Brevet FR2039335A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne un système'de"'verrouillage qui empêche de placer les cartouches de combustible selon une orientation angulaire incorrecte dans les emplacements de cartouches de combustible qui sont ménagés dans le coeur d'un 5 réacteur nucléaire. Dans les réacteurs nucléaires à eau légère, les cartouches de combustible ont en" général me section essentiellement carrée- et elles laissent entre elles des"fentes qui sont remplies d'eau. Une quantité trop importante d'eau dans les intervalles « XO entre les cartouches de combustible conduit à des pointes importantes de la densité de puissance^ dans les barreaux de combustible avoisinants, plus particulièrement dans les barreaux de combustible occupant les angles des cartouches, ce qui ne saurait être accepté. Dans' les constructions de type classique, dans 15 lesquelles les barres de commande coulissent dans les intervalles entre les cartouches, ces intervalles peuvent être évités, mais les pointes de puissance peuvent être limitées en réduisant le facteur d'enrichissement dans les barreaux ëxtérieurs, plus particulièrement les barreaux d'angle. Si toutefois les - cartouches 20 de combustible sont entourées par des- fentes de largeurs différentes, il est indispensable, pour obtenir une égalisation optimale des puissances, de faire également varier le facteur d'enrichissement, les barreaux d'angle, tout au moins, ayant alors des facteurs d'enrichissement différents. Par conséquent, les cartouches 25 de combustible doivent avoir par rapport au coeur une orientation angulaire qui est définie à l'avance, et dans le cas d'une cartouche de combustible à section carrée, parmi quatre positions possibles, une seule est admise. Une erreur d'orientation comporte un risque accru de "coup de feu" sur le barreau le plus chargé ^0 autrement dit de, perforation par fusion de la gaine du barreau, du fait dè conditions, de transfert de chaleur brusquement agravées par exemple par ébullition dans la couche limite. Pour éviter la mise en place des cartouches dans le coeur selon une orientation incorrecte, il.ne suffit pas d'édicter les consignes voulues 55 de contrôle, c'est un système mécanique de verrouillage qui est indispensable. Le système de verrouillage selon l'invention est caractérisé en ce que,' d'une part, chaque cartouche de combustible est munie d'un dispositif d'accrochage autorisant la coopération ^0 avec l'organe d'accrochage d'un appareil de manutention des car- BAD ORIGINAL 10 70 IkkïU 2 2039335 touches de combustible, uniquement à la condition que ledit organe d'accrochage et ladite cartouche de combustible aient une orientation angulaire réciproque qui soit essentiellement correcte, et en ce que, d'autre part, l'organe d'accrochage 5 de l'appareil de manutention est muni d'au moins un organe de butée qui, dans le cas où l'on tente de mettre en place une cartouche de combustible alors que l'on a une orientation angulaire incorrecte de l'ensemble constitué par l'organe d'accrochage et par la cartouche qui est suspendue audit organe d'accrochage, vient heurter une surface d'arrêt qui est ménagée à l'emplacement prévu pour la cartouche de combustible dans le coeur et, de ce fait, qui empêche l'ouverture de l'organe d'accrochage. Dans ces conditions, on obtient, par des moyens mécaniques simple.» un système de verrouillage qui rend impossible la mise en place d'une cartouche de combustible selon une orientation incorrecte dans le coeur du réacteur. Des modes préférés de réalisation et les effets qu'il est possible d'en attendre apparaîtront au vu de la description ci-après, dans laquelle l'invention est décrite de façon plus 20 détaillée en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dan lesquels : - La figure 1 représente une coupe verticale partielle d'un réacteur à eau bouillante légère, pour illustrer la procédur 25 de remplacement d'une cartouche de combustible. - Là figure 2 montre une cartouche de combustible compr nant une enveloppe portante réutilisable, cela dans une élévation partiellement coupée selon la ligne II-II de la figure J>. - La figure 5 est une vue en plan de la cartouche de 50 combustible selon la figure 2. 15 COPY ! 70 lkk3k ? 2039335 - la figure 4 est-une vue en coupe transversale d'une -ar-touche de combustible, cette coupe étant pratiquée selon la ligne IV-IV de la figure 2. - La figure 5 est une vue de dessous de la cartouche de *3 combustible selon la figure 2. - La figure 6 est une vue en perspective de la partie supé rieure de la cartouche de combustible selon la figure 2. - La figure 7 est une vue de profil de la partie supérieur de la cartouche de combustible selon un autre mode possible de réali- 10 sation de l'invention. - La figure 8 est une vue de la poignée du faisceau de barreaux de combustible dans la cartouche de combustible selon la figure 7. - La figure 9 est une vue en plan de quatre cartouches 15 de combustible selon la figure 7, les cartouches ayant une certaine orientation prescrite les unes par rapport" aux autres, et chacune par rapport à la grille du coeur qui entoure les parties supérieures desdites cartouches de combustible. - La figure 10 montre la partie supérieure d'une barre de- 20 commande avec sa poignée. - Lë figure 11a montre dans une vue de profil partiellemen coupée, le système d'accrochage de l'organe de manutention, les patte inférieures d'accrochage étant dans la position rétractée qu'elles occupent en vue de leur introduction dans la partie supérieure de la 25 cartouche de combustible. - La figure 11b est une vue partielle en coupe verticale d - La figure 12 est une vue en coupe selon la ligne XII-XII de la figure 11b. 30 - La figure 13 montre l'organe d'accrochage dans le cas où il s'agit de manipuler une cartouche de combustible en bloc. - La figure 14 montre l'organe d'accrochage dans la positio pour laquelle les branches inférieures sont écartées, ledit organe d'accrochage étant introduit dans la partie supérieure d'une cartouche 35 de combustible. - La figure 15 représente l'organe d'accrochage en prise dans le cas de la manutention d'un faisceau de cartouche de combustible. COP^ 0 Ikkïk A 2039335 - La figure 16 illustre ce qui se passe lorsque l'on essaie d'abaisser en place une cartouche de combustible ayant une orientation angulaire incorrecte. - La figure 17 est une coupe qui est pratiquée selon la 5 ligne XVII-XVII de la figure 11a. - La figure 18 est une variante de la figure 17 montrant les relations entre l'organe d'accrochage et l'enveloppe de la cartouche selon un autre mode possible de réalisation de l'invention. Le réacteur nucléaire qui est montré schématiquement sur 0 la figure 1 est un réacteur à eau bouillante légère avec circulation forcée et séparation interne de la vapeur. Le réacteur 3 est entouré par un caisson étanche primaire de sécurité 5 qui est en béton. Le caisson étanche 5 fait partie intégrante de la construction, comprenant également un puits 6 qui est situé au-dessus du réacteur 3 et 5 un bassin de refroidissement du combustible 7 qui est normalement séparé du puits par une porte qui se trouve en 61. Le coeur 1 du réacteur est entouré par une cuve à ralentis-seur 2 sur laquelle est normalement fixée une superstructure comprenant le séparateur de vapeur et d'humidité. Il est avantageux que 0 cette superstructure du coeur soit conçue de la façon qui est décrite dans le brevet français 1 554 253. La cuve 2 du ralentisseur est entourée d'une enceinte S résistant à la pression qui est munie d'un, fond 9- De la partie supérieure de l'enceinte sous pression 8 partent un certain nombre de 5 canalisations de vapeur 10. Entre la cuve du ralentisseur 2 et l'enceinte sous pression 8, se trouve ménagée une chambre de retour, à partir de laquelle l'eau de circulation est extraite par plusieurs canalisations 11 pour aboutir à des pompes de circulation qui ne sent pas autrement montrées ici, et pour être ensuite restituée par plu-0 sieurs canalisations dr admis s ion .12. Si on le souhaite, on peut également utiliser des pompes de circulation qui sont installées à l'intérieur du réacteur et qui sont de préférence disposées de la façon décrite dans la demande française de brevet P7 n° 6932 569. Le fond 9 de l'enceinte sous pression est traversé par un grand nombre de tubes parai— 5 lèles verticaux, à savoir des tubes de traversée 13 pour des organes de manoeuvre (lesquels ne sont pas montrés ici) des barres de commande. Les extrémités supérieures des tubes de traversée ou des raccords des dispositifs de manoeuvre 13 sont toutes au même niveau et se prolongent vers le haut par des tubes 17 de guidage des barres de corr.- ! 70 14434 5 2039335 mande qui ont toutes la même hauteur. Les tubes de guidage des barres de commande peuvent être avantageusement conçus de la façon qui est décrite dans le brevet français n° 1 556 909. Chaque dispositif de manoeuvre comprend un moteur électrique avec une transmission à vis " i 5 et écrou pour la manoeuvre normale de la barre de commande corres- j-pondante, avec encore une fonction spéciale de manoeuvre d'urgence. | On utilisera de préférence le système de manoeuvre des barres de corn-! mande qui est décrit dans le brevet suédois n° 314 749. Le coeur 1 est constitué par l'assemblage d'unités élémen-10 taires de coeûr 18 en nombre égal au nombre des tubes 17 de guidage des barres de commande. Chaque élément de coeur 18 comprend quatre cartouches de combustible 19 ayantune section essentiellement carrée, ces cartouches reposant sur une plaque de soutien de cartouche 16 qui est chaque fois disposée à l'extrémité supérieure du tube corres-15 pondant de guidage de la barre de commande. Les cartouches de combustible 19 sont guidées à leurs extrémités supérieures par une grille de coeur 15. Une barre de commande opère chaque fois dans la fente en croix entre les quatre cartouches 19, cette barre étant engagée par un mouvement de bas en haut et dégagée par un mouvement de haut en 20 bas. Après l'arrêt du réacteur, en vue du renouvellement de la charge du combustible, on laisse ledit réacteur 3 se refroidir, par exemple jusqu'à une température de 60°C, et la pression s'abaisse simultanément jusqu'à la pression atmosphérique. Pour ouvrir le: réac-25 teur, on commence alors par lever les blocs de protection anti-rayonnement qui remplissent le puits 6 au-dessus du réacteur 3, pour démonter ensuite le couvercle hémisphérique qui constitue la partie supérieure du caisson étanche de sécurité 5, les pièces ainsi écartées étant stockées en un emplacement prévu à l'avance de la salle du réacteur. 30 ' Le couvercle de l'enceinte sous pression 8 du réacteur porte un seul et unique raccord de canalisation, à savoir pour l'ad--mission de l'eau de refroidissement dans le couvercle de l'enceinte sous pression en vue de réaliser un refroidissement d'urgence. La canalisation en question est démontée, ce après quoi on bouche les 35 traversées pratiquées dans un système permanent d'étanchéité entre le flasque de l'enceinte sous pression 8 et le caisson de sécurité 5. Après libération des boulons solidarisant le couvercle avec l'enceinte sous pression 8, il est possible de soulever le couCOPV 70 lkk3k 6 . 2039335 vercle à l'aide de l'un des ponts roulants de la salle des réacteurs et d'aller déposer ce couvercle derrière les blocs de protection biologique qui ont été démontés précédemment. L^puis 6 qui surmonte l'enceinte sous pression 8 du réacteur est alors rempli d'eau et l'on 5 ouvre la porte 61 établissant la communication avec le bassin 7 de refroidissement du combustible. La superstructure 4 du réacteur est libérée de la cuve du ralentisseur 2 et elle est déplacée sous l'eau jusqu'à un lieu de stockage qui est prévu dans l'espace rempli d'eau faisant face au bassin de refroidissement du combustible 7. 10 II est alors possible de procéder à l'enlèvement et à la mise en place du combustible. Ces opérations sont commandées manuellement à partir d'une plateforme de service qui est constituée par un pont de roulement 62, avec un chariot 63 qui peut être amené en toute position voulue au-dessus du coeur du réacteur et du bassin 7 15 de refroidissement du combustible. Le chariot 63 est équipé d'un dispositif télescopique 64 et d'un équipement de levage. Le système", télescopique 64 peut tourner selon, son axe vertical et il est muni à son extrémité inférieure de l'outil 67 qui est destiné, selon l'invention, à la manutention des HO cartouches de combustible.19. L'outil de manutention 67 est actionné, dans le mode de réalisation qui est décrit ici, au moyen d'un cylindre pneumatique à air comprimé (voir la figure 11b). On pourrait fort bien substituer à ce dispositif pneumatique, un cylindre hydraulique, un électro-aimant 15 ou un système mécanique comprenait une broche filetée et un écrou. La machine de levage est munie de préférence d'un capteur de charge qui met le système de levage hors d'action lorsque la force exercée verticalement est trop importante, autrement dit lorsqu'une cartouche de combustible vient à coincer dans le coeur. 0 De même, la mise en place d'une cartouche de combustible est interrompue lorsque la descente est bloquée prématurément, par suite d'un incident imprévu. Pour que le personnel ne puisse être exposé inopinément à des doses élevées de rayonnement, le levage est interrompu automa-5 ViqUè'tîieni; lorsque l'opérateur cherche à lever une cartouche de combustible au-delà d'une certaine hauteur dans le bassin. Toutes les ' fonctions sont commandées par un pupitre de commande qui est porté par le chariot 63, et l'opérateur est en mesure 70 14434 '7 2039335 de surveiller de visu les mouvements de l'outil de manutention, d'une part par des trappes d'observation qui sont pratiquées dans le plancher du chariot et, d'autre part, au moyen d'un système de télévision en circuit fermé. 5 -^es cartouches de combustible 19 sont levées hors du réac teur 3 à une hauteur suffisante pour que ces cartouches puissent passer, au-dessus du seuil 65 du canal de transport 66, à destination du bassin 7 de refroidissement du combustible. Ce levage effectué, le chariot 63 portant sous l'eau la cartouche de combustible 19, se diri-10 ge vers la zone du bassin. l'épaisseur de la couche d'eau au-dessus du sommet de la cartouche de combustible 19 doit être ce faisant supérieure à 3m afin d'assurer une protection suffisante contre le rayonnement. Le bassin 7 de refroidissement du combustible est revêtu d'une tôle inoxydable, et dans le bassin se trouvent encore des em-15 placements pour le remplacement des faisceaux de barreaux de combustible dans les enveloppes de cartouche ainsi que pour l'inspection visuelle des enveloppes de cartouche avant ]a mise en place de nouveaux faisceaux de barreaux de combustible. Enfin,des aires de stockage sont 20 prévues pour les barreaux de combustible. Une fois que l'on a extrait du coeur les quatre cartouches de combustible 19 qui entourent une barre de commande 20, on peut procéder au remplacement de la barre de commande. L'outil de manutention 67 est abaissé et il vient s'accrocher à une poignée 24 qui est 25 portée par la barre de commande 20 (voir la figure 10). Après rotation de la barre de commande de 45° grâce au système télescopique tournant 64 et à l'outil 67, il est possible d'extraire la barre de commande en la tirant par sa poignée 24. L'opération de mise en place d'une nouvelle barre de commande a lieu dans l'ordre inverse. La barre de v 30 commande" est réalisée de préférence de la façon qui est décrite dans le brevet français n° 1 536 807. Afin de mettre en évidence le fonctionnement de l'outil de manutention 67, on décrit tout d'abord la cartouche du combustible 19, en se référant aux figures 2 et 6. Dans celles-ci on désigne par 101 35 un certain nombre de barreaux de combustible qui contiennent un combustible nucléaire céramique à base de UO2, sous forme de blocs frittés 102. Ces blocs sont glissés dans des gaines 103 qui sont munies à leurs extrémités de bouchons 104 et 105, pour un type de COPV 0 Ik'kïk 8 2039335 barreau, et 106 et 107 pour un autre type, les gaines'des barreaux de combustible et les bouchons d'extrémité peuvent être fabriquée en un alliage de zirconium, par exemple en zircaloy. Dans la partie supérieure de chaque barreau de combustible se trouve ménagée une 5 chambre 103 pour le gaz de fission, cette chambre contenant un ressort à boudin 109. Les barreaux de combustible sont parallèles les uns aux. autres entre un plancher supérieur 110 et un plancher inférieur 113, ce plancher inférieur étant muni de pattes 114. Enfin, l'ensemble du faisceau est entouré par une enveloppe extérieure 112 D de section essentiellement carrée. L'enveloppe 112 porte un manchon inférieur 115 qui vient s'engager dans la plaque 16 de soutien de la cartouche. Les pattes 114 reposent sur la partie supérieure dudit manchon inférieur 115. Le plancher supérieur 110 et le plancher inférieur 113 sont en forme de grille avec des passages pour les parties en 5 saillie qui sont portées par les bouchons d'extrémité 104, 105, 106 et 107, cela afin de bien définir à l'avance les positions respectives des barres de combustible. Etant donné que les cartouches de combustible sont entourées dans le réacteur par des intervalles remplis d'eau ayant des largeurs diverses, on fait varier le facteur d'enrichissement 0 de "telle sorte que tout au moins les barreaux de combustible occupant les angles des cartouches aient des facteurs d'enrichissement différents, grâce à quoi on obtient une égalisation optimale de la puissance dans la cartouche. Pour que les barreaux de combustible, lesquels peuvent avoir 5 une longueur supérieure à 3,5 mètre et une épaisseur qui vaut par exemple 12,5 mm, ne soient pas détruits par les vibrations produites par l'écoulement du fluide de refroidissement au travers de la cartouche, on prévoit à plusieurs niveaux (un seul est montré ici sur la figure 2) des dispositifs 116 de maintien de l'écartement qui maintiennent 0 les barreaux de combustible 101 dans leurs positions prescrites. Chacun de ces dispositifs de maintien de l'écartement 116 comprend un certain nombre d'éléments 117 qui sont agencés dans un cadre 118". -Les éléments de maintien de l'écartement 117 peuvent être du genre décrit ■ dans le brevet français.n° 1 487 538, ou encore et de préférence du - genre décrit dans, le premier certificat d'addition n° 94 475 au brevet précédent. Le cadre 118 du dispositif de maintien de l'écartement est maintenu centré dans l'enveloppe 112 .le La cartouche par des orrar.es ✓ élastiques qui sont portés par ce cadra,par exemplf/les languettes en feuillard .élastique 119 qui,dans le cas décrit ici, sont au no:nbre de huit,à eopv 70 14434 9 2039335 savoir deux par côté de l'enveloppe de la cartouche. l'ensemble constitué par un certain nombre de barreaux de combustible avec leurs organes d'écartement et d'éventuels planchers supérieur et inférieur est appelé globalement faisceau de 5 barreaux de combustible, et ce faisceau est désigné dans son ensemble par le nombre 1î sur le dessin.. D'ans le cas des cartouches de combustible qui sont décrites ici, le faisceau est constitué par 64 barreaux dont deux seulement ont une fonction mécanique. On pourrait aussi conférer à un nombre plus important de barreaux, par 10 exemple à quatre barreaux, un rôle mécanique. L'es bouchons d'extrémité 106 et 107 des barreaux de combustible qui ont un rôle' mécanique ont des prolongements dont le diamètre et la longueur sont plus importants, qui sont filetés à leurs extrémités et qui peuvent être ainsi boulonnés par des écrous 122 15 sur les faces arrière des planchers respectivement supérieur et inférieur. Il faut toutefois veiller à laisser subsister, entre les écrous 122, d'une part, et les planchers 110 et 113 d'autre part, et entre le plancher supérieur 110, d'une part, et les épaulements supérieurs 123 des barreaux 101, d'autre part, un certain jeu pour 20 les dilatations thermiques dans le sens longitudinal. Il est possible de limiter strictement le nombre des barreaux de combustible ayant une fonction mécanique, grâce au fait que cette fonction n'a à s'exercer qu'au moment du maniement du faisceau 111, autrement dit au moment de l'introduction d'un faisceau'dans son enveloppe. 25 Pour manier le faisceau de barreau de combustible 111, on utilise la poignée 124 qui est fixée au plancher supérieur. En vue du maniement de la cartouche detcombustible, l'enveloppe 112 de ladite cartouche est munie à son extrémité supérieure de deux organes de raccordement pour l'outil de manutention 67, à savoir sous la for-30 me de deux oreilles-de levage 125 qui sont munies de trous d'accrochage 129 et qui se font face diagonalement, ces oreilles constituan un prolongement de l'enveloppe 112. C'est sur la figure 6 que cette disposition apparaît de la: - façon la plus évidente. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les oreilles de levage 125 35 sont réalisées d'une seule pièce avec l'enveloppe 112. Toutefois, on peut aussi envisager de les souder ou de les river sur cette enveloppe. Si l'on utilise un rivetage, les oreilles seront de préférence montées à l'extérieur de l'enveloppe et cette solution 70 14434 10 2039335 permettra d'adopter pour la constitution des oreilles de levage, un matériau qui diffère de celui qui" est adopté pour constituer l'enveloppe. Le manchon inférieur 115 de la cartouche sur lequel repose, 5 comme on l'a déjà dit, le faisceau de barreaux" de combustible 111, est fixé par des rivets 126 ou des boulons 127 dans l'enveloppe 112. les vis 127 peuvent être immobilisées par "des dispositifs anti-desserrants. Au moment où l'on extrait la cartouche de combustible du coeur du réacteur, il n'y a pas de.'risque de voir se rompre les 10 barreaux 101 qui, sont devenus fragiles du fait de l'irradiation, incident qui aurait des suites graves. Le démontage d'une cartouche de combustible en vue de réutiliser son enveloppe 112 et son manchon inférieur 115 est très simple, étant donné que les organes 116 de maintien de l'écartement ne.sont même pas fixés et sont uniquement 15 maintenus en place par le frottement avec les barreaux. Si l'on re- -doute que les rares barreaux de combustible qui ont un rôle mécanique qui garantissent l'assemblage du faisceau 111 n'offrent pas la résistance suffisante à la traction pour permettre l'extraction du faisceau 111 hors de l'enveloppe 112, sans risque de rupture, il 20 est très facile de retourner la cartouche pour en faire glisser le faisceau sous son propre poids. Les lames élastiques allongées 128 qui sont placées longitudinalement à l'extrémité supérieure de la cartouche de combustible servent à assurer le centrage de la cartouche de combustible dans la grille supérieure.du coeur et elles peu-25 vent être fixées au plancher supérieur.110, à la poignée 124 ou à l'enveloppe 112 pour être réutilisées dans cevças en même temps que ladite enveloppe. En aucun cas il n'y a lieu de les enlever lors du démontage des cartouches de combustible. Etant donné que le faisceau de barreaux de combustible 111 30 est installé librement à l'intérieur de l'enveloppe 112, ainsi que cela ressort de la description précédente, il y a lieu d'éviter des effëts d'érosion entre le plancher supérieur 110 et l'enveloppe 112. Ce résultat est obtenu dans les meilleures conditions au moyen de lames élastiques 131 qui sont disposées par,paires sur le plancher 35 supérieur 110 et qui coopèrent avec les oreilles de levage 125, de la façon qui est montrée' par les figures 3 et 6. Lorsque les oreilles de levage 125 sont venues d'une seule pièce avec l'enveloppe 112, les parties restantes de l'enveloppe 112 70 Ilikik 11 2039335 qui dépassent au-delà de l'extrémité supérieure du faisceau de barreaux de combustible 111, peuvent être enlevées, auquel cas la partie supérieure de l'enveloppe se présente de la façon qui est montrée par la figure 6. Au lieu d'enlever ces parties totalement, 5 on peut les ouvrager pour réaliser des lames élastiques en vue d'un certain nombre de fonctions diverses, comme cela est décrit dans la demande française de brevet P.V. n° 180 704. Il est rationnel que l'enveloppe soit fabriquée de la façon qui est décrite dans le brevet français n° 1 581 605, afin d'obtenir 10 une précision des cotes qui est particulièrement importante dans le cadre de la présente invention. Pour constituer l'enveloppe, il est avantageux d'utiliser du zircaloy travaillé à froid ou de l'alliage Zr-2,5 i° Hb (on entend par là un alliage de zirconium contenant 2,5 f<> de Fiobium). Au lieu de conformer un prolongement de 15 l'enveloppe 112 de façon à lui conférer la fonction d'une oreille de levage 125 qui est parfaitement individualisée, on peut simplement prolonger uniformément l'enveloppe 112 et, dans ce cas, il faut prévoir des ouvertures dans l'enveloppe pour le passage des lames élastiques de guidage 128. 20 Les figures 7 et 9 concernent un système de cartouche de combustible 19 ayant subi quelques modifications par rapport à celui qui a été décrit en se référant aux figures 2 à 6. Le plancher supérieur 110 est muni, comme précédemment, d'une poignée 124 avec quatre lames élastiques de guidage 131 qui servent à guider le 25 faisceau de barreaux de combustible à l'intérieur de l'enveloppe ■ 112. Ainsi que le montre la figure 8, les jambes de la poignée 124 portent, au-dessus du plancher 110,des pattes de fixation 130 pour les lames élastiques 128 qui guident la cartouche de combustible 19 dans la grille."du coeur 15. La branche transversale de la poi-30 gnée 124 "porte, selon une direction essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la cartouche de combustible 19 un organe central de butée 120 et, sur sa face opposée, la poignée 124 porte deux organes de butée 121 qui sont disposés symétriquement et qui sont orientés en sens inverse de l'organe central de butée 120 (Voir 35 les figurés 8 et 9). Les organes de butée 120 et 121 ont pour rôle de ne permettre à l'outil de manutention 67 (décrit plus en détail ci-après) de saisir la poignée 124 qu'à condition que soit réalisée l'orientation angulaire prescrite entre ledit outil 67, d'une part, 0 1Z^34 12 2039335 et la poignée 124, par conséquent, la cartouche 19, d'autre paît-. la figure 18 montre encore une variante de réalisation de la cartouche de combustible 19. Dans ce mode particulier de réalisation, la poignée 124 n'est pas munie d'organes de butée. C'est la 5 - cartouche de combustible dans son ensemble dont la position angulaire est définie sans ambiguïté grâce au. fait que trois trous d'accrochage -129 sont pratiqués dans la paroi de l'enveloppe 112. Comme dans le .cas précédent, un premier trou d'accrochage se trouve dans l'un des angles de l'enveloppe, et les deux autres trous d'accro-10 chage 129 sont pratiqués dans les deux parois entourant l'angle diamétralement opposé au précédent. Afin d'exclure toute possibilité d'erreur d'orientation du faisceau de barreaux de combustible par rapport au coeur environnant, il peut être rationnel d'empêcher par des moyens mécaniques, l'engagement d'un faisceau de barreaux de 15 combustible mal orienté dans une enveloppe munie de trois trous d'accrochage. Etant donné ce qui a déjà été décrit ci-dessus, la forme que devront prendre de telles dispositions sera évidente pour l'homme de l'art. les figures 11a, 11b. 12, 13, 14, 15 et 17 montrant un mode 20 préféré de réalisation de l'outil de manutention 67 et illustre son fonctionnement, les-figures 16 et 18 correspondant à des variantes de réalisation de cet outil. Dans les figures 11a, 13, 14 et 15, la partie de la cartouche de combustible 19 qui doit être saisie par l'outil, autrement dit sa partie supérieure, n'est indiquée que de 25 façon schématique, afin de rendre plus clair le fonctionnement de l'outil 67 de manutention. C'est ainsi eue les organes de butée 120 et 121 ne sont pas montrés sur1 ces figures, afin de ne pas les surcharger. Par contre, ces organes de butée apparaissent dans la figure 17, montrant une coupe transversale qui est pratiquée selon la 30 ligne XVII-XVII de la figure 11a. L'outil de manutention-67 comprend un organe d'accrochage 68 en forme de ciseau, avec une branche simple 69 et une branche fourchue 70, lesquelles branches sont montées h pivotement sur un axe horizontal 71-, de telle sorte que la branche simple 69 puisse 35 pivoter selon un mouvement alternatif dans un plan compris entre les deux parties de la branche fourchue 70. Les extrémités supérieures des branches sont articulées par deux bras identiques 72 avec la tige de guidage 73 d'un appareil de manoeuvre 74. Deux longerons 75 COPY 170 lkk~5k u -2039335 qui sont placés de- part et d'autre du plan de pivotement des branches maintiennent constante la distance entre l'axe de pivotement 71 et l'appareil de manoeuvre 74. Les branches 69 et 70 portent à leurs extrémités inférieu-5 res d'une part des crochets 76 et 77 qui sont destinés à s'engager par un mouvement allant de l'intérieur vers l'extérieur dans les trous d'accrochage 129 de l'enveloppe 112 de la cartouche, et d'autre part des crochets 78 et 79 qui sont opposés aux précédents et qu sont destinés à s'engager selon un mouvement de l'extérieur vers 10 l'intérieur, soit sous la poignée 124 du faisceau de barreaux de combustible 111, soit sous la poignée 24 de la barre de commande 20. Les. extrémités inférieures des branches 69 et 70 sont conçues de telle sorte qu'elles puissent simultanément s'engager par leurs premiers crochets 76 et 77, selon un mouvement de l'intérieur vers 15 l'extérieur, dans les trous d'accrochage 129 et par des troisièmes crochets 80 et 81, selon un mouvement de l'extérieur vers l'intérieur dans la poignée 124 de la cartouche de combustible 19. La branche simple 69 est donc munie des crochets 76, 78 et 80 alors que la branche double fourchue 70 comprend un premier 20" crochet simple 77 et des doubles crochets 79 et 81. Par conséquent, les deux parties de la fourche 70 sont réunies en une seule pour constituer le premier crochet 77. Elles sont encore solidarisées par une plage de liaison 82 qui est située dans une zone intermédiaire entre l'axe de pivotement 71 et le point d'articulation du 25 bras 72. Etant donné que l'on peut fort bien ne pas avoir la zone - commune 82 et que le premier crochet 77 peut être remplacé (voir la figure 18) par deux crochets échelonnés latéralement, la branche 70 en forme de fourche peut être simplement constituée par deux branches indépendantes qui sont symétriques l'une de l'autre selon un plan 30 et qui sont disposées de part et d'autre de la branche simple 69. la tige de guidage 73 qui transmet le mouvement entre l'appareil de manoeuvre 74 et l'organe d'accrochage 68 se trouve, dans la position qui est montrée sur la figure 11a, à fin de course vers le bas et, dans ces conditions, l'organe d'accrochage 68 est rétrac-35 té au maximum. Tous les crochets des branches 69 et 70 peuvent être alors abaissés entre les oreilles de levage 125 de la cartouche de combustible 19, comme le montre la figure 11a. En même ternps que la tige de guidage 73 est retirée vers le haut, la partie inférieure r i cor 70 \kk~5k u 2039335 de l'organe d'accrochage 68 se déploie progressivement. La figure .13 montre comment les troisièmes crochets 80 et 81 se placent à la verticale de la poignée 124 et comment les premiers crochets 76 et 77 s'engagent dans les trous d'accrochage.129 de-la cartouche de 5 combustible 19. Gomme on peut le voir sur les figures, lorsque la cartouche de combustible 19 est suspendue à l'outil de manutention 67 un certain jeu subsiste normalement entre la face inférieure de la poignée 124 et l'épaulement supérieur d'appui des troisièmes crochets 80 et 81. Cela signifie que la poignée 124 ne pourrait être 10 tirée par.lesdits crochets 80 et 81 que si une résistance s'opposait au déplacement de l'enveloppe 11.2, lors du levage de la cartouche de combustible 19, et si, de ce fait, ladite enveloppe 112 venait à s1allonger ou même à se rompre. Dans la position qui est montrée par la figure 14, la tige 15 de guidage 73 est à fin de course vers le haut, avec le résultat que l'extrémité inférieure de l'organe d'accrochage 68 se trouve déployée au maximum. Les -deuxièmes crochets 78 et 79 qui sont opposés aux premiers, ainsi que les troisièmes crochets, sont alors aptes à saisir soit la poignée 124 de la cartouche de combustible 19, soit 20 la poignée 24 de la barre de commande 20. Dans cette position totalement déployée, les premiers crochets 69 et 70 sont à l'extérieur de l'enveloppe 112. Un déplacement de la tige de guidage vers le bas amène les seconds crochets 78 et 79, comme le montre la figure 15, à s'engager de part et d'autre sous la poignée 124, alors que 25 simultanément les bords arrière des premiers crochets 69 et 70 ne font que se rapprocher de l'enveloppe 112. L'interversion des fonctions entre l'accrochage de la poignée 124 du faisceau des barreaux de combustible et l'accrochage d'une cartouche complète 19 d'une enveloppe 112 est caractéristique du fonctionnement de l'outil de 30 manutention 67- Lorsque la poignée 124 n'a pas des faces latérales uniformes mais est munie d'organes de butée 120 et 121, l'organe d'accrochage 68 doit pivoter d'un demi-tour par rapport à la poignée 124, cela pour que l'on puisse obtenir ce passage d'une fonction à l'autre. La cartouche de combustible 19 se trouve donc dans une 35 position écartée de 180° selon son axe longitudinal dans les figures 14 et 15, relativement à la position qu'elle occupe dans les figures 11a et 13. Chacun des crochets 76, 77, 78, 79, 80 et 81 est muni d'une 14434 15 2039335 griffe de sécurité 83 dont le rôle est d'éviter un décrochage spontané entre la charge et l'organe d'accrochage 68 pendant un transport, les griffes 83 évitent également les fausses manoeuvres aux organes d'accrochage, autrement dit la libération de l'introduc-5 tion de l'organe d'accrochage 68 avant que. la charge ne se soit abaissée en place et que l'organe d'accrochage se soit abaissé de telle sorte que les ergots de blocage soient libérés. La branche simple 69 comme la branche fourchue 70 portent chacune une plaque de guidage 84- et 85 respectivement, lesdites 10 plaques étant fixées à l'aide de boulons. Les plaques de guidage 84 et 85 sont respectivement munies de nez de guidage 86 et 87 dont le rôle est de guider l'organe d'accrochage 68 relativement à la poignée 124 (voir la figure 11a) au moment de la-libération d'une cartouche de combustible complète 19. l'autre part, ces orga-15 nés de guidage portent respectivement des nez de guidage 88 et 89 pour guider l'organe d'accrochage 68 par rapport à la poignée 124 (voir la figure 14) ou à la poignée 24" au moment de la libération d'un faisceau de barreaux de combustible 111 ou d'une barre de guidage 20. Grâce à ces nez de guidage, il n'est pas possible que 20 les griffes de sécurité 83 puissent s'engager sous la poignée et accrocher à nouveau de façon intempestive à la charge, au moment où l'organe d'accrochage 68 est ramené à nouveau vers le haut après abaissement de la charge. Dans le mode de réalisation qui est montré ici, l'appareil 25 de manoeuvre 74 est constitué (voir la figure 11b) par un cylindre ' pneumatique dont le piston est solidaire rigidement avec la tige de guidage 73. Le piston a un point de fin de course supérieur, ou point haut, pour lequel l'organe d'accrochage 68 est déployé au maximum, autrement dit dans la position qui est montrée par la fi-30 gure 14, et un point, bas pour lequel l'organe d'-accrochage 68 est rétracté au maximum, comme cela est montré sur-la figure 11a. En dépit du fait que l'appareil de manoeuvre 74 n'assume que deux positions de fonctionnement, l'organe d'accrochage 68 a lui-même quatre positions différentes, ainsi que cela ressort des figures 35 11a> 13, 14 et 15. Il est clair que l'appareil de manoeuvre pourrait également être constitué par un cylindrq^ hydraulique, ou encore par un électro-aimant avec une bobine fixe et%ine .arjaature qui serait solidaire de la tige de guidage 73, ou encore par une vis mécanique 3 IkUZk 16 2039335 actionnée par un moteur et entraînant un écrou susceptible de se déplacer sur la vis, ledit écrou étant solidaire de la tige de guidage 73. l'appareil de manoeuvre 74 est relié rigidement à un châssis tubulaire 90 qui est muni à son extrémité supérieure d'un 5 flasque 91, débordant à l'extérieur et d'un couvercle 92..Le couvercle 92 porte centralement une tige 93 qui se prolonge vers le haut par un barreau magnétique permanent 94. Le flasque 91 et le couvercle 92 sont munis à leur périphérie de deux rainures axiales 95 qui sont diamétralement opposées. Une couronne annulaire 96 qui 10 entoure le flasque 91 comprend à sa partie inférieure un flasque 97 qui est orienté vers l'intérieur, ainsi que deux barrettes de guidage 98. La couronne annulaire 96 est solidaire de l'extrémité inférieure du dispositif télescopique 64, et les. barrettes de guidage 78 coopèrent avec les rainures 95 pour solidariser en rotation, 15 avec un certain jeu, l'outil de manoeuvre 97 et le dispositif télescopique 64. Afin de faciliter le léger mouvement de rotation réciproque qui est autorisé entre les organes en question, un palier de butée est prévu en 99 entre les flasques 91 et 97. Dans ces conditions, si la cartouche de combustible 19 est abaissée dans le 20 coeur avec une insignifiante erreur d'orientation angulaire, les organes élastiques de guidage 128 amènent automatiquement la cartouche de combustible dans sa position correcte en prenant appui sur la grille du coeur. Entre la couronne annulaire 96 et le dispositif télesco-25 pique 64 se trouve placée une cloison intermédiaire 50 avec un trou central 51. Sur les bords de ce trou sont placés des relais à languette 52 qui sont montés en série» Si lors de l'abaissement d'une cartouche de combustible dans le coeur du réacteur, l'outil de manutention 67 vieni/se placer avec une obliquité exagérée, le bar-30 reau magnétique 94.s'écarte suffisamment de sa position centrale normale entre les relais 52 pour que ceux-ci coupent le courant à destination du système de levage et interrompent la mise en place de la cartouche. Les relais 52 interrompent de la même manière l'alimentation des organes de levage lorsqu'une cartouche de combustible 35 ■qui a été abaissée dans des conditions normales se trouve en position inférieure et que, par conséquent, l'outil de manutention 67 et le barreau magnétique 94 se déplacent vers le haut par rapport aux re- » 70 14434 17 2039335 L'une des branches de l'organe d'accrochage 68, de préfé-rènce la branche simple 69, est munie d'une butée d'arrêt. Dans les figures 11a et 17 il est prévu une butée prenant la forme d'une broche 53 qui est montée perpendiculairement au plan de pivotement 5 de la branche 69. Dans le cas de la figure 16, l'organe de butée est constitué par un prolongement 54 du bras 69 qui vient en saillie dans la direction du plan de pivotement dudit bras. L'organe de butée (53 ou 54) et la face 55 de la grille de coeur qui est dirigée vers le haut forment ensemble la première 10 partie d'un système de verrouillage propre à éviter les erreurs d'orientation de la cartouche par rapport au coeur, au moment de la mise en place de ladite cartouche. La seconde partie du système de verrouillage eslj&ssurée par le fait, déjà signalé plus haut, que l'organe d'accrochage 68 et la cartouche de combustible 19 15 sont conçus de telle sorte qu'il n'est possible de saisir ladite cartouche de combustible 19 que lorsque cette dernière et l'organe d'accrochage 68 ont essentiellement l'orientation réciproque voulue l'un par rapport à l'autre. Dans le cas de la figure 18, ce résultat est obtenu grâce au fait que l'organe d'accrochage 68 est 20 muni d'un crochet 76 et de deux crochets 77, alors que l'enveloppe 112 de la cartouche de combustible est munie de trois trous d'accrochage 129 en correspondance. Dans ces conditions, il n'est pas nécessaire que la poignée 124 porte des butées. Par contre lorsque l'organe d'accrochage 68 comprend un. 25 crochet simple 76 et un crochet simple 77 et que l'enveloppe 112 est simplement munie de deux trous d'accrochage 129 (voir la figure 17) pour coopérer avec les deux crochets en question, la poignée 124 porte un organe central de butée 120 et deux organes latéraux symétriques de butée 121 qui sont en opposition par rapport à l'or-30 gane 120. Pour une orientation en rotation correcte entre l'organe d'accrochage 68 et la cartouche de combustible 19, ainsi que le montre la figure 17, les crochets 80 et 81 peuvent passer devant les organes de butée 120 et 121 et l'accrochage peut donc se produire. Par contre, si l'organe d'accrochage 68 est mal orienté, les organes 35 de butée 120 et 121 empêchent les crochets 80 et 81 de passer au-delà de la face supérieure de la poignée 124. Il n'est donc plus possible d'accrocher la- cartouche de combustible 19. Afin -de décrire de façon plus détaillée la première partie COPY 0 14434 18 2039335 du système de verrouillage, on se reportera maintenant à la figure 9 qui représente une partie de la grille de coeur 15- la grille de coeur 15 est constituée par des poutres étroites qui sont disposées sur champs et qui se croisent à angle droit. Chacune des mailles de 5 la grille de coeur ainsi définie peut accueillir quatre cartouches de combustible 19 dont les lames élastiques de guidage 128 prennent appui d'une part sur les parois verticales des poutres et, d'autre part, sur les parois verticales de cloisons intermédiaires partielles 56 qui partent chaque fois du milieu de l'un des côtés de la 10 maille. Sur la partie de droite de la figure 16, on peut voir la différence de niveau entre le bord supérieur 55 de la grille de coeur 15 et le bord supérieur de la cartouche de combustible 19, dans le cas où ladite cartouche de combustible se trouve correctement en 15 place dans le noyau, la cartouche de combustible de gauche a été abaissée avec une orientation incorrecte et, dans ces conditions, la butée 54 est venue au contact avec la grille de coeur 15, de telle sorte que le commutateur magnétique, autrement dit l'ensemble constitué par le barreau magnétique 94 et les deux relais 52 inter-20 rompt le courant du dispositif de levage. Dans cette position, il n'est pas possible d'ouvrir l'organe d'accrochage 68'. On obtient le même résultat lorsque l'organe de butée n'est plus constitué par un prolongement en forme de nez 54 mais lorsqu'il se présente sous la forme d'une broche transversale 53. Cela devient immédiate-25 ment évident si l'on suppose la figure 17 réduite et si on la superpose alors à l'une des quatre cartouches de combustible de la figure 9- Ainsi que cela apparaît alors, une seule orientation angulaire est possible, à savoir celle qui est montrée ici. Pour les trois autres orientations angulaires possibles, la broche 53 vient 30 buter contre la grille du coeur, avec .le résultat que la cartouche de combustible reste suspendue, l'abaissement étant interrompu et l'organe d'accrochage 68 ne pouvant être ouvert. La cartouche de j combustible doit être alors relevée et être amenée par pivotement j dans la position angulaire correcte, ce après quoi l'outil de manu- j 35 tention peut abaisser à nouveau la cartouche de combustible à l'endroit prévu et l'y déposer sous l'orientation angulaire correcte. \ En dehors de la fonction précitée, la butée a encore une ] f autre tâche à remplir. Lorsque l'on manipule des enveloppes de car- j S ih i r " î, • copn !70 14434 19 2039335 touche vide ou, si l'en veut, des cartouches de combustible dont on a retiré le faisceau de barreaux de combustible, et que l'on abaisse cette enveloppe pour l'amener dans un emplacement de cartouche, il n'y a pas de poignée 124 qui pourrait repousser, par l'intermédiaire "5 de l'organe d'accrochage 68, le bai-reau aimanté 94 par rapport aux relais 52 et qui pourrait ainsi interrompre la manoeuvre d'abaissement. Cette fonction est alors assurée par la butée (53 ou 54) qui vient au contact avec l'arête supérieure de l'une des oreilles 125 de levage de l'enveloppe et incite ainsi l'interrupteur magnétique 10 à interrompre le courant à destination du système de levage. * -' COPY 14434 20 2039335 revendications 1° Système de verrouillage propre à empêcher que des cartouches de combustible ne soient engagées selon une orientation angulaire incorrecte dans les emplacements de cartouches de combustible qui sont ménagés dans le coeur d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce que., d'une part, chaque cartouche de combustible est munie d'un dispositif d'accrochage autorisant la coopération avec l'organe d'accrochage d'un appareil de manutention des cartouches de combustible, uniquement à la condition que ledit organe d'accrochage et ladite cartouche de combustible aient une orientation angulaire réciproque qui soit essentiellement correcte, et en ce que, d'autre part, l'organe d'accrochage de l'appareil de manutention est muni d'au moins un organe de butée qui, dans le cas où l'on tente de mettre en place une cartouche de combustible alors que l'on a une orientation angulaire incorrecte de l'ensemble constitué par l'organe d'accrochage et par la cartouche qui est suspendue audit organe d'accrochage, vient heurter une surface d'arrêt qui est ménagée à l'emplacement prévu pour la car-touche de combustible dans le coeur et qui, de ce fait, empêche l'ouverture de l'organe d'accrochage. 2° Système de verrouillage selon la revendication 1, dans lequel la cartouche de combustible se présente avec une section essentiellement polygonale, de préférence carrée, caractérisé en ce que le dispositif d'accrochage de ladite cartouche est constitué par une poignée qui est placée en diagonale et qui est munie d'au moins un dispositif de butée. y Système de verrouillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu une butée de verrouillage qui se trouve en position, centrale sur la poignée de la cartouche de combustible et qui fait saillie par rapport à la poignée selon une direction essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la cartouche de combustible, et deux autres butées de verrouillage qui sont placées symétriquement sur ladite poignée de la cartouche de combustible et qui s'étendent selon une direction essentiellement opposée à celle de ladite première butée de verrouillage. 4° Système de verrouillage selon la revendication 1, dans lequel la cartouche de combustible est munie d'une enveloppe, caractérisé en ce que le dispositif d'accrochage dont est munie ladite BAD ORIGINAL 70 14434 21 2039335 cartouche est constitué par trois trous d'accrochage qui sont pratiqués dans ladite enveloppe. 5° Système de verrouillage selon la revendication 4, dans lequel l'enveloppe a une section essentiellement polygonale 5 et de préférence carrée, caractérisée en ce que l'un des trous d'accrochage est pratiqué dans un angle de -l'enveloppe alors que les deux autres trous d'accrochage sont pratiqués dans les parois qui forment l'angle opposé à l'angle.précité. 6° Système de verrouillage selon l'une quelconque des 10 revendications 2 à 5* caractérisé.en ce que l'organe d'accrochage de l'appareil de manutention est du genre en ciseaux, avec un bras simple et un bras fourchu muni de deux crochets parallèles, l'organe de butée étant disposé sur l'un desdits.bras. 7° Système de verrouillage selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces d'arrêt sont ménagées sur une grille de coeur qui est prévue à l'extrémité supérieure du coeur du réacteur. &AO ORIGINAL