courbes peut alors permettre d'établir la distribution axiale de l'échauffement dans le réacteur. Une cellule calorimétrique mobile selon la présente invention permet en outre de réaliser une mesure différentielle, à partir d'un dispositif dont le volume est réduit, et dont le diamètre permet d'obtenir une mesure locale. D'une manière typique, le diamètre de la cellule calorimétrique mobile peut être de l'ordre du centimètre. Il est possible de mettre en oeuvre différents modes de mesure se basant sur une cellule calorimétrique mobile selon la présente invention, trois exemples différents de modes de mesure étant décrits ci-après. The zone of interest can be located within the radiation flow of the reactor, but also above this zone, in a so-called "non-flux" zone, within which the known calorimetry devices do not allow measurement characterization of the heating. It should be noted that the rise or fall rate of the mobile calorimetric cell within the reactor may be less than the inter-test distance, insofar as it corresponds to a division of the inter-test distance. test pieces by an integer. The mobile calorimetric cell can thus be moved so as to completely scan the desired height, temperature curves and temperature differences between the tops of the connecting cylinders and bases can be realized for all the measurement positions, and an adequate offset of these curves can then be used to establish the axial distribution of the heating in the reactor. A mobile calorimetric cell according to the present invention also makes it possible to perform a differential measurement, from a device whose volume is reduced, and whose diameter makes it possible to obtain a local measurement. Typically, the diameter of the mobile calorimeter cell may be of the order of one centimeter. It is possible to implement different measurement modes based on a mobile calorimetric cell according to the present invention, three different examples of measurement modes being described below.
Un premier mode de mesure peut consister en la détermination de l'échauffement par utilisation d'un coefficient d'étalonnage. A first measurement mode may consist of the determination of the heating by use of a calibration coefficient.
La cellule calorimétrique mobile peut être étalonnée dans l'eau de la piscine du réacteur nucléaire, en l'absence de rayonnement. Chacune des éprouvettes vide et pleine 33, 31 de la cellule calorimétrique mobile peut être équipée d'une résistance électrique, dans laquelle un courant électrique peut être injecté. L'injection de courant dans les résistances permet de simuler le dépôt d'énergie par les radiations lorsque le calorimètre est sous flux. L'injection de courant électrique dans les résistances électriques peut par exemple être contrôlée par le système de recueil et de pilotage précité. Le courant électrique peut être successivement injecté dans les résistances électriques équipant les deux éprouvettes 31, 33, ou bien simultanément. Le courant électrique dans chacune des éprouvettes 31, 33 peut être progressivement augmenté, et une mesure de la température au niveau de chaque éprouvette 31, 33 en fonction du courant électrique injecté peut permettre la détermination des valeurs des pentes respectives, exprimées en °CM/ et notées Pe et 13,, respectivement pour les éprouvettes pleine 31 et vide 33. Le coefficient d'étalonnage k de la cellule calorimétrique mobile peut alors être déterminé selon la relation suivante : 1 k = (3), où : mer', + m,(Pe - Pv ) Me désigne la masse de l'échantillon ou noyau inclus dans l'éprouvette 1 o pleine 31, The mobile calorimetric cell can be calibrated in the pool water of the nuclear reactor, in the absence of radiation. Each of the empty and solid test pieces 33, 31 of the mobile calorimeter cell may be equipped with an electrical resistor, into which an electric current may be injected. The injection of current into the resistors makes it possible to simulate the energy deposition by the radiations when the calorimeter is under flow. The injection of electric current into the electrical resistances can for example be controlled by the above-mentioned collection and control system. The electric current can be successively injected into the electrical resistors equipping the two specimens 31, 33, or simultaneously. The electric current in each of the specimens 31, 33 can be progressively increased, and a measurement of the temperature at the level of each specimen 31, 33 as a function of the electric current injected can allow the determination of the values of the respective slopes, expressed in ° CM / and noted Pe and 13 ,, respectively for the full 31 and empty 33 test pieces. The calibration coefficient k of the mobile calorimetric cell can then be determined according to the following relation: 1 k = (3), where: sea ', + m, (Pe - Pv) Me denotes the mass of the sample or core included in the 1 o full specimen 31,
m' désigne la masse de la partie supérieure de chacune des éprouvettes 31, 33, c'est-à-dire la masse totale de la partie de chaque éprouvette située au-dessus du point au niveau duquel la mesure de température est réalisée. Cette masse comprend donc la masse de la partie m 'denotes the mass of the upper part of each of the specimens 31, 33, that is to say the total mass of the part of each specimen situated above the point at which the temperature measurement is carried out. This mass therefore includes the mass of the part
15 aluminium située au dessus du thermocouple ajoutée à la masse de la résistance électrique d'étalonnage. Un deuxième mode de mesure peut consister en la détermination de l'échauffement par une méthode dite « de zéro ». Aluminum located above the thermocouple added to the mass of the electrical resistance of calibration. A second measurement mode may consist of the determination of the heating by a method called "zero".
20 Le deuxième mode de mesure a pour principe de compenser par injection de courant électrique dans l'éprouvette vide, le dépôt d'énergie se faisant dans le noyau de mesure présent dans l'éprouvette pleine. Cette deuxième méthode est ainsi indépendante du coefficient d'étalonnage précité, car elle ne fait que compenser le déséquilibre entre les éprouvettes The second measurement mode is to compensate by injecting electric current into the empty test tube, the energy deposit being in the measurement core present in the full test tube. This second method is thus independent of the aforementioned calibration coefficient, since it only compensates for the imbalance between the specimens.
25 créé par la présence du noyau dans l'éprouvette pleine, par injection de puissance par courant électrique. 25 created by the presence of the core in the full test tube, by power injection by electric current.
A une première position donnée de la cellule calorimétrique mobile dans le réacteur, il est possible de procéder à une première détermination relative à l'éprouvette pleine 31, de la différence entre les températures au At a first given position of the mobile calorimetric cell in the reactor, it is possible to make a first determination relative to the solid test piece 31, the difference between the temperatures at
30 niveau du sommet du premier cylindre de liaison 311 et au niveau du premier socle 351, ainsi que décrite précédemment. Il est alors possible de déplacer la cellule calorimétrique mobile, par une montée ou bien une descente de celle-ci le long de l'axe principal, de façon à ce qu'au terme du déplacement, à une seconde position de la cellule, l'éprouvette vide 33 se situe à l'altitude de l'éprouvette pleine 31 avant le déplacement. Un courant électrique noté i peut alors être injecté dans une résistance électrique R équipant l'éprouvette vide 33, et le courant peut être ajusté jusqu'à ce que le résultat d'une seconde détermination de la différence entre les températures au niveau du sommet du second cylindre de liaison 331 et au niveau du second socle 353 soit égale à la valeur résultant de la première détermination relative à l'éprouvette pleine 31 décrite ci-avant. La puissance électrique est alors égale à R.i2, et représente alors le dépôt d'énergie dans le noyau de l'éprouvette pleine 31. The top level of the first connecting cylinder 311 and at the first base 351, as previously described. It is then possible to move the mobile calorimetric cell, by a rise or a descent thereof along the main axis, so that at the end of the displacement, at a second position of the cell, the Empty specimen 33 is at the altitude of the full specimen 31 before moving. An electric current noted i can then be injected into an electrical resistance R equipping the empty test piece 33, and the current can be adjusted until the result of a second determination of the difference between the temperatures at the top of the second connecting cylinder 331 and at the second base 353 is equal to the value resulting from the first determination relating to the solid test piece 31 described above. The electric power is then equal to R.i.sub.2, and then represents the energy deposit in the core of the solid test tube 31.
Un troisième mode de mesure peut consister en la détermination de l'échauffement par une méthode dite « d'addition de courant ». A une première position donnée de la cellule calorimétrique mobile dans le réacteur, il est possible de procéder à une première détermination relative à l'éprouvette pleine 31, de la différence entre les températures au niveau du sommet du premier cylindre de liaison 311 et au niveau du premier socle 351, ainsi que décrite précédemment. Il est alors possible de déplacer la cellule calorimétrique mobile, par une montée ou bien une descente de celle-ci le long de l'axe principal, de façon à ce qu'au terme du déplacement, à une seconde position de la cellule, l'éprouvette vide 33 se situe à l'altitude de l'éprouvette pleine 31 avant le déplacement. Il peut alors être procédé à une seconde détermination relative à l'éprouvette vide 33, de la différence entre les températures au niveau du sommet du second cylindre de liaison 331 et au niveau du second socle 353. A third measurement mode may consist of the determination of the heating by a method called "current addition". At a first given position of the mobile calorimetric cell in the reactor, it is possible to make a first determination relative to the solid test piece 31, the difference between the temperatures at the top of the first connecting cylinder 311 and at the of the first base 351, as described above. It is then possible to move the mobile calorimetric cell, by a rise or a descent thereof along the main axis, so that at the end of the displacement, at a second position of the cell, the Empty specimen 33 is at the altitude of the full specimen 31 before moving. A second determination relative to the empty test piece 33, the difference between the temperatures at the top of the second connecting cylinder 331 and at the second base 353 can then be made.
Il est alors possible de relever une première détermination d'écart de température sans chauffage extérieur correspondant à l'écart entre les deux différences de température précitées. La cellule calorimétrique mobile peut alors à nouveau être déplacée, de manière à être située à nouveau dans la première position. L'éprouvette pleine 31 est alors notamment située à son niveau initial, et un courant électrique d'intensité i peut être injecté dans une résistance électrique équipant l'éprouvette pleine 31. Il est alors possible de relever la différence entre les températures au niveau du sommet du premier cylindre de liaison 311 et au niveau du premier socle 351. It is then possible to record a first determination of temperature difference without external heating corresponding to the difference between the two temperature differences mentioned above. The mobile calorimetric cell can then again be moved, so as to be located again in the first position. The solid test piece 31 is then in particular located at its initial level, and an electric current of intensity i can be injected into an electrical resistance equipping the solid test tube 31. It is then possible to note the difference between the temperatures at the level of the top of the first connecting cylinder 311 and at the first base 351.
Une deuxième détermination d'écart de température peut alors être relevée, celle-ci correspondant à l'écart pour l'éprouvette pleine 31 entre les deux différences de température entre le niveau du sommet du premier cylindre de liaison 311 et au niveau du premier socle 351, avec et sans chauffage extérieur. Si, par exemple, la deuxième détermination d'écart de température est égale à la première détermination d'écart de température, il est alors possible d'en déduire l'échauffement dans le noyau de l'éprouvette pleine 31, la puissance R.i2, représentant alors l'énergie déposée dans le noyau de l'éprouvette pleine 31. Dans la méthode d'addition de courant, l'évaluation de l'énergie déposée dans le noyau de l'éprouvette pleine 31 peut être déduite à partir de l'injection d'un courant quelconque. Dans la présente invention il est seulement préférable pour l'obtention d'une précision minimale que l'injection de courant représente une énergie déposée dans le noyau qui soit du même ordre de grandeur que celle déposée par les seuls photons gamma. La figure 4 présente une vue en coupe illustrant le détail d'une cellule calorimétrique mobile d'un calorimètre différentiel, dans un exemple de réalisation de l'invention. A second determination of temperature difference can then be recorded, which corresponds to the difference for the full test piece 31 between the two temperature differences between the level of the top of the first connecting cylinder 311 and at the level of the first base. 351, with and without external heating. If, for example, the second temperature difference determination is equal to the first temperature difference determination, it is then possible to deduce the heating in the core of the solid test piece 31, the power R. i2, then representing the energy deposited in the core of the solid test tube 31. In the current addition method, the evaluation of the energy deposited in the core of the solid test specimen 31 can be deduced from injection of any current. In the present invention, it is only preferable for obtaining a minimum precision that the current injection represents an energy deposited in the nucleus which is of the same order of magnitude as that deposited by the gamma photons alone. FIG. 4 shows a sectional view illustrating the detail of a mobile calorimetric cell of a differential calorimeter, in one exemplary embodiment of the invention.
Une cellule calorimétrique mobile d'un calorimètre différentiel comprise dans une enceinte étanche non représentée sur la figure, immergée dans l'eau de piscine d'un réacteur, peut comprendre deux éprouvettes identiques superposées : l'éprouvette pleine 31 disposée par exemple au-dessus de l'éprouvette vide 33, ainsi que décrit de manière synoptique précédemment, en référence à la figure 3. Chaque éprouvette 31, 33 est également reliée à un socle 351, 353 via un cylindre de liaison 311, 331. Chacune des éprouvettes 31, 33 peut être avantageusement équipée d'une résistance électrique 421, 423 disposée au coeur de celle-ci, permettant notamment de mesurer, par injection d'un courant électrique, la pente d'étalonnage en °CM, ainsi que cela est décrit précédemment. Les résistances électriques 421, 423 peuvent par exemple être réalisées par bobinage de fil de constantan sur des perles en alumine. L'éprouvette pleine 31 comprend un échantillon ou noyau 1, typiquement en graphite, dans lequel la dissipation d'énergie doit être déterminée. A mobile calorimetric cell of a differential calorimeter comprised in a sealed enclosure not shown in the figure, immersed in the pool water of a reactor, may comprise two identical specimens superimposed: the solid specimen 31 disposed for example above of the empty test piece 33, as previously described in a mimic manner, with reference to FIG. 3. Each sample 31, 33 is also connected to a base 351, 353 via a connecting cylinder 311, 331. Each of the test pieces 31, 33 can be advantageously equipped with an electrical resistor 421, 423 disposed at the heart thereof, in particular for measuring, by injection of an electric current, the calibration slope in ° CM, as described above. The electrical resistors 421, 423 may for example be made by winding constantan wire on alumina beads. The solid test piece 31 comprises a sample or core 1, typically made of graphite, in which the energy dissipation must be determined.
Dans un mode de réalisation avantageux d'une cellule calorimétrique mobile selon l'invention, celle-ci peut en outre permettre une mesure neutronique complémentaire. A cette fin, un collectron 411 de taille réduite peut être inséré dans le premier socle 351 de l'éprouvette pleine 31, le long de son axe principal, de manière à permettre une mesure du niveau de flux neutronique exactement au niveau de la cellule calorimétrique mobile, et de façon simultanée avec la mesure d'échauffement. Le collectron 411 peut par exemple être dérivé d'un collectron de type standard à émetteur Rhodium, par un raccourcissement de sa longueur d'âme, ou "émetteur", de manière à 1 o ce que celui-ci puisse être compatible des dimensions du premier socle 351. D'une manière typique, un émetteur a une longueur de quelques centimètres, et celle-ci peut par exemple être ramenée à une valeur de l'ordre de 10 mm, de façon à ce que le collectron 411 puisse être disposé dans le premier socle 351 sans en modifier significativement sa géométrie, et 15 ainsi sans perturber à ce niveau les échanges thermiques avec le milieu environnant. Afin que les deux socles 351, 353 des deux éprouvettes 31, 33 présentent des propriétés identiques, c'est-à-dire aient une même géométrie, une même masse et soient réalisés dans les mêmes matériaux, un faux collectron 413 peut être également inséré dans le second socle 353 de 20 l'éprouvette vide 33. Des moyens de mesure de température sont disposés aux différents points de mesure : des premiers moyens de mesure 441 sont disposés sensiblement au sommet du premier cylindre de liaison 311, soit sensiblement à la base de l'éprouvette pleine 31. De la même manière, des 25 deuxièmes moyens de mesure 443 sont disposés sensiblement au sommet du second cylindre de liaison 331, soit sensiblement à la base de l'éprouvette vide 33. Des troisièmes moyens de mesure 451 peuvent être disposés sensiblement au niveau du centre du premier socle 351, et des quatrièmes moyens de mesure 453 peuvent être disposés sensiblement au niveau du 30 centre du second socle 353. Les différents moyens de mesure 441, 443, 451, 453 peuvent par exemple être formés par des thermocouples. Des câbles électriques permettent de relier électriquement les différents éléments précités le requérant, à un système de recueil et de pilotage, non représenté sur la figure, et se situant par exemple en dehors du 35 réacteur nucléaire : les premiers moyens de mesure 441 et les deuxièmes moyens de mesure 443 sont respectivement reliés à des premier et second câbles électriques 441a, 443a, permettant la transmission des signaux de mesure vers le système de recueil. D'une manière similaire, des troisième et quatrième câbles électriques 451a, 453a sont reliés respectivement aux troisièmes et quatrièmes moyens de mesure 451, 453. Une première paire de câbles électriques 421a, 421 b relie la première résistance électrique 421 au système de recueil et de pilotage, et permet le passage d'un courant électrique de mesure. D'une manière similaire, une seconde paire de câbles électriques 423a, 423b relie la seconde résistance électrique 423 au 1 o système de recueil et de pilotage, et permet le passage d'un courant électrique de mesure. Un cinquième câble électrique 411 a relie le collectron 411 au système de recueil et de pilotage, et permet la transmission du signal restitué par le collectron 411. Il n'est pas nécessaire de relier le faux collectron 413, néanmoins, il est possible de connecter celui-ci par un 15 câble électrique non représenté sur la figure, dans le but d'harmoniser les structures géométriques des deux éprouvettes 31, 33 et des dispositifs y associés. Tous les câbles électriques 441a, 443a, 451a, 453a, 421a, 421b, 423a, 423b et 411a précités remontent le long de l'enceinte contenant la 20 cellule calorimétrique mobile. De fait, les câbles électriques reliés à des éléments situés sensiblement en dessous du premier socle 351 longent celui-ci. Or il est souhaitable pour optimiser les échanges thermiques que les socles 351, 353 des deux éprouvettes 31, 33 soient ajustés au plus près du tube formant l'enceinte les contenant, de façon à limiter la résistance 25 thermique de contact. Il est ainsi possible de réaliser une rainure verticale sur la surface extérieure du premier socle 351, permettant le passage des câbles électriques. Il est également possible de réaliser une rainure similaire sur la surface extérieure du second socle 351, afin de préserver au mieux l'harmonie structurelle des deux éprouvettes 31, 33 et des éléments y 30 associés. Des réalisations typiques sont fournies ici, à titre d'exemple non limitatif de la présente invention : les deux éprouvettes 31, 33 peuvent par exemple être réalisées en aluminium, leur hauteur peut être de 79 mm, la hauteur des socles 351, 353 peut être de 35 mm. Le diamètre des socles 35 351, 353 peut être de l'ordre de 17 mm. In an advantageous embodiment of a mobile calorimetric cell according to the invention, it can furthermore allow a complementary neutron measurement. To this end, a collectron 411 of reduced size can be inserted in the first base 351 of the solid test specimen 31, along its main axis, so as to allow a measurement of the neutron flux level exactly at the level of the calorimetric cell. mobile, and simultaneously with the warm-up measure. The collectron 411 can for example be derived from a standard type collectron with a Rhodium emitter, by a shortening of its length of core, or "emitter", so that it can be compatible with the dimensions of the first base 351. In a typical manner, an emitter has a length of a few centimeters, and this can for example be reduced to a value of the order of 10 mm, so that collectron 411 can be arranged in the first base 351 without significantly modifying its geometry, and thus without disturbing at this level the heat exchange with the surrounding medium. So that the two bases 351, 353 of the two specimens 31, 33 have identical properties, that is to say have the same geometry, the same mass and are made of the same materials, a false collectron 413 can also be inserted in the second base 353 of the empty test piece 33. Temperature measuring means are arranged at the different measurement points: first measuring means 441 are arranged substantially at the top of the first connecting cylinder 311, or substantially at the base In the same manner, second measuring means 443 are disposed substantially at the top of the second connecting roll 331, substantially at the base of the empty test piece 33. Third measuring means 451 can be disposed substantially at the center of the first base 351, and the fourth measurement means 453 may be arranged substantially at the center of the second base 353. The For example, different measuring means 441, 443, 451, 453 may be formed by thermocouples. Electrical cables make it possible to electrically connect the various elements mentioned above to the applicant, to a collection and control system, not shown in the figure, and located for example outside the nuclear reactor: the first measuring means 441 and the second measuring means 443 are respectively connected to first and second electrical cables 441a, 443a, allowing the transmission of the measurement signals to the collection system. In a similar manner, third and fourth electrical cables 451a, 453a are respectively connected to the third and fourth measuring means 451, 453. A first pair of electrical cables 421a, 421b connects the first electrical resistance 421 to the collection system and pilot, and allows the passage of an electric current measurement. In a similar manner, a second pair of electric cables 423a, 423b connects the second electrical resistance 423 to the 1st collection and control system, and allows the passage of an electric measuring current. A fifth electrical cable 411 a connects the collectron 411 to the collection and control system, and allows the transmission of the signal restored by the collectron 411. It is not necessary to connect the false collectron 413, nevertheless, it is possible to connect the latter by an electric cable not shown in the figure, in order to harmonize the geometric structures of the two specimens 31, 33 and associated devices. All of the aforementioned electrical cables 441a, 443a, 451a, 453a, 421a, 421b, 423a, 423b and 411a move up along the enclosure containing the mobile calorimeter cell. In fact, the electrical cables connected to elements located substantially below the first base 351 along it. However, it is desirable to optimize the heat exchange that the bases 351, 353 of the two specimens 31, 33 are adjusted closer to the tube forming the enclosure containing them, so as to limit the thermal contact resistance. It is thus possible to make a vertical groove on the outer surface of the first base 351, allowing the passage of electrical cables. It is also possible to make a similar groove on the outer surface of the second base 351, in order to better preserve the structural harmony of the two specimens 31, 33 and associated elements. Typical embodiments are provided here, by way of non-limiting example of the present invention: the two specimens 31, 33 may for example be made of aluminum, their height may be 79 mm, the height of the bases 351, 353 may be 35 mm. The diameter of the bases 351 353 may be of the order of 17 mm.
Tous les câbles électriques 441a, 443a, 451a, 453a, 421a, 421b, 423a, 423b et 411a peuvent être des câbles à isolant minéral et à gaine en acier inoxydable. Les deux éprouvettes 31, 33 peuvent être placées dans un tube ou enceinte par exemple en inox de façon à ce que les socles 351 et 353 soient en contact de la surface interne du tube. Les éprouvettes 31, 33 peuvent, dans le cas de l'invention décrite, être espacées d'une distance inter-éprouvettes fixe à l'intérieur de l'enceinte. Le tube peut être fermé en partie haute et basse de façon à ce que les deux éprouvettes se retrouvent dans une enceinte fermée étanche. L'ensemble des câbles peut sortir en partie haute de cette enceinte fermée appelée alors cellule calorimétrique à travers un passage étanche aménagé en partie haute. Le volume intérieur de la cellule calorimétrique mobile peut par exemple être rempli d'azote gazeux, ce gaz offrant une faible conductivité thermique limitant la perte de chaleur par conduction dans le gaz. Ceci permet de privilégier l'évacuation de l'énergie déposée dans les éprouvettes 31, 33 par conduction dans les cylindres de liaison 311, 331. Avantageusement, les deux éprouvettes 31, 33 peuvent être entourées d'écrans latéraux anti-radiatifs non représentés sur la figure, par exemple réalisés en acier inoxydable, présentant une très faible épaisseur, typiquement de l'ordre de 0,2 mm, et dont la surface interne peut être finement polie. Les écrans latéraux anti-radiatifs permettent de supprimer une grande partie de la perte d'énergie par rayonnement et donc encore de privilégier l'évacuation de chaleur par simple conduction dans les cylindres de liaison 311, 331. All electrical cables 441a, 443a, 451a, 453a, 421a, 421b, 423a, 423b and 411a may be mineral insulated and stainless steel sheathed cables. The two test pieces 31, 33 can be placed in a tube or enclosure, for example made of stainless steel, so that the bases 351 and 353 are in contact with the inner surface of the tube. The test pieces 31, 33 may, in the case of the invention described, be spaced apart from a fixed inter-test piece distance inside the enclosure. The tube can be closed at the top and bottom so that the two specimens are found in a sealed enclosure. The set of cables can exit in the upper part of this closed enclosure then called calorimetric cell through a sealed passage in the upper part. The internal volume of the mobile calorimetric cell may for example be filled with nitrogen gas, the gas having a low thermal conductivity limiting the heat loss by conduction in the gas. This makes it possible to favor the evacuation of the energy deposited in the test pieces 31, 33 by conduction in the connecting cylinders 311, 331. Advantageously, the two test pieces 31, 33 may be surrounded by anti-radiative side shields, not shown on the figure, for example made of stainless steel, having a very small thickness, typically of the order of 0.2 mm, and whose inner surface can be finely polished. The anti-radiative side shields make it possible to eliminate a large part of the energy loss by radiation and thus still favor the heat dissipation by simple conduction in the connecting cylinders 311, 331.
La figure 5 présente une vue en coupe illustrant une cellule calorimétrique mobile associée à des moyens de déplacement, l'ensemble étant compris dans un dispositif de mesure, selon un exemple de réalisation de l'invention. FIG. 5 shows a sectional view illustrating a mobile calorimetric cell associated with displacement means, the assembly being included in a measuring device, according to an example embodiment of the invention.
Une cellule calorimétrique mobile 50 d'un calorimètre différentiel selon l'un des modes de réalisation décrits précédemment est représentée sous une forme schématique sur la figure. La cellule calorimétrique mobile 50 est mue par des moyens de déplacement assurant le déplacement de la cellule calorimétrique mobile 50 le long de l'axe vertical, entre une position basse B et une position haute H. Dans l'exemple illustré par la figure 5, la partie basse B se trouve sensiblement au bas de la hauteur fissile du réacteur, et la partie haute H se situe à une hauteur supérieure au sommet de la hauteur fissile. Des modes de réalisation alternatifs peuvent être envisagés, par exemple dans lesquels la partie basse B se situe en dessous de la hauteur fissile du réacteur. Les moyens de déplacement doivent notamment permettre : - d'assurer de façon continue ou par pas, le déplacement de la cellule calorimétrique mobile 50 sur une plage de mesure déterminée ; ^ de placer la cellule calorimétrique mobile 50 dans une même géométrie de mesure, quelle que soit l'altitude de la cellule calorimétrique mobile 50 dans la plage de mesure. Un autre avantage procuré par le déplacement de la cellule calorimétrique mobile, est que le refroidissement de celle-ci est ainsi favorisé par circulation hydraulique. En effet, le déplacement assure la circulation de l'eau autour de la cellule de mesure, quelle que soit sa position dans la plage de mesure, et assure ainsi le refroidissement de la cellule, car si la valeur de l'échauffement est déduite des mesures des écarts de température il est tout de même nécessaire que les températures absolues n'atteignent pas des valeurs trop élevées, afin d'éviter la fusion de l'aluminium et de conserver un écoulement en régime monophasique. Il est ainsi nécessaire de permettre un refroidissement approprié et donc d'assurer un débit minimal. Un exemple de réalisation des moyens de déplacement de la cellule calorimétrique mobile 50 est illustré dans la figure 5, cet exemple étant non 25 limitatif. Les moyens de déplacement peuvent être formés par un moteur 501, entraînant en rotation un fourreau interne 502 de forme cylindrique et d'axe principal aligné sur l'axe principal de la mesure, vertical. La cellule calorimétrique mobile 50 peut par exemple être solidaire d'une tige 30 filetée 504 dont l'axe principal est également aligné sur l'axe vertical. La rotation du fourreau interne 502 peut entraîner la translation de la tige filetée 504, et partant de la cellule calorimétrique mobile 50 : la tige filetée 504 peut s'inscrire partiellement dans le fourreau interne 502 et être reliée à celui-ci par l'intermédiaire d'un système d'entraînement vis- 35 écrou 505. Le mouvement de translation de l'équipage mobile formé par la tige filetée 504 et la cellule calorimétrique mobile 50 sous l'effet de la rotation du fourreau interne 502 est rendu possible par un blocage en rotation de la cellule calorimétrique mobile 50 au sein d'un fourreau externe 506 fixe formant canne de mesure, par des moyens anti-rotation, par exemple formés par un taquet disposé sur la surface de la cellule calorimétrique, et s'insérant dans une rainure verticale pratiquée sur la surface interne du fourreau externe 506. Le fourreau externe 506 comprend ainsi également l'ensemble des éléments formant les moyens de déplacement. Le moteur 501 peut par exemple être compris dans un boitier 507 rapporté au sommet du fourreau 1 o externe 506. Des moyens d'engrènement 503 peuvent permettre l'entraînement en rotation du fourreau interne 502 par le moteur 501 ; des moyens d'engrènement par renvoi d'angle peuvent par exemple être utilisés si l'axe du moteur 501 n'est pas dans l'alignement de l'axe du fourreau interne 502. 15 Divers modes de réalisation alternatifs peuvent être envisagés, par exemple dans lesquels le moteur est déporté du fourreau externe 506, et relié aux moyens d'engrènement 503 par l'intermédiaire de moyens d'entraînement, par exemple formés par un câble tournant au sein d'une gaine flexible. Un tel mode de réalisation peut permettre l'immersion de 20 l'ensemble des éléments, tout en disposant le moteur hors de l'eau. La cellule calorimétrique mobile 50 peut être maintenue dans une position de repli, lors de périodes pendant lesquelles aucune mesure n'est réalisée. La position de repli peut par exemple coïncider avec la position haute H. Le flux de rayonnement peut être très faible à ce niveau de façon à 25 limiter le vieillissement des composants de la cellule calorimétrique. L'ensemble des câbles électriques décrits précédemment en référence à la figure 4 peuvent par exemple être compris dans une gaine 510 s'inscrivant dans la tige filetée 504, celle-ci pouvant être creuse, puis dans le fourreau interne 502, puis émerger dans le fourreau externe 506, puis dans 30 le boitier 507. Une sortie étanche peut être réalisée en surface du boitier 507, au travers de laquelle peuvent émerger les câbles électriques précités, ainsi que les câbles électriques permettant l'alimentation du moteur 501. Tous les câbles électriques peuvent alors par exemple être insérés dans une gaine flexible 511, celle-ci s'étendant jusqu'au système de recueil et de pilotage. A mobile calorimeter cell 50 of a differential calorimeter according to one of the previously described embodiments is shown schematically in the figure. The mobile calorimetric cell 50 is moved by displacement means ensuring the displacement of the mobile calorimetric cell 50 along the vertical axis, between a low position B and a high position H. In the example illustrated in FIG. the lower part B is substantially below the fissile height of the reactor, and the upper part H is at a height greater than the top of the fissile height. Alternative embodiments may be envisaged, for example in which the lower part B is below the fissile height of the reactor. The displacement means must in particular make it possible: to ensure, continuously or in steps, the displacement of the mobile calorimetric cell 50 over a determined measuring range; placing the mobile calorimetric cell 50 in the same measurement geometry, regardless of the altitude of the mobile calorimetric cell 50 in the measurement range. Another advantage provided by the displacement of the mobile calorimetric cell is that the cooling thereof is thus favored by hydraulic circulation. Indeed, the displacement ensures the flow of water around the measuring cell, regardless of its position in the measurement range, and thus ensures the cooling of the cell, because if the value of the heating is deduced from measurements of temperature differences it is still necessary that the absolute temperatures do not reach too high values, in order to avoid the melting of the aluminum and to maintain a flow in a monophasic regime. It is thus necessary to allow appropriate cooling and thus to ensure a minimum flow. An exemplary embodiment of the displacement means of the mobile calorimetric cell 50 is illustrated in FIG. 5, this example being non-limiting. The displacement means may be formed by a motor 501, rotating an inner sleeve 502 of cylindrical shape and main axis aligned with the main axis of the measurement, vertical. The mobile calorimetric cell 50 may for example be integral with a threaded rod 504 whose main axis is also aligned with the vertical axis. The rotation of the inner sleeve 502 can cause the translation of the threaded rod 504, and starting from the mobile calorimetric cell 50: the threaded rod 504 can partially register in the inner sleeve 502 and be connected thereto via The translational movement of the moving element formed by the threaded rod 504 and the mobile calorimetric cell 50 under the effect of the rotation of the inner sleeve 502 is made possible by a rotational locking of the mobile calorimetric cell 50 within an outer sleeve 506 fixed measuring rod, by anti-rotation means, for example formed by a cleat disposed on the surface of the calorimetric cell, and inserted into a vertical groove formed on the inner surface of the outer sleeve 506. The outer sleeve 506 thus also includes all the elements forming the displacement means. The motor 501 may for example be included in a housing 507 attached to the top of the outer sleeve 1 o 506. meshing means 503 may allow the rotational drive of the inner sleeve 502 by the motor 501; for example, angular meshing means may be used if the axis of the motor 501 is not in alignment with the axis of the inner sleeve 502. Various alternative embodiments may be envisaged, for example example in which the motor is offset from the outer sleeve 506, and connected to the meshing means 503 by means of drive means, for example formed by a cable rotating within a flexible sheath. Such an embodiment may allow all of the elements to be immersed while placing the motor out of the water. The mobile calorimetric cell 50 can be maintained in a folded position, during periods during which no measurement is made. The folding position may for example coincide with the high position H. The radiation flux can be very low at this level so as to limit the aging of the components of the calorimetric cell. The set of electrical cables described above with reference to FIG. 4 may for example be included in a sheath 510 which is part of the threaded rod 504, which may be hollow, then in the inner sleeve 502, and then emerge in the outer sleeve 506, then in the housing 507. A sealed outlet can be made on the surface of the housing 507, through which can emerge the above-mentioned electrical cables, as well as the electrical cables for powering the motor 501. All cables Electrical devices can then for example be inserted into a flexible sheath 511, the latter extending to the collection and control system.
D'une manière typique, la canne de mesure formée par le fourreau externe 506 et le boitier 507 dans l'exemple illustré par la figure, peut avoir une hauteur de l'ordre de 4600 mm. Typically, the measuring rod formed by the outer sleeve 506 and the housing 507 in the example illustrated by the figure, can have a height of about 4600 mm.
Il est à observer que les modes de réalisation de l'invention décrits précédemment consistent à la superposition de deux éprouvettes. Cependant des modes de réalisation alternatifs peuvent être envisagés, dans lesquels une pluralité d'éprouvettes sont superposées. L'éprouvette vide est en effet utilisée comme référence pour l'éprouvette pleine qui contient l'échantillon, cet échantillon étant par exemple en graphite. Or il est possible de placer une éprouvette pleine supplémentaire, voire une pluralité d'éprouvettes pleines supplémentaires, superposées à l'éprouvette vide et aux précédentes éprouvettes pleines le cas échéant. Les différentes éprouvettes pleines peuvent par exemple contenir des échantillons différents que le graphite, par exemple en Fer ou en Bismuth. Pour de tels modes de réalisation alternatifs, le principe de mesure est conservé pour chacune des éprouvettes, c'est-à-dire que le relevé de leurs températures respectives, doit être comparé à la référence qui reste l'éprouvette vide, placée par exemple tout en bas. De tels modes de réalisation permettent de déterminer le rapport des niveaux d'échauffement spécifiques en fonction de la nature des différents noyaux. En effet dans un même champ de rayonnement le niveau d'échauffement spécifique, c'est-à-dire le nombre de Watts par gramme de matière, augmente avec le numéro atomique de la matière. Ce phénomène répond à une loi d'évolution habituellement évaluée par le moyen de calculs, mais de tels modes de réalisation permettent de l'évaluer au moyen de mesures pratiques. Il est par exemple possible d'envisager un mode dans lequel différentes éprouvettes pleines superposées contiennent des échantillons de matériaux allant du graphite au Bismuth, permettant ainsi de parcourir tous les numéros atomiques compris entre 6 et 83. It should be observed that the embodiments of the invention described above consist in the superposition of two test pieces. However, alternative embodiments may be envisaged in which a plurality of specimens are superimposed. The empty test specimen is in fact used as a reference for the solid test specimen which contains the sample, this sample being for example made of graphite. Or it is possible to place an additional solid test piece, or even a plurality of additional solid test pieces, superimposed on the empty test specimen and the previous solid specimens, if appropriate. The different solid specimens may for example contain different samples than graphite, for example iron or Bismuth. For such alternative embodiments, the measuring principle is preserved for each of the specimens, that is to say that the reading of their respective temperatures, must be compared to the reference which remains the empty test specimen, placed for example at the bottom. Such embodiments make it possible to determine the ratio of the specific heating levels according to the nature of the different nuclei. Indeed in the same radiation field the specific level of heating, that is to say the number of Watts per gram of material, increases with the atomic number of the material. This phenomenon responds to a law of evolution usually evaluated by means of calculations, but such embodiments make it possible to evaluate it by means of practical measures. For example, it is possible to envisage a mode in which different superimposed solid specimens contain samples of materials ranging from graphite to Bismuth, thus making it possible to cover all the atomic numbers between 6 and 83.
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