Calcul des forces fluides dans la cinétique de chute de

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Titre : Calcul des forces fluides dans la cinétique de chu[...] Date : 29/04/2009 Page : 1/23
Responsable : Emmanuel BOYERE Clé : R4.07.06 Révision : 1165
Calcul des forces fluides dans la cinétique de chute
de grappe de commande des REP
Résumé :
Dans le calcul du temps de chute des grappes de commande dans les REP, les forces dues au mouvement
dans le fluide (eau sous pression) sont prépondérantes. Le document présent décrit les équations et les
méthodes de résolution utilisées dans le module GRAPPE_FLUIDE d’AFFE_CHAR_MECA [U4.44.01] pour
calculer ces forces dans Code_Aster.
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Table des matières
Le titre (non numéroté) Table des Matières est confectionné avec le Style Tdm.
1 Introduction...........................................................................................................................................4
2 Nomenclature.......................................................................................................................................5
3 Décomposition des chargements fluides..............................................................................................9
3.1 Modélisation de la force fluide dans le tube guide avant rétreint..................................................10
3.1.1 Hypothèses.........................................................................................................................10
3.1.2 Modélisation........................................................................................................................11
3.1.3 Résolution...........................................................................................................................11
3.2 Modélisation de la force fluide dans le tube guide après rétreint.................................................13
3.2.1 Hypothèses.........................................................................................................................13
3.2.2 Modélisation........................................................................................................................14
3.2.3 Résolution...........................................................................................................................14
3.2.4 Calcul des forces fluides résultantes...................................................................................15
3.3 Modélisation de la force fluide dans le mécanisme......................................................................16
3.3.1 Hypothèses.........................................................................................................................17
3.3.2 Modélisation dans la zone gaine de tige.............................................................................17
3.3.3 Modélisation dans la zone mécanisme de levée.................................................................17
3.3.4 Modélisation dans la zone manchette thermique................................................................18
3.4 Modélisation de la force de plaquage dans le guidage continu....................................................21
3.4.1 Hypothèses.........................................................................................................................21
3.4.2 Calcul des forces fluides resultantes...................................................................................21
4 Bibliographie.......................................................................................................................................22
5 Description des versions du document...............................................................................................22
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Titre : Calcul des forces fluides dans la cinétique de chu[...] Date : 29/04/2009 Page : 3/23
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1 Introduction
La fonction des grappes de commande au sein des réacteurs nucléaires étant d’assurer la régulation
de la puissance neutronique du cœur par insertion et extraction des crayons neutrophages dans le
cœur, le temps de chute des grappes avant et après franchissement du rétreint constitue l’un des
principaux critères de sûreté, d’où la nécessité de disposer d’un outil prédictif de calcul de cinétique de
chute de grappe prenant en compte les effets des forces mécaniques et des forces
thermohydrauliques intervenant au cours de la chute.
Le présent document est consacré à la modélisation des forces de freinage hydraulique introduites
dans Code_Aster, les forces de frottement mécanique et les forces motrices de gravité étant gérées
directement au niveau de l’opérateur de dynamique non linéaire avec contact DYNA_NON_LINE. Les
forces fluides sont localisées dans trois zones distinctes : dans les mécanismes de commande, à
l’intérieur du guide de grappe et au sein des tubes guides d’assemblages combustibles (Figure
ci-dessous). Avec la modélisation adoptée, les forces fluides sont verticales, orientées de bas en haut,
approchées à chaque pas de temps par leur valeur spatiale moyenne par zone et valables pour une
chute en canal droit non déformé. Si elles ne sont pas appliquées au centre de gravité de la grappe,
les effets de leurs moments qui se traduisent par des mouvements de flexion de la grappe ne sont pas
pris en compte dans la modélisation des forces fluides.
.
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Schéma simplifié de la ligne de commande
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2 Nomenclature
A=A2
Section de passage dans l’espace annulaire crayon/tube guide (m2)
A0
Section de passage supérieure du trou de la vis épaulée (m2)
A1
Section cumulée des orifices de passage au-dessus du dashpot (m2)
AA
Section de passage de l’espace manchette/adaptateur (m2)
0A
A
Section de passage inférieure du trou de la vis épaulée (m2)
C
A
Section d’un crayon (m2)
CMT
A
Section de la collerette de la manchette thermique (m2)
G
A
Section de passage de l’espace annulaire tige/gaine de tige (m2)
I
A
Section de passage de l’espace annulaire tige/mécanisme de levée (m2)
M
A
Section de passage de l’espace annulaire tige/manchette (m2)
ML
A
Section de passage de l’espace mécanisme de levée/carter (m2)
MT
A
Section de la manchette thermique (m2)
R
A
Section de l’espace annulaire crayon/rétreint (m2)
T
A
Section de la tige de commande (m2)
'
FR
C
Coefficient de frottement local (loi de fermeture)
0D
C
Coefficient de perte de charge singulière associé au trou de fuite de la vis de fond (loi
empirique)
1D
C
Coefficient de perte de charge singulière associé aux orifices (loi empirique)
2D
C
Coefficient de perte de charge singulière en haut d’un tube guide (loi empirique)
DA
C
Coefficient de perte de charge singulière associé à l’espace annulaire de section
A
A
arDel
C
Coefficient de perte de charge singulière (loi empirique)
argDel
C
Coefficient de perte de charge singulière du à l’élargissement du rétreint
DG
C
Coefficient de perte de charge singulière associé à l’espace annulaire de section
G
A
DI
C
Coefficient de perte de charge singulière associé à l’espace annulaire de section
I
A
DM
C
Coefficient de perte de charge singulière associé à l’espace annulaire de section
M
A
DML
C
Coefficient de perte de charge singulière associé à l’espace annulaire de section
ML
A
Dret
C
Coefficient de perte de charge singulière (loi empirique)
Dret
C
Coefficient de perte de charge singulière du au rétrécissement en entrée inférieure du
rétreint
2F
C
Coefficient de frottement local (loi de fermeture)
Cfcg Coefficient de frottement sur la partie connelée de la tige dans l’espace annulaire
G
A
(-)
Cfci Coefficient de frottement sur la partie connelée de la tige dans l’espace annulaire
I
A
(-)
Cfcm Coefficient de frottement sur la partie connelée de la tige dans l’espace annulaire
M
A
(-)
FR
C
Coefficient de frottement local (loi de fermeture)
GG
C
Coefficient de guide de grappe (force de plaquage) (-)
0
D
Diamètre d’entrée du trou de la vis épaulée (m)
00
D
Diamètre de sortie du trou de la vis épaulée (m)
( ) tzd 2
Evolution de l’accélération de la grappe (m/s2)
A
D
Diamètre intérieur de l’adaptateur (m)
CC
D
Diamètre d’un crayon combustible (m)
CMT
D
Diamètre extérieur de la collerette de la manchette (m)
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