Brevet FR2045644A1 — publié le 19710305

2Qk56bk La présente invention est relative à un dispositif de manutention et d'orientation d'éléments prismatiques, juxtaposés en colonnes verticales dont l'assemblage selon un réseau donné délimite le coeur d'un réacteur nucléaire. Elle s'applique en outre plus particulièrement, 5 quoique non exclusivement, au cas où ce réacteur est du type à haute température, dans lequel le matériau fissile est intimement mélangé dans les éléments prismatiques à un matériau de support tel que le graphite. On sait que dans un réacteur de ce genre, il est nécessaire de procéder, après un temps de fonctionnement donné, au remplacement de cer-10 tains éléments prismatiques du coeur que l'on considère usés par des éléments identiques, mais neufs. Cette manipulation des éléments dans les colonnes est généralement réalisée au moyen d'une machine de manutention, se déplaçant entre le soumet des colonnes au-dessus du coeur et une dalle supérieure délimitant l'enceinte de protection biologique du réacteur. 15 Cette machine peut notamnent comporter un chariot mobile, desservant tout l'assemblage formé par les colonnes en se déplaçant radialement sur un pont tournant. Chaque élément prismatique neuf est introduit dans l'enceinte du réacteur en un point fixe où la machine vient le saisir par un organe de préhension tel qu'un grappin monté à l'extrémité d'un câble, en 20 le plaçant dans l'axe d'un tube vertical de guidage solidaire de son chariot. Celui-ci est ensuite convenablement déplacé pour amener l'élément au-dessus de la région du coeur où il doit être introduit en remplacement d'un élément usé, préalablement retiré. La présente invention a pour objet un dispositif qui permet d'orien-25 ter l'élément prismatique considéré par rapport au tube vertical du chariot de la machine afin que ledit élément, une fois amené au-dessus de son logement dans le coeur, ne nécessite, pour une introduction correcte dans celui-ci, qu'une rotation complémentaire du tube et de l'élément qu'il contient. 30 A cet effet, ce dispositif de manutention et d'orientation d'un élément prismatique à l'intérieur d'un tube cylindrique à axe vertical porté par un chariot, se caractérise en ce qu'il comporte un ensemble de volets articulés autour d'axes horizontaux, lesdits volets étant régulièrement répartis à la périphérie du tube et actionnés par des organes de 35 conmande synchronisés, provoquant le basculement desdits volets autour de leurs axes à l'intérieur dudit tube de façon à venir coopérer par leur extrémité opposée à leurs axes avec les faces latérales de l'élément prismatique placé dans ledit tube. 19832 2 2045644 Avantageusement, lesdits organes de commande des volets sont constitués par des vérins dont le corps est articulé sur ledit tube et la partie mobile sur le volet correspondant.- Toutefois et selon une autre variante, lesdits organes peuvent comporter une couronne circulaire, montée coaxiale à l'extérieur dudit tube, ladite couronne comprenant, au droit de chaque volet, un logemënt dont le profil est déterminé pour agir à la façon d'une came sur un doigt radial porté par ledit volet, consécutivement à la rotation relative de ladite couronne par rapport audit tube. Dans cette variante notamment, la rotation de ladite couronne peut être réalisée, s'oit par un moteur électrique entraînant un pignon coopérant avec une roue dentée portée par ladite couronne, soit par un ou plusieurs vérins à liaisons articulées. Par ailleurs et selon une autre caractéristique du dispositif considéré, l'ensemble desdits volets est associé à un mécanisme de palpage de l'élément prismatique dans le tube, comportant au moins trois tiges coulissantes parallèles, disposées dans un plan horizontal avec un angle d'inclinaison donné sur la direction de basculement desdits volets, lesdites tiges traversant ledit tube et étant convenablement espacées et positionnées par rapport aux milieux desdits volets. Enfin, pour permettre de repérer et/ou de modifier sa position relative par rapport au chariot, ledit tube comporte à sa périphérie une roue dentée coopérant avec un pignon dont la rotation est assurée par un moteur électrique, porté par ledit chariot D'autres caractéristiques du dispositif considéré apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels s - la Fig„ 1 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif considéré, - la Fig. 2 est une vue de dessus de la Fig. 1, - la Fig» 3 est une vue de détail à plus grande échelle d'une variante de réalisation des volets d'orientation et de leurs organes de commande o Sur la Fig» 1, la référence 1 désigne le chariot d'une machine de manutention des éléments prismatiques d'un réacteur nucléaire, notamment du type à haute température, comportant un bâti 2 adapté à se mouvoir sur la poutre horizontale 3 d'un pont tournant par l'intermédiaire de galets 4 portés par des plaques supports 5 solidaires du bâti 2. Celui-ci supporte 69 19832 3 2045644 par l'intermédiaire de roulements 6 et 7, un tube vertical 8 qui comporte dans sa surface externe une roue dentée 9 engrenant avec un pignon 10 fixé sur l'axe d'un moteur électrique 11 solidarisé d'une console 12 appartenant au bâti. Ce moteur 11 permet de commander ainsi la rotation relati-5 ve du tube 8 par rapport au chariot 1, le repérage de la position de ce tube par rapport à la poutre 3 du pont tournant pouvant être déterminé de façon précise par simple comptage des tours du moteur 11. Le tube 8 est prévu pour servir d'élément de guidage pour les éléments prismatiques tels que celui représenté en 13, dont la juxtaposition dans le sens vertical, 10 constitue des colonnes. Dans l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté, les éléments prismatiques 13 présentent une section droite de forme hexagonale. En conséquence, chaque colonne du coeur est entourée par six colonnes adjacentes identiques (références 13a à 13f sur la Fig. 2), l'ensemble de ces colonnes se répartissant selon un réseau 15 géométrique régulier à pas triangulaire. L'élément prismatique 13 considéré est suspendu à l'intérieur du tube 8 par l'intermédiaire d'un grappin 14 en prise sur une tête 15 prévue à l'extrémité supérieure de l'élément, la commande du grappin s'effectuant au moyen, d'un treuil ou analogue (non représenté) sur lequel s'enroule un câble 16 solidarisé du grappin, 20 Conformément à l'invention, le tube 8 est muni d'un ensemble de mécanismes permettant d'agir sur l'orientation relative de l'élément prismatique par rapport au tube 8 qui l'entoure de façon telle que la position de cet élément soit parfaitement repérée et qu'il ne soit plus dès lors nécessaire, pour amener l'élément 13 en parfaite coïncidence avec le loge-25 ment qu'il doit occuper parmi les autres colonnes du coeur, que de faire subir au tube 8 une simple rotation complémentaire autour de son axe. A cet effet, le tube 8 est munie d'une série de volets 17, disposés dans des ouvertures 18 ménagées dans la paroi du tube et aptes à pivoter autour d'axes horizontaux 19 en permettant notamment leur,basculement vers l'inté-30 rieur du tube en direction de l'élément 13 qu'il contient» Chacun des volets 17 comporte éventuellement à son extrémité pénétrant dans le tube un rouleau 20 et présente à son extrémité opposée une chape 21 permettant d'articuler sur celle-ci au moyen d'un axe 22, la tige 23 d'un vérin pneumatique ou électromagnétique dont le corps 24 est lui-même articulé autour d'un 35 axe parallèle 25 sous la collerette supérieure 26 du tube 8. Dans l'exemple considéré, les volets 17 sont au nombre de trois et régulièrement répartis à 120° les uns des autres sur la périphérie du tube 8. 19832 4 2045644 On voit dès lors clairement sur les Fig. 1 et 2, comment les réactions des volets 17 amènent l'élément prismatique 13a suspendu à l'extrémité du câble 16 par le grappin 14, à tourner sur lui-même et à s'orienter par rapport au tube de façon telle que ses faces latérales viennent notamment en contact avec les rouleaux 20 prévus à l'extrémité de ces volets. On remarque toutefois que le dispositif pourrait ne pas fonctionner correctement dans le cas limite où les arêtes de l'élément 13 seraient situées exactement au milieu de chacun des volets 17 ou plus exactement, en tenant compte des frottements, au voisinage de ce milieu. Pour pallier cet inconvénient, l'ensemble des volets 17 est associé à m dispositif annexe, permettant d'effectuer un palpage préalable de l'élément 13 et de lui communiquer une rotation relative suffisante pour éviter précisément que les volets ne viennent ensuite, agir sur les arêtes de l'élément. Dans ce but et comme on le voit plus particulièrement sur la Fig. 2S ce dispositif de palpage se compose d'au moins trois palpeurs 27, 28 et 29, constitués au moyen de trois tiges parallèles, disposées dans un plan horizontal et présentant, par rapport à la direction du basculement des volets, une orientation bien définie, leur position par rapport au milieu des faces de ces volets étant également exactement déterminée. Le fonctionnement du dispositif de palpage est dans ces conditions le suivant s lorsque le palpeur central 28 se trouve sur une arête de l'élément prismatique 13, une autre arête de l'élément se trouve également au milieu de la face de chaque volet j cette position des volets correspond alors précisément au cas où le dispositif d'orientation est mis en défaut. Pour repérer dans ces conditions la position du palpeur central 28 par rapport aux arêtes de l'élément prismatique, on compare en permanence les longueurs relatives des tiges des trois palpeurs 27, 28 et 29 par rapport au plan tangent au tube 8 au droit du palpeur central 28. Si les points homologues des trois tiges sont alignés, le palpeur central est nettement en dehors d'une arête» En revanche, si ces points ne sont pas alignés, les deux palpeurs 27 et 29 encadrent une arête ; on en déduit donc la position approximative de l'élément. L'espacement des trois palpeurs est déterminé en fonction des dimensions de ce dernier et de la valeur des frottements, Les mesures et la comparaison s'effectuent au moyen de capteurs électromagnétiques connectés à un circuit électrique, l'ensemble étant schématisé sur le dessin par la référence 30. On réalise ainsi au moyen d'un dispositif simple la manutention et 19832 s 2045644 l'orientation d'un élément prismatique quelconque par rapport à l'axe du tube 8 porté par le chariot 1 de la machine, préalablement à son introduction dans le logement qu'il doit occuper parmi les autres éléments du coeur du réacteur. Une fois cette orientation de l'élément prismatique dans le tube obtenue, il suffit de faire tourner le tube et l'élément qui lui est lié de la quantité juste nécessaire pour que l'élément vienne en coïncidence exacte avec son logement après rotation de la poutre du pont tournant. Bien entendu, l'invention ne doit nullement être considérée limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté j elle en embrasse au contraire toutes les variantes et s'applique notamment à toute section géométrique particulière des éléments prismatiques. De plus, il va de soi que la commande du basculement des volets d'orientation pourrait être réalisée au moyen de tout autre mécanisme que celui envisagé sur les Fig. 1 et 2, le seul impératif étant de provoquer en synchronisme le débattement de tous les volets. La Fig. 3 illustre à titre d'indication, une autre variante de réalisation pour ce mécanisme de commande, comportant essentiellement une couronne 31 dans laquelle est prévu, au droit de chaque volet, un logement 32 dont le profil est détenniné pour qu'il agisse comme une came sur un doigt radial 33 porté par le volet 17 correspondant. La couronne 31 est entraînée en rotation autour du tube 8 par tout moyen approprié, soit par un moteur électrique avec pignon et roue dentée, soit, comme illustré sur la Fig. 3» au moyen d'un vérin 34 articulé en 35 sur le tube 8 et dont la tige 36 est également articulée sur une chape 37 portée par la couronne 31. 19832 6 2045644 REVENDICATIONS 1°/ Dispositif de manutention et d'orientation d'un élément prismatique entrant dans la réalisation du coeur d'un réacteur nucléaire, à l'intérieur d'un tube de guidage cylindrique à axe vertical porté par le chariot mobile d'une machine de manutention se déplaçant au-dessus du coeur, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble dé volets articulés autour d'axes horizontaux, lesdits volets étant régulièrement répartis à la périphérie du tube et actionnés par des organes de commande synchronisés, provoquant le basculement desdits volets autour de leurs axes à l'intérieur dudit tube, de façon à venir coopérer par leur extrémité opposée à leurs axes avec les faces latérales de l'élément prismatique placé dans ledit tube,- 2°/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de commandes des volets sont constitués par des vérins dont le corps est articulé sur ledit tube et la partie mobile sur le volet correspondant, 3®/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes comportent une couronne circulaire, monté coaxiale à l'extérieur dudit tube, ladite couronne comprenant, au droit de chaque volet, un logement dont le profil est déterminé pour agir à la façon d'une came sur un doigt radial porté par ledit volet, consécutivement à la rotation relative de ladite couronne par rapport audit tube, 4°/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendication 3S caractérisé en ce que la rotation de ladite couronne est réalisée par un moteur électrique entraînant un.pignon coopérant avec une roue dentée portée par ladite couronne, 5®/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendication 3,« caractérisé en ce que la rotation de ladite couronne est réalisée par un ou plusieurs vérins à liaisons articulées. 6°/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble desdits volets est associé à un-mécanisme de palpage de l'élément prismatique dans le tube, comportant au moins trois tiges coulissantes parallèles, disposées dans un plan horizontal avec un angle d'inclinaison donné sur la direction de basculement desdits volets, lesdites tiges traversant ledit tube et étant convenablement espacées et positionnées par rapport aux milieux desdits volets. 69 19832 7 2045644 7°/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contrôle du coulissement desdites tiges par rapport audit élément est effectué par des capteurs électromagnétiques. 8°/ Dispositif de manutention et d'orientation selon la revendi-5 cation 1, caractérisé en ce que ledit tube comporte à sa périphérie une roue dentée coopérant avec un pignon dont la rotation est assurée par un moteur électrique, porté par ledit chariot. B. 3.304"20 PG