專利名稱：確定導向器內不可接近部位移動目標上產生的摩擦力的方法
發明的領域本發明起因于測量在導向器內并且操作者不可接近的移動目標上的力，尤其是摩擦力。本方法的主要應用是測量作用在移動組件上的力，該移動組件由置入高壓水核反應堆燃料組件內的控制棒和通常稱作《grappe de contrle(控制簇)》的控制棒簇的控制小棒構成。
傳統技術和存在的問題為了制止原子核放射性，在高壓水反應堆芯內的中子放射性通過向下置入燃料組件內的控制棒簇的控制應用來調整。因此高壓水反應堆的安全部分取決于控制棒簇的正確操作。例如，核反應堆的緊急停機要求在控制簇的重力作用下在預定時間內，在2秒量級，下落，但是該時間取決反應堆類型。在重力作用下每一簇下落入反應堆芯內，因為4米量級的移動距離在該期限內最終被緩沖器剎住。
在所要求編程的維護運作期間，為改變燃料棒組件或控制簇，為了進行測量進行試驗是必須的，以便控制這些控制簇的運作。實際上，在一定數量的操作條件下，諸如燃料組件的變形、控制簇導向器的摩損，存在異物，控制簇或控制棒的變形或膨脹，在燃料組件內過大的流速，增壓室內的橫向水流等可能破壞在控制簇的重力作用下的下落，并因此加速或延遲它們的向下運動或甚至引起其阻塞。接著，在這些特殊或惡化條件下始終獲悉感應力，不管是派生或非派生力，以及它們沿著移動路徑的位置是必須和基本的。
然而，控制簇的這整個機構、其導向器和其控制棒處于反應堆芯特殊外殼內，并因此對人的操作者而言是不可接近的。類似地，包含反應堆設備的該組件在內的材料裝入該外殼內。因此通過人的干預或回收把待檢查設備來控制它們的運轉或者查明其變壞的原因是不可能的。
非常頻繁地用于控制控制簇移動的一個量測器件是棒位置指示器(IPB)，它可以既量測移動或移動速度。正是在移動速度的量測中，IPB在上述范圍內被使用。
直到本專利申請的申請日，通常測量和記錄簇的下落速度及其行程終止時的減速。如果記錄到在減速時間內顯著增大，按照預定的判據，決定更換有缺陷的材料。一些沒有污染的、實驗室試驗可能有助于改善這些量測和控制，但是不能再現在反應堆芯外殼內占優勢的準確條件。
此外，借助這棒位置指示器(IPB)，下降速度(稱為《cinematiquede chute下降運動學》)變化的量測仍然是近似的。
本發明的目的是通過確定用于評估或決定影響在控制簇下降的摩擦力的方法克服這些缺點，對于管理控制簇的運作效率和任意安排控制簇的更換或重新放置或燃料組件的更換或重新放置，本方法是最可靠的。因此達到本目的可以提供高壓水反應堆芯的改善管理。
本發明的綜述為此目的，本發明的主要目的是借助速度傳感器確定在導向器內移動目標上發生的摩擦力的方法，并包含下述步驟1)測量和記錄在摩擦出現前開始時目標速度的變化V1＝f1(t)；2)為了得到作為位移函數的速度變化V1＝g1(d)，計算在摩擦開始前目標速度變化的積分位移d1(t)=∫u=0tV(u)du;]]>3)測量和記錄在摩擦出現后目標速度的變化V2＝f2(t)；4)為了得到作為位移函數的該速度V2＝g2(d)，計算在出現摩擦之后目標速度變化的積分位移d2(t)=∫u=0tV2(u)du;]]>5)計算在出現摩擦前和后，作為位移函數的兩速度差，V3＝(g1-g2)(d)＝g3(d)；6)應用預定的計算編程，計算在出現摩擦前，作為位移函數的目標速度的變化V4＝g4(d)；7)從該變化V4減去在測量的速度變化之差V3，V5＝V4-V3＝g5(d)；8)通過V4和V5之間的微分和乘以重量M得到在目標運動上作用的附加摩擦力∑附加摩擦力＝M(γ5-γ4)＝f(d)，其中，γi=dVidt.]]>主要應用涉及在高壓水的核反應堆內棒控制簇組件的下落，這時移動目標是控制棒和控制簇，速度傳感器是棒位置指示器，導向器是下落的通道。
附圖清單在閱讀了附加多個附圖的下述實施例將會更好了解本發明的方法。
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圖1是本發明方法的步驟流程圖，——圖2示出作為時間函數的表示目標位移和速度變化的曲線，以此可以了解本發明的方法，——圖3示出表示作為位移函數的目標速度變化曲線，——圖4示出應用本發明方法評價的、表示作為位移函數的力變化曲線。
本發明實施例的詳細說明在本發明應用于量測控制簇下落入高壓水的核反應堆內的應用中作了本發明方法的描繪。下降通道由導向管、簇導向器、熱襯套、一個連接器、機構外罩和棒套構成。
本發明的方法的步驟n°1是測量和記錄步驟。它發生在反應堆啟動時刻，即在控制棒使用前。假設本設備是完全新的，從未用過，沒有在機構內提供干擾控制簇的任何對抗力的作用。因此本量測是基準量測。在這種情況，應用棒位置指示器(IPB)。更準確說，在這里它被用于量測作為時間函數的組件下落的瞬時速度，即V1＝f1(t)。
步驟n°2是根據第1步驟實現的預定量測進行計算的步驟。它在于計算在出現摩擦前目標速度變化V1(t)的積分位移，目的是得到作為該移動組件位移d函數的該速度變化d1(t)=∫u=0tV1(u)du.]]>從該方程可以推導出作為位移函數的速度公式V1＝g1(d)。
以下兩步驟在于實現步驟n°1和n°2，但在核反應堆運作的一定時間之后，在影響移動控制棒組件的時間和下降速度的不希望的對抗摩擦力發生時。
因此，步驟n°3在于使用棒位置指示器RPI量測和記錄作為移動組件下落時間函數的變差的瞬時速度V2。
步驟4在于使用量測瞬時速度V2(t)，計算移動組件速度變化的積分位移。因此通過積分得到位移d2(t)=∫u=0tV2(u)du.]]>由此可以推導出在出現摩擦力后作為位移函數的移動組件速度，即V2＝g2(d)。
步驟5可以得到在出現附加摩擦力前、后移動組件的下降速度之差。實際上，只要計算作為位移函數的速度差V3＝(V1-V2)＝(g1-g2)(d)＝g3(d)就夠了。為了進行該計算，必須反應堆處于相同的運作條件下。
考慮到量測儀器的性能不能被完全控制的事實，在這種情況，棒位置指示器IPB，因為它安裝在人不可操作的不可接近的外殼內，所以決定只用該指示器在步驟5計算的差之后。的確可以認為，該測量儀器可能有異常性能，并且提供變形的量測信號。在這里特別提及信息傳輸問題，如果安裝了棒位置指示器時，這些信息是相對不變的。這些問題尤其是由壓強和溫度引起的。相反，認為這量測儀器固有的這種變形永遠具有同一量級。
因此只利用在出現摩擦力前和后實現的量測差，IPB的任何操作錯誤被克服，以便只考慮用該儀器作量測的變化。因此，根據步驟6，在核反應堆啟動前利用考慮了核反應堆啟動前已知的熱水力學，機械和空間條件的預定的計算代碼，計算位移組件下落速度的基本大小。
顯然，該計算代碼未考慮不能預示的、在反應堆啟動后發生的摩擦力。因此該計算代碼給出在未變壞條件下移動組件的理論下落速度。
因此，用代碼可以得移動組件理論速度的變化V4＝g4(d)。由此可以推導出垂直力的和Mγ4＝∑垂直力。
步驟7在于考慮第1步驟內量測的速度變化以及把這些合并到在上述步驟的計算結果內。這相當于從作為位移函數的理論速度減去應用量測計算的差V5＝(g4-g3)(d)＝g5(d)。
由此，可以推導出外力的和Mγ5＝∑垂直力+∑附加摩擦力。
最后步驟，步驟8，在于從上述推出作為位移函數的外力Fext。為此目的，利用動力學的基本方程式。
應用力的平衡方程Mγ4＝∑垂直力。
∑垂直力＝組件相關力，套相關力，導向器相關力，其它力。
每一力F是與速度V、位移d、系統R幾何結構，溫度B和其它參量有關的函數，其中，M(γ5-γ4)＝∑附加的摩擦力。
圖2、3和4表示的曲線有助于更好了解本發明方法的措施。
在圖2，時間在用橫坐標表示，而速度和位移兩者都在縱座標上表示。如果只觀測到在表示標準位移d1和變差的位移d2的兩條曲線之間稍微的變化，則速度的變化是更加顯著的。關于后者，觀測到兩測量的速度V1和V2大于計算速度V4和方法終止時得到的速度V5。顯然，可以斷定變更的速度V2小于標準速度V1。此外，發現在V1和V2之間的差轉移到V4和V5之間的差。此外，在V1和V2之間的速度差V3出現在圖3表示的圖上，其中應用了相同附注。
在表示作為位移函數(橫坐標)的摩擦力(縱坐標)變化的圖4，只應考慮其變化最大的兩條曲線。這圖示出本發明方法的結果，即在本發明方法的最后步驟，步驟8，計算的附加摩擦力以及這些經過濾的相同附加摩擦力。其它兩條曲線涉及測量力。
權利要求
1.應用速度傳感器決定在導向器內移動目標上發生的摩擦力的方法，包含以下步驟1)在出現摩擦前開始量測和記錄目標速度的變化V1＝f1(t)；2)為了得到作為位移函數的速度V1＝g1(d)，計算在出現摩擦前目標速度變化的積分位移d1(t)=∫u=0tV(u)du;]]>3)測量和記錄在出現摩擦后目標速度變化，V2＝f2(t)；4)為了得到作為位移函數的該速度V2＝g2(d)變化，計算在出現摩擦后，目標速度變化產生的積分位移d2(t)=∫u=0tV2(u)du;]]>5)計算在出現附加摩擦前后，作為位移函數的兩速度差，V3＝(g1-g2)(d)＝g3(d)；6)借助預先建立的計算程序，計算在出現摩擦前，作為位移函數的目標速度變化，V4＝g4(d)；7)從這個變化V4減去量測的速度變化的差V3，V5＝V4-V3＝g5(d)；和8)通過V4和V5之間的微分，并乘以重量M，導出作用在目標運動上的摩擦力Fsup＝M(γ5-γ4)＝f(d)，其中γi=dVidt.]]>
2.根據權利要求1的方法，應用到高壓水核反應堆，運動目標是由控制棒和控制簇構成，導向器是下降的通道，速度傳感器是在測量速度時用的棒位置指示器(IPB)。
全文摘要
本方法是允許評估一定操作時間后導向器內移動目標上產生的抵抗的摩擦力的方法。本方法在于測量移動目標速度的變化，在于計算沒有摩擦時的理論移動速度，組合這兩種結果，并且通過計算移動目標的加速度，推導出外抵抗力。本方法特別用于評估作用在高壓水運行的核反應堆芯內控制簇上的附加摩擦力。
文檔編號G01L5/00GK1402832SQ0081642
公開日2003年3月12日 申請日期2000年11月29日 優先權日1999年11月30日
發明者B·科拉德 申請人:法國原子能委員會