Programme CABRI CIP, le dispositif d'essai
Le dispositif d’essai contient le crayon de combustible utilisé pendant un essai du programme CABRI CIP. Il a été développé par l’IRSN pour répondre aux besoins du programme. C’est un équipement très complexe qui fait appel à de nombreuses technologies de pointe, que ce soit pour l’instrumentation ou pour son intégration mécanique.
Contexte
Le dispositif d'essai du programme CABRI CIP
Il s’agit d’un tube de 5 m de long, d’un poids de 140 kg et d’un diamètre moyen d’environ 100 mm (80 mm dans la zone expérimentale et 140 mm en tête). Ses conditions nominales de fonctionnement sont celles de la BEP (155 bar/280°C), mais il doit également pouvoir résister aux conditions expérimentales de l’essai lors du transitoire (jusqu’à 500 bar/350°C).
Du centre vers la périphérie, il comprend le tube canal dans lequel se trouve le crayon d’essai, un gap gazeux puis le tube de force. Le gap entre le tube de force et la cellule EP s’appelle le bipasse. Le débit d’eau de la BEP entrant dans la cellule EP se divise en partie dans le tube canal, permettant la circulation autour du crayon d’essai et pour autre partie dans le bipasse, autour du tube de force du dispositif d’essai. Le ratio entre ces deux débits est de 3, ce qui est assuré par une bague de perte de charge implantée en partie haute du dispositif d’essai.
L’instrumentation implantée dans le dispositif d’essai est une instrumentation très spécifique (parfois unique) permettant de répondre à de très fortes contraintes (précision élevée et temps de réponse très faible, capable de résister aux conditions d’utilisation sévères du dispositif, intégration mécanique dans un volume restreint), ce qui a nécessité plusieurs années de développement.
Photo : répartition du débit EP dans le dispositif d'essai
Les caractéristiques
Le dispositif d’essai contient principalement :
- Une trentaine de mesures de température par thermocouple (mesure fluide, gaine du crayon combustible, équipements et structures) :
- 4 débitmètres : deux pour les mesures nominales (0-2 m3/h) et deux pour les mesures transitoires (2-10 m3/h)
- 2 microphones de détection de rupture de gaine
- 6 capteurs de pression permettant de connaitre la pression absolue et de mesurer les débits transitoires. Ils servent également à mesurer le pic de pression généré par l’interaction entre le combustible chaud et l’eau
- 1 capteur d’allongement axial du crayon d’essai,
- 4 détecteurs d’ébullition dont le rôle est de détecter l’éventuelle ébullition de l’eau, le caloporteur, au droit du crayon d’essai lors du transitoire.
L’intégration de cette instrumentation a nécessité des technologies spécifiques comme les passages étanches nicrobrasés (permettant l’étanchéité entre le câble de l’instrument et les structures du dispositif d’essai), les boitiers de raccordement haute température (sorte de dominos électriques de haute technologie car supportant 300°C) et les connecteurs électriques permettant 160 contacts sur un diamètre de 100 mm). Enfin, pour certains d’entre eux, des électroniques spécifiques ont dû être développées.
Les étapes du dispositif
Les étapes du dispositif jusqu'à l'essai
Le dispositif, finalisé dans l'entreprise TPI, est conditionné pour être transporté jusqu'au bâtiment du réacteur CABRI. Romain Garrigue, chargé d'affaire au Laboratoire de réalisation d'équipements expérimentaux (LR2E) de l'IRSN. © Gilles Bertin-Maghit / IRSN.
Arrivée du dispositif à l'entrée du hall du réacteur CABRI. © Gilles Bertin-Maghit / IRSN
Déballage du dispositif dans le hall du réacteur et inspection par Christelle Manenc, chef de projet CABRI CIP au L2EP à l'IRSN. © Gilles Bertin-Maghit / IRSN.
Manutention du dispositif pour le placer dans la cuve de stockage. © Gilles Bertin-Maghit / IRSN. Gilles Bertin-Maghit / IRSN
Insertion du dispositif dans son conteneur de stockage. © Gilles Bertin-Maghit / IRSN
Le crayon de combustible irradié, qui est testé durant les essais CABRI CIP, est inséré dans le dispositif d'essai au laboratoire LECA du CEA. Pour faire l'aller et retour entre le LECA et le réacteur CABRI, le dispositif est placé dans la hotte de manutention de CABRI (en vert), elle-même introduite dans une coque de transport (en blanc sur l'image). © Gilles Bertin-Maghit / IRSN
Conteneurs de stockage des dispositifs d'essai CABRI. © Laurent Zylberman / Graphix Images / Médiathèque IRSN
Visionnez le projet
Le film sur la préparation des éssais