Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

SYSTEME DE MESURE INFRA - ROUGE à 4 MICRONS Oleg Eric Anitoff Chargé de Recherc

SYSTEME DE MESURE INFRA - ROUGE à 4 MICRONS Oleg Eric Anitoff Chargé de Recherche au CNRS, CEA Saclay montage 1978 - 1987 SYSTEME DE CONTROLE CONTINU DE LA TENEUR EN EAU LOURDE DU CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT SECONDAIRE DU REACTEUR NUCLEAIRE ORPHEE. Oleg Eric ANITOFF, Chargé de Recherche, Centre National de la Recherche Scientifique, et Département de Physico-Chimie, CEN/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex (France) INTRODUCTION. Ce rapport technique décrit les circuits électroniques du système de contrôle continu (avec déclanchement d’alarmes en salle de contrôle lors du dépassement de seuils réglables) de la teneur en eau lourde du circuit de refroidissement secondaire du réacteur nucléaire Orphée, installé sur le site du Centre d’Etudes Nucléaires de Saclay. Ce dispositif est destiné à prévenir toute fuite du circuit de refroidissement primaire, ce qui présenterait des risques de contamination radioactive (tritium). La concentration en eau lourde est proportionnelle (dans le domaine de 0 à 150 ppm) à l’absorption infra-rouge à 4 microns, en raison de la molécule HDO. La conception mécanique et optique est l’œuvre de J.P. LEICKNAM (Ingénieur, Docteur Es Sciences Physiques, Centre d’Etudes Nucléaires de Saclay), directeur du Laboratoire d’Optique Moléculaire du Service de Photophysique Appliquée – Service de Chimie Moléculaire. Le principe en apparaît sur les photographies de l’installation: La cellule de mesure haute pression (acier inoxydable, fenêtres en Corindon) thermostatée au moyen d’un cryostat à groupe réfrigérant (la température du corps de la cellule devant être maintenue au voisinage de 20°C, alors que la température de la casemate où est installé le dispositif peut s’élever jusqu’à 35°C) est traversée sur la voie mesure par un circuit d’eau dérivé du circuit secondaire du réacteur (réglage par vannes « by-pass » ; contrôle de débit par un débitmètre « thermodynamique » original décrit dans ce rapport) et sur la voie référence par l’eau ordinaire d’un circuit fermé. La mesure d’absorption optique à 4 microns est donc différentielle. VUE DE LA PLATINE OPTIQUE avec la SOURCE INFRA-ROUGE GLOBAR Et la CUVE DE MESURE avec FENETRES en CORINDON, ainsi que le MOTEUR PAS-a-PAS PD12 à 8 PHASES et le DISQUE HACHEUR La source infra-rouge est un élément chauffant de 400 W au carbure de silicium (« Globar »), alimenté par une alimentation stabilisée à thyristor (100 V CC/4A). Afin d’éviter l’échauffement par convection de la platine optique, la source est soumise à un écoulement laminaire d’air (tuyère avec filtre anti-poussière au-dessus de la source ; aspiration et rejet dans la casemate par une turbine centrifuge). La lumière infra-rouge est commutée entre les voies mesure et référence par un demi- disque équilibré tournant à 21,33 Hz. L’entraînement de ce disque est effectué par un moteur pas à pas type PD 12 (plus fiable qu’un moteur synchrone dans un environnement présentant d’importantes fluctuations de température). Un système de quatre miroirs paraboliques réglables chacun par 3 vis indépendantes renvoie les faisceaux mesure et référence sur un détecteur infra-rouge au Séléniure de Plomb, refroidi par un dispositif incorporé à effet Peltier. Le boîtier « détecteur », fixé sur la platine optique, comporte le détecteur Se-Pb monté sur une embase refroidie par circulation d’eau thermostatée et préamplificateur de tension (Gv = 40 dB) à faible bruit. VUE GENERALE de l’INSTALLATION et de mon MONTAGE ELECTRONIQUE Rappel du Cahier des Charges La conception et la construction de ce dispositif (achevé en janvier 1981) avaient été entreprises sur la demande de LEDOUX (Ingénieur, Service des Piles, CEN/Saclay). Les fonctions à remplir étaient les suivantes :  Mesure en continu de la concentration différentielle en D2O du circuit secondaire avec une résolution de 10 ppm, une dynamique minimum de 100 ppm et transmission de la valeur mesurée en salle de contrôle par une boucle de courant 0-20 mA ; dispositif actionné par un électroaimant sur la platine optique simule toutes les 4 heures un offset de 30 ppm ;  Déclanchement d’un circuit alarme en salle de contrôle (deux circuits inverseurs) lorsqu’au moins une des anomalies de fonctionnement suivantes se produit :  Dépassement du seuil de concentration en D2O, maximum autorisé dans le circuit secondaire : réglable de 0 à 100 ppm,  Dépassement du seuil de température détecteur (Tdet)  Dépassement du seuil de température ambiante (Tgal)  Dépassement du seuil de température d’eau voie référence (Tref)  Dépassement du seuil de température d’eau voie mesure (Tcir)  Débit d’eau de référence inférieur au seuil de consigne (Dcir)  Dépassement de seuil de température thermostat 1 (TT1)  Dépassement de seuil de température thermostat 2 (TT2)  Pannes d’alimentation électrique :  100 V (polarisation du détecteur Se-Pb)  5 V (circuit logique TTL commandant le moteur en PD 12)   15 V a et b : ces circuits électriques, dont les voyants de contrôle sont sur le panneau avant de la centrale de contrôle en casemate, ne sont plus utilisés (initialement, la transmission de (D2O) avait été effectuée par deux circuits tension flottants indépendants : 0 à 5 V pour enregistreur en salle de contrôle ; 0 à 10 V pour l’ordinateur gérant le fonctionnement du réacteur ; cette double transmission tension flottante a été remplacée en 1981 par une unique boucle de courant 0-20 mA).  Le contrôle des débits Dcir et Dref nécessitait le développement d’un nouveau débitmètre  Sensible aux très faibles débits (quelques millilitres par minute)  Ne comportant en contact avec l’eau du circuit secondaire que de l’acier inoxydable (afin de satisfaire aux normes anticorrosion). Descriptif électronique Les circuits électroniques sont répartis entre 4 tiroirs dans un panier Camac 5 U, sous la platine optique . De gauche à droite : 1) Tiroir commande générale Ce tiroir comporte simplement un interrupteur Arrêt/Marche, commandant deux télérupteurs disposés dans les boîtiers électriques « secteur secours » (circuit électrique permanent du réacteur : protégé contre les pannes E.D.F. ; avec continuité de phase) et « secteur non secouru » (réseau E.D.F. ordinaire), ainsi que le relai ooptocoupleur-thyristor commandant l’électroaimant de test automatique. 2) Tiroir alimentation Globar 100 V CC 4 A. Ce tiroir contient l’alimentation stabilisée continue à découpage par thyristor commuté à fréquence double de la fréquence réseau (100 Hz). Cette alimentation comporte aussi deux parties extérieures au tiroir et situées à l’arrière du panier Camac :  Un transformateur abaisseur de tension 220/110 V de 630 VA (transformateur Deri, type TA 630 B).  Une inductance de lissage de 80 mH/5 A, construite au moyen d’un transformateur « Variac » de 110 V/500 VA dont l’enroulement est partagé en deux moitiés, lesquelles sont connectées en parallèle (l’enroulement complet d’un « Variac » 110 V, 500 VA présente une inductance de 320 mH, mais commencerait à se saturer sous l’action d’une composante continue de 3 A, ce qui est insuffisant pour l’application présente). 3) Tiroir alimentation moteur + détecteur PbSe. Ce tiroir contient :  Une alimentation multiple :  20 V non stabilisé (alimentation du réseau de compensation du moteur pas à pas)  5 V stabilisé (circuit TTL)  1,6 A (refroidisseur thermoélectrique « Peltier » du détecteur SePb)  200 V (polarisation du détecteur SePb)  Une carte de commande de moteur pas à pas type 13103004 (RTC, circuits TTL). Cette carte n’est plus fabriquée par la Radiotechnique depuis 1982. 4) Tiroir Centrale de contrôle. Ce tiroir est la « partie intelligente » du système . Ce tiroir contient  Une alimentation stabilisée 5 V 500 mA alimentant le voltmètre numérique AD 2026 situé sur le panneau avant,  Une alimentation stabilisée  15 V 350 mA (Anolog Device, type 925 E)  Une alimentation stabilisée + 12 V, 150 mA  Une carte alarmes assurant la détection des anomalies (Cf. Cahier des charges) autres que le dépassement seuil (D2O). Cette carte comporte :  8 comparateurs à seuils réglables sur le circuit imprimé par 8 potentiomètres multitours (T 19 S L4)  4 comparateurs de tension à couplage optique, dont 2 ne sont plus utilisés sur la version « 1981 ». Ces 12 comparateurs, détectant chacun une anomalie de fonctionnement différente, commandent 12 voyants lumineux (L.E.D. : light emitting diodes) situés sur le panneau avant. Un bouton poussoir « test L.E.D » permet d’allumer simultanément tous les voyants afin que de vérifier leur bon fonctionnement. Un circuit en logique câblée OU (non exclusif) déclenche le circuit (bascule RS) « alarme appareil » (noté En App : non enable Appartus). TIROIR ALIMENTATIONS : VUE DU REGULATEUR 100Vcc 400Watts à THYRISTOR COMMANDE du MOTEUR à 8 PHASES (carte RTC) et ALIMENTATION +200Volts Le circuit « alarme D2O » (En D2O) est déclenché par un comparateur à hystérésis relié à la carte mesure et au potentiomètre de consigne « Seuil D2O ».  Une carte Horloges. Cette carte comporte : un oscillateur à quartz 3,2768 MHz suivi d’une chaîne de diviseurs de fréquence LOCMOS ; plusieurs signaux périodiques de fréquences différentes sont générés par cette carte : 1) Signal 2048 Hz compatible TTL (vers carte 1310304). Cette fréquence détermine la fréquence de commutation du faisceau infrarouge : le moteur PD 12 étant un moteur octophasé uploads/Science et Technologie/ dispositif-de-mesure-industrielle-d-x27-absorption-infra-rouge-a-4-microns.pdf