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Tre
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Etre
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Lic
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Molecule
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water
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DES
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512549A1
Family ID 4952047
Probable Assignee Commissariat A Lenergie Atomique Et Aux Energies
Alternatives
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE DETECTION DES VARIATIONS DE LA HAUTEUR DU
NIVEAU LIBRE D'UN LIQUIDE DANS UNE ENCEINTE SOUS PRESSION
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF PERMETTANT DE
DETECTER LES VARIATIONS DE LA HAUTEUR DU NIVEAU LIBRE D'UN LIQUIDE 2
DANS UNE ENCEINTE 1.
CE DISPOSITIF COMPREND UN TUBE COURT VERTICAL 6 DEBOUCHANT A LA PARTIE
SUPERIEURE DE LA CUVE 1 ET DONT L'EXTREMITE SUPERIEURE DEBOUCHE DANS
UN PREMIER POT DE CONDENSATION 11, UN TUBE LONG 12 DONT L'EXTREMITE
INFERIEURE 14 DEBOUCHE DANS LA CUVE 1 A UN NIVEAU INFERIEUR A CELUI OU
DEBOUCHE L'EXTREMITE 8 DU TUBE COURT 6, L'EXTREMITE 14 DU TUBE LONG 12
ETANT MUNIE D'UNE GARDE HYDRAULIQUE 15, L'EXTREMITE SUPERIEURE 16 DU
TUBE LONG 12 DEBOUCHANT DANS UN DEUXIEME POT DE CONDENSATION 18 ET UN
MANOMETRE DIFFERENTIEL 20 PERMETTANT DE CONNAITRE LA DIFFERENCE DE
PRESSION ENTRE LES DEUX POTS DE CONDENSATION.
APPLICATION A LA MESURE DU NIVEAU DE L'water CONTENUE DANS LA CUVE
D'UN REACTEUR NUCLEAIRE A water SOUS PRESSION.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention a pour objet un disposi- tif de detection et de
mesure des variations de la hau- teur du niveau libre d'un liquide et
plus particuliere- ment d'un liquide contenu dans une enceinte fermee
sous pression, par exemple dans la cuve d'un reacteur nu- cleaire a
water sous pression.
Il existe a l'heure actuelle differentes tech- niques permettant de
mesurer la hauteur du niveau libre d'un liquide contenu dans une
enceinte sous pression.
Une premiere methode utilise couramment un indicateur de niveau par
manometre differentiel dont les tubes de liaison sont horizontaux et
places a des hauteurs diffe- rentes Le principal defaut de ce
dispositif est que le tube de liaison superieur est continuellement
rempli d'un melange du liquide et de sa vapeur du a l'ebulli- tion
partielle dans le tube de liaison, meme lorsque le niveau dans
l'enceinte baisse, ce qui introduit des er- reurs de mesure Une autre
methode consiste a placer, au voisinage de la paroi de l'enceinte et
exterieurement a celle-ci, un certain nombre de sources radioactives
pla- cees a des hauteurs differentes et un certain nombre de
detecteurs generalement diametralement opposes a ces sources: la
comparaison des indications donnees par les differents detecteurs
permet de determiner la hauteur de la surface libre du liquide Cette
derniere solution ne- cessite un appareillage complexe et augmente
donc nota- blement le cout des installations.
La presente invention a justement pour objet un dispositif qui remedie
a ces inconvenients en etant sim- ple a installer et qui presente une
grande surete de fonctionnement.
Selon la principale caracteristique du dispo- sitif objet de
l'invention, le liquide etant contenu dans une enceinte fermee sous
pression, ce dispositif comporte: un premier tube ou "tube court",
dispose verticale- ment, dont l'extremite inferieure debouche dans
l'en- ceinte au voisinage de la paroi superieure de celle-ci et dont
l'extremite superieure debouche, a l'exterieur de l'enceinte, dans un
premier recipient ou "pot de condensation", un deuxieme tube ou "tube
long" ayant une extremite inferieure debouchant dans l'enceinte a un
niveau in- ferieur a celui du tube court et munie d'une garde
hydraulique afin que le tube long reste constamment rempli de liquide
lorsque le niveau de celui-ci dans- l'enceinte descend au-dessous de
l'extremite infe- rieure du tube long et une extremite superieure
debou- chant dans un deuxieme recipient ou "pot de condensa- tion", le
tube long et le deuxieme pot de condensation etant ainsi constamment
remplis de liquide, et un manometre differentiel permettant de mesurer
la difference de pression entre le premier et le deuxieme pots de
condensation.
Dans une premiere variante de realisation de ce dispositif, le tube
long et le tube court sont eloignes l'un de l'autre, les deux pots de
condensation etant de dimensions voisines et situes sensiblement dans
un meme plan horizontal.
Selon une autre variante de realisation, le tu- be long est dispose a
l'interieur du tube court et du premier pot de condensation, le
deuxieme pot de conden- sation etant place au-dessus du premier.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront de
la description qui va sui- vre, donnee a titre d'exemple purement
illustratif et nullement limitatif, en reference aux dessins annexes
dans lesquels: la figure 1 est une vue schematique represen- tant une
premiere variante de realisation du dispositif dans laquelle le tube
court et le tube long sont eloi- gnes l'un de l'autre, et la figure 2
est une vue schematique d'un deuxieme mode de realisation dans lequel
le tube long est place a l'interieur du tube court et concentrique-
ment a celui-ci.
La figure 1 montre une enceinte 1 partiellement remplie d'un liquide 2
et fermee a sa partie superieure par une paroi superieure ou un
couvercle 4 Un premier tube ou "tube court" 6
degrosdiametreestdieposeverticalement au-dessus de l'enceinte 1 et
l'extremite inferieure 8 ' du tube 6 debouche a l'interieur de la cuve
dans la partie superieure de celle-ci, au voisinage du couvercle 4.
L'extremite superieure 10 du tube court 6 debouche a l'interieur d'un
premier recipient ou "pot de condensa- tion" 11, a une hauteur 1
au-dessus du fond de celui-ci.
Un deuxieme tube ou "tube long" 12, vertical dans l'exemple decrit
ici, plonge a l'interieur de la cuve 1 et son extremite-inferieure 14
debouche dans celle-ci a un niveau nettement inferieur a celui o
debouche l'ex- tremite 8 du tube court 6 L'extremite inferieure 14 du
tube 12 est munie d'une garde hydraulique 15 qui, dans l'exemple
decrit ici, est constituee par un godet Ce dispositif permet au tube
12 et au deuxieme recipient 18 de rester constamment remplis de
liquide meme si le ni- veau libre de celui-ci dans la cuve 1 descend
au-dessous du godet 15: la pression du gaz regnant dans l'enceinte
appuie sur la surface libre du liquide contenu dans le godet et
empeche de ce fait la vidange du tube 12 L'ex- tremite superieure 16
du tube 12 debouche dans un deuxieme recipient ou pot de condensation
18, sensible- ment de meme dimension que le premier pot de condensa-
tion 11, et situe dans le meme plan horizontal que celui-ci Un
manometre differentiel 20 permet de connai- tre a tout instant la
difference entre la pression PB qui regne dans le premier pot de
condensation 11 et la pression PA qui regne dans le deuxieme pot de
condensa- tion 18 Deux canalisations 21 et 22, munies de vannes
d'isolement 23 et 24, relient le manometre 20 aux pots de condensation
11 et 18 respectivement La figure montre encore deux vannes 26 et 27
servant a purger les condui- tes 21 et 22 ainsi qu'une vanne 30
permettant de by- passer le manometre 20 Les canalisations 21 et 22
de- bouchent dans le fond des recipients 11 et 18 o se situent les
points de prise de pression Dans cette va- riante, il est interessant
que les fonds des pots de condensation soient dans un meme plan
horizontal car, lorsque la cuve 1 et le tube court 6 sont remplis de
liquide, on a: PB-PA= 0.
Le fonctionnement de l'appareil est le sui- vant: si l'on prend comme
plan de reference le plan horizontal correspondant a l'extremite
inferieure 14 du tube long 12 et si l'on designe par x la hauteur du
niveau libre du liquide 2 au-dessus de ce plan de refe- rence, la
difference de pression PB-PA est donnee par la formule: B PA = Pgx +
pg (L+l) avec: p = masse volumique du liquide; g = acceleration de la
pesanteur; L = hauteur du tube long, comptee en- tre sa partie
inferieure 14 et le fond du deuxieme pot de condensation 18; 1 =
denivellation entre la partie superieure du tube court 6 et le fond du
premier pot de condensation 11.
Ainsi, lorsque le niveau de la surface libre du liquide 2 est situe
entre le plan de reference et la partie superieure de la cuve, ou a
l'interieur du tube court 6, la difference de pression P-P varie
lineaire- ment en fonction inverse de la hauteur x de liquide.
Lorsque la surface libre du liquide dans le tube 6 at- teint
l'extremite superieure 10 de ce tube, la differen- ce de pression
PB-PA s'annule car x = L+ 1 et les points o l'on prend ces pressions
sont situes dans un meme plan horizontal a l'interieur d'une seule et
meme masse liquide. Lorsque la surface libre du liquide 2 descend
en-dessous de l'extremite inferieure 14 du tube long 12, et quelle que
soit la hauteur du liquide, la difference de pression PB-PA est
constante et non nulle car la gar- de hydraulique 15 empeche le tube
long 12 et le deuxieme pot de condensation 18 de se vider.
Au depart, lorsque la cuve 1 et le tube 6 sont entierement remplis de
liquide jusqu'a un niveau egal ou superieur a celui de l'extremite
superieure 10 du tube 6, la difference de pression P -PA est nulle En
cas de fuite accidentelle dans la cuve 1, il y a apparition d'un
niveau libre a la partie superieure de celle-ci et le tube 6 se vide
aussitot: le fait qu'il soit vertical facilite la descente du liquide
et empeche qu'il soit bouche par une eventuelle condensation de la
vapeur du liquide 2 Le manometre detecte alors une brusque aug-
mentation de la pression differentielle PB-PA et peut eventuellement
declencher une alimentation de secours 17 par l'intermediaire d'un
systeme d'asservissement.
Inversement, lors du remplissage de la cuve, le manome- tre peut agir
pour arreter l'alimentation des que la difference PB-PA s'annule a
nouveau La garde hydrauli- que 15 equipant l'extremite inferieure 14
du tube long 12 maintient ce dernier constamment rempli de liquide
lorsque le niveau de celui-ci dans l'enceinte descend au-dessous du
plan de reference: ceci permet d'avoir une indication de pression
differentielle constante (la difference PB-PA n'etant pas nulle) tant
que le niveau libre du liquide dans l'enceinte est en-dessous de l'ex-
tremite inferieure du tube long Si celui-ci se vidait, on aurait une
difference de pression nulle, et on ne saurait plus si l'enceinte est
remplie ou partiellement vide. La figure 2 illustre une variante dans
laquelle le tube court et le tube long ne sont pas separes comme dans
la figure 1, mais au contraire disposes concentri- quement l'un par
rapport a l'autre Sur cette figure, on voit a la partie superieure de
la cuve 1 le tube court 32 dont le diametre est superieur au diametre
du tube 6 de la figure 1 Le tube court 32 debouche dans un premier pot
de condensation 34 On voit egalement le tube long
36, debouchant toujours dans la cuve a un niveau infe- rieur a celui o
debouche le tube 32, mais place a l'in- terieur de celui-ci et
concentriquement Le tube long 36 traverse donc le tube 32 ainsi
quelepremierpotde condensation 34 et son extremite superieure debouche
a l'interieur d'un deuxieme pot de condensation 38 situe au-dessus du
premier. Le principe de fonctionnement de cette variante est le meme
que celui de la variante decrite en referen- ce a la figure 1, mais il
y a lieu de remarquer que, lorsque la cuve et le tube 32 sont remplis
de liquide, la difference de pression PB-PA est constante mais elle
n'est pas nulle, car les points de prise de pression ne sont pas
situes dans un meme plan horizontal d'une meme masse liquide
Cependant, il est toujours possible de declencher une alarme en
asservissant le manometre pour la valeur critique de la pression
differentielle corres- pondant au remplissage du tube 32 Dans cette
variante, lorsque le niveau de la surface libre du liquide 2 dans la
cuve 1 descend en-dessous du plan de reference, la difference PB-PA
est encore constante, mais differente de la pression differentielle
correspondant au remplis- sage du tube 32 Il est donc encore possible
d'asservir l'alimentation de la cuve en prenant en compte les deux
valeurs critiques de la pression differentielle.
On voit donc que le dispositif selon l'inven- tion presente plusieurs
avantages particulierement in- teressants Tout d'abord, il est d'une
construction sim- ple et peu couteuse et le fait que le tube court 6
soit vertical evite les erreurs de mesures dues a un eventuel bouchage
de celui-ci par de la vapeur condensee D'autre part, le fait que le
tube long soit muni d'une garde hydraulique lui permettant de rester
constamment rempli de liquide fait que la difference de pression P est
constante et non nulle lorsque le niveau du liquide dans la cuve 2
descend au-dessous du plan de reference: il est donc alors facile de
savoir quand la cuve est pleine et quand elle est partiellement videe
On peut ainsi mettre en route ou arreter une alimentation exterieure
ou declencher une alarme sur indication du manometre.
En outre, la disposition d'un pot de condensa- tion a la verticale du
tube long permet de recondenser la vapeur qui s'y forme lors de la
depressurisation ac- cidentelle de l'enceinte, evitant ainsi des
variations de masse volumique dans le tube qui pourraient perturber la
mesure de la pression.
Il est bien entendu que l'invention ne se limi- te pas aux seuls
exemples qui viennent d'etre decrits mais qu'on peut envisager des
variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention C'est ainsi
que, si le tube court 6 est toujours vertical, il n'est pas neces-
saire que le tube long le soit aussi, bien que ce soit, comme on vient
de l'expliquer,la solution la plus simple et la plus interessante
D'autre part, la garde hydrau- lic permettant a ce dernier d'etre
constamment rempli de liquide a la forme d'un godet dans les deux
exemples qui ont ete decrits, mais on peut envisager d'autres modes de
realisation comme par exemple de donner une forme recourbee a
l'extremite inferieure du tube long.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Dispositif de detection des variations de la hauteur du niveau libre
d'un liquide (2) contenu dans une enceinte fermee (1) caracterise en
ce qu'il com- prend: un premier tube ou "tube court" (6), dispose
vertica- lement, dont l'extremite inferieure (8) debouche dans
l'enceinte (1) au voisinage de la paroi superieure (4) de celle-ci et
dont l'extremite superieure (10) debou- che, a l'exterieur de
l'enceinte (1), dans un premier recipient ou "pot de condensation"
(11), un deuxieme tube ou "tube long" (12) ayant une extre- mite
inferieure (14) debouchant dans l'enceinte (1) a un niveau inferieur a
celui du tube court (6) et munie d'une garde hydraulique (15) afin que
le tube long (12) reste rempli de liquide lorsque le niveau de ce-
lui-ci dans l'enceinte (1) descend au-dessous de son extremite
inferieure (14) et une extremite superieure (16) debouchant dans un
deuxieme recipient ou pot de condensation (18), le tube long (12) et
le deuxieme pot de condensation (18) etant constamment remplis de
liquide, et un manometre differentiel (20) permettant de mesurer la
difference de pression entre le premier et le deu- xieme pot de
condensation.
2 Dispositif selon la revendication 1, carac- terise en ce que le tube
court (6) et le tube long (12) sont eloignes l'un de l'autre, le
premier et le deuxieme pots de condensation etant de dimensions
voisines et si- tues sensiblement dans un meme plan horizontal.
3 Dispositif selon la revendication 1, carac- terise en ce que le tube
long (36) est dispose a l'inte- rieur du tube court (32) et du premier
pot de condensa- tion (34), le deuxieme pot de condensation (38) etant
place au-dessus du premier.
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