Brevet FR2085813A1 — publié le 19711231

Pour permettre l'accès au coeur d'un réacteur nucléaire en vue d'opérations de rechargement, il est habituel de prévoir une pluralité de puits d'accès s'étendant à travers le caisson sous pression du ré acte Tir. Quand le coeur du réacteur comprend une pluralité de colonnes verticales parallèles de matière de modérateur, les puits d'accès traversent de façon habituelle le dessus du caisson sous pression, chaque puits d'accès étant disposé suivant l'axe d'une colonne ou d'un groupe de colonnes. Des structures de coeur proposées récemment ont utilisé des colonnes comprenant des blocs de matière de modérateur formés avec des cavités telles que des éléments de combustible puissent être disposés à l'intérieur de la colonne avant que la colonne soit elle-même introduite dans le coeur du réacteur» Ainsi, pendant le rechargement, une colonne complète, comprenant les blocs de matière de modérateur, est retirée du coeur à travers un puits d'accès et une nouvelle colonne est introduite à sa place. Il est clair qu'avec une telle disposition il est nécessaire, pour la conservation d'une épaisseur radiale minimale structuralement acceptable de la paroi de caisson sous pression entre des puits d'accès adjacents, que chaque puits d'accès desserve un groupe de plusieurs colonnes pour des opérations de rechargement* Il devient donc impossible d'obtenir une levée rectiligne de chaque colonne d'un groupe à travers le puits d'accès correspondant et toute machine de rechargement à utiliser avec une telle disposition doit permettre un mouvement radial d'une colonne de coeur ou d'une fraction de cette colonne après retrait de la colonne ou de la fraction de colonne en dehors du coeur et avant la levée de la colonne à travers le puits d'accès. Compte tenu de l'espace vertical et radial limité à l'intérieur duquel une machine de rechargement doit fonctionner, l'établissement d'une machine capable d'assurer le mouvement radial désiré soulève de sérieux problèmes. La conception d'une telle machine est encore rendue plus difficile par le besoin d'une commande à distance, l'opérateur n'étant pas en mesure pendant le fonctionnement de voir soit la disposition exacte de la machine par rapport à une ancienne colonne qu'on désire relever, soit la disposition d'une nouvelle colonne par rapport à un logement vide qu'elle doit remplir dans le coeur. Une autre difficulté peut se présenter quand les colonnes d'un groupe ne sont pas toutes à la même distance radiale de l'axe 71 10599 2 2085813 du puits d'accès correspondant. Conformément à l'invention, une machine de rechargement pour la manutention de matière du coeur d'un réacteur nucléaire sous la forme de colonnes pratiquement parallèles disposées à 5 l'intérieur d'un caisson sous pression est destinée à fonctionner à travers un puits d'accès qui pénètre dans le caisson sous pression dans la direction des axes des dites colonnes, la machine comprenant : un corps destiné à être abaissé dans le puits d'accès ; 10 1131 élément d'indexage pouvant tourner dans le corps autour d'un premier axe pratiquement parallèle aux axes des colonnes ; un élément à bras de rechargement pouvant tourner dans l'élément d'indexage autour d'un second axe pratiquement parallèle au premier axe mais décalé de celui-ci d'une première distance 15 radiale, l'élément à bras de rechargement étant adapté pour porter, à une seconde distance radiale du second axe, un moyen à grappin pour venir en prise avec une colonne ; et un moyen de transmission reliant l'élément à bras de rechargement et le corps pour que la rotation de l'élément d'indexa-20 S® fasse parcourir au moyen à grappin un lieu qui passe successivement suivant l'axe du puits d'accès et suivant l'axe de la colonne ou de chaque colonne à traiter. Le premier axe coincide de préférence, pendant le fonctionnement de la machine, avec l'axe du puits d'accès» La première 25 distance radiale et la seconde sont aussi de préférence égales. Quand les colonnes ne sont pas à section transversale circulaire, le lieu parcouru peut être disposé de façon qu'en déplaçant une colonne du puits d'accès à un logement vide du coeur du réacteur, le mouvement de rotation ainsi que le mouvement de 3Q translation de la colonne soient tels qu'ils orientent la colonne pour son abaissement dans le logement vide. Un avantage des machines de rechargement selon l'invention consiste en ce que,, si une colonne de coeur à introduire dans un vide du coeur est disposée dans une orientation angulaire prédé-35 terminée avant son abaissement avec la machine à travers le puits d'accès, l'opérateur de la machine n'a besoin de surveiller et de commander qu'un seul paramètre de mouvement pour déplacer la colonne en l'enlevant radialement du vide et pour orienter la colonne en rotation par rapport au vide. Ce paramètre est le dépla-40 cernent angulaire de l'élément d'indexage par rapport au corps. Le 71 10599 5 2085813 problème posé par le fait que l'opérateur ne peut pas voir la colonne quand elle «st au-dessous du puits d'accès se trouve ainsi largement résolu. On décrira maintenant une machine de rechargement selon 5 l'invention pour une structure particulière d'un coeur de réacteur refroidi par gaz et pour une répartition particulière de puits d'accès auxquelles la machine peut s'appliquer avantageusement et on se référera au dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une coupe verticale fragmentaire de la 10 machine disposée pour fonctionner à l'intérieur d'un puits d'accès; la figure 2 est une vue fragmentaire en plan d'un groupe de trois colonnes que la machine représentée sur la figure 1 est destinée à desservir ; et la figure 3 est une vue fragmentaire en plan d'une plus 1_5 grande partie du coeur représenté sur la figure 2, indiquant la nature de la répartition des puits d'accès et la disposition relative du groupe de colonnes par rapport aux groupes voisins, cette figure 3 étant à la même échelle que la figure 2. En référence à la figure 1, la machine comprend essentielle-20 ment un corps 10 destiné à être abaissé dans le puits d'accès 1£, un élément d'indexage 14 disposé à l'intérieur du corps 10 pour tourner autour d'un premier axe 16 et supporté par un palier 18 et par des galets de guidage 20, et un élément à bras de rechargement 22, disposé à l'intérieur de l'élément d'indexage 14 pour tourner 25 autour d'un second axe 24 et supporté à l'intérieur d'une enveloppe télescopique 25 par un palier 26. L'enveloppe 25 est maintenue en position à son extrémité inférieure par des galets de guidage à ressort 28 montés sur l'élément d'indexage 14. Le premier axe 16 et le second 24 sont écartés d'une premiè-30 distance radiale E^* A une seconde distance radiale Eg du second axe 24 l'élément à bras de rechargement 22 comprend un dispositif pour l'attache d'un moyen à grappin sous la forme d'une broche 30 qui peut être actionnée au moyen d'une transmission 32 de façon à venir en prise avec une colonne du coeur de réacteur (non représen-35 tée sur la figure 1) ou à s'en dégager. L'élément à bras de rechargement 22 et le corps 10 sont reliés par un moyen de transmission comprenant deux roues dentées en engrènement 34 et 36. Une roue est fixée à chacun des éléments 22 et 10 et dans la présente machine les roues dentées ont un même 40 nombre de dents. 71 10599 4 2085813 Une transmission de montée et de descente dont le fonctionnement sera décrit plus loin est prévue pour le bras de rechargement 22, cette transmission comprenant un écrou 38 à billes en circulation, disposé à l'intérieur de l'enveloppe télescopique 25, 5 et un système d'entraînement indiqué de façon générale en 40. L'écrou 38 est attaché à l'extrémité supérieure d'un tube de pivotement 42 du bras de rechargement et il est en prise avec un arbre d'entraînement creux rotatif 44 qui fait partie du système d'entraînement 40. 10 On a prévu la disposition de trois engrenages coniques d'entraînement 46 (dont un seul a été représenté) pour transmettre la puissance au système d'entraînement de broche 32, au système d'entraînement de montée et de descente 40 du bras de rechargement et à une roue dentée 48 prévue sur l'élément d'indexage 14. Chacun 15 des engrenages coniques est actionné par une attaque d'entrée horizontale. Les engrenages coniques 46 sont reliés entre eux par des engrenages différentiels (non représentés) qui empêchent la rotation de l'élément à bras de rechargement d'entraîner la rotation de la transmission pour la broche et de la transmission pour la montée 20 et la descente. Le corps 10 est conçu pour être abaissé jusqu'au puits d'accès 12 à travers un tube magasin 50 faisant partie d'un ensemble de tubes logés dans un magasin tournant (non représenté) dont le principe est analogue au barillet tournant à cartouches employé 25 dans certaines armes à feu. Pour assurer le refroidissement continu pendant la manutention des colonnes contenant la matière combustible du réacteur, la machine est établie pour permettre à du gaz frais de refroidissement du réacteur d'être envoyé vers le bas à travers la colonne jq pendant qu'elle est attachée à la broche 30. La machine est aussi capable d'extraire une égale quantité de gaz chaud du vide situé au-dessus du coeur de réacteur et d'envoyer le gaz chaud à travers un échangeur de chaleur (non représenté) associé à la machine de façon à assurer l'appoint d'alimentation en gaz frais. Pour permettre au gaz frais de s'écouler vers le bas à travers la machine jusqu'à une colonne attachée à la broche, on a prévu un capot de broche 52 destiné à se raccorder à l'extrémité supérieure de la colonne et on a prévu à l'intérieur de la machine des passages et conduits indiqués en 54. Des conduits et passages analogues, indiqués en 56, sont prévus pour permettre l'échappement 71 10599 5 2085813 de gaz chaud sortant du coeur de réacteur à travers la machine vers l'échangeur de chaleur. Un conduit (non représenté) est disposé pour se raccorder à l'extrémité supérieure du puits d'accès 12 afin de conduire le gaz chaud jusqu'à l'échangeur de 5 chaleur pour le refroidir. En référence maintenant à la figure 2, on y a représenté un groupe de trois colonnes hexagonales 58, 60, 62 du coeur de réacteur. Pour la régulation du débit de chaleur, il suffit de prévoir une "barre de contrôle pour les trois colonnes 58, 60, 62 10 mais, si la "barre de contrôle est disposée centralement entre les colonnes, l'enlèvement d'une colonne laisse la barre de contrôle partiellement dépourvue de support latéral. Dans la présente structure de coeur, la barre de contrôle est donc disposée au centre de l'une des colonnes 58. Le canal de la barre de contrôle 13 est indiqué en 64. Lors de l'utilisation de la barre de contrôle pour la régulation du débit de chaleur, il est préférable d'avoir une levée verticale rectiligne à travers le puits d'accès et la disposition de la barre de contrôle dans le canal 64 nécessite alors le décalage du puits d'accès vers la gauche de la figure 2. 20 Le puits d'accès est représenté sur la figure 2 par son contour indiqué en 66 et on voit que le décalage introduit une différence entre la distance radiale E^ qui sépare de l'axe du puits d'accès le centre de la colonne 58 et les distances radiales E^ qui séparent de l'axé du puits d'accès les centres des colonnes 60 et 62:. 25 En référence aussi à la machine représentée sur la figure 1, on voit que3.es distances radiales et Eg sont égales l'une à l'autre et aussi à E^ et que le premier axe 16 autour duquel tourne l'élément d'indexage coincide avec l'axe du puits d'accès. Ainsi, si la machine, orientée comme on l'a représenté sur la figure 1, 30 est abaissée à travers le puits d'accès 66 représenté sur la figure 2, la broche 30 se trouvera au-dessous de l'axe du puits d'accès. Le fonctionnement de l'engrenage eonique 4-6 associé à la roue dentée 48 pour provoquer la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre (quand on regarde la figure 2) de l'élément 35 d'indexage 14- fera aussi tourner dans le sens des aiguilles d'une montre le bras de chargement 22 par suite de l'interaction des roues dentées 34- et 36. La vitesse angulaire du bras de chargement 22 sera en fait double de celle de l'élément d'indexage 14 (car les roues 34- et 36 ont un même nombre de dents) et la broche 40 décrira, un lieu en épicycloiEde 68 comme on l'a. représenté sur la. 71 10599 6 2085813 figure 2. A partir du centre du puits d'accès, la "broche passera successivement par le centre de la colonne 58, par le centre de la colonne 60, par le centre de la colonne 62, puis de nouveau par le centre de la colonne 58 pour revenir finalement à sa position 5 de départ au-dessous du centre du puits d'accès. Comme les colonnes 58 etc .. sont à section transversale non circulaire, il est important de considérer non seulement le mouvement du centre d'une colonne quand elle parcourt le lieu 68 depuis l'axe du puits d'accès jusqu'à l'axe d'un logement vide dans 10 le coeur, mais aussi le mouvement de rotation de la colonne autour de son axe propre. Par exemple, en déplaçant une colonne de l'axe du puits d'accès au centre du logement vide qui serait créé par l'enlèvement de la colonne 58, l'élément d'indexage 14 tournera de 60° et le "bras de chargement 22 de 120°. Ainsi, à la fin du 15 mouvement, le bras de chargement se trouvera juste au-dessous de la ligne en trait mixte 70 de la figtire 2 et la broche aura tourné aussi de 120°. Par conséquent, si la colonne disposée initialement au-dessous du puits d'accès y avait une orientation en rotation semblable à celle des colonnes 58, 60 et 62, elle attrait 20 été orientée par rotation à la fin de mouvement de façon à pouvoir, par 1'actionnement du système d'entraînement 40 de montée et de descente, être abaissée dans le logement vide sans mouvement de rotation complémentaire. La distance radiale E^ est choisie dans ce cas de telle 25 façon que, si le mouvement est poursuivi jusqu'à ce que l'élément d'indexage 14 ait tourné d'un angle total de 150* et que le bras de chargement 22 ait tourné d'un angle total de 300°, la broche 30 se trouve disposée au-dessus du centre de la colonne 60. Le bras de chargement 22 est alors directement au-dessous de la ligne 72 30 de la figure 2 et la colonne portée par la broche se trouve de nouveau orientée en rotation de façon à pouvoir être abaissée dans le coeur sans mouvement complémentaire de rotation. Un avantage spécial des machines selon l'invention consiste en ce que si une colonne à placer dans le coeur est orientée 35 correctement en rotation avant d'être abaissée à partir d'un tube magasin 50 à travers le puits d'accès 12, l'opérateur de la machine n'a besoin de surveiller qu'un seul paramètre (le mouvement angulaire de l'impulsion de l'engrenage conique d'entraînement 46 associé à l'élément d'indexage 14) pour connaître la position exac-40 te d'une colonne à manutentionner. De plus, en faisant tourner 71 10599 2085813 l'élément d'indexage 14 d'un angle prédéterminé connu, on peut orienter la colonne au-dessus d'un logement vide du coeur sans autre intervention de l'opérateur, puis l'abaisser simplement dans le logement vide en actionnant le système d'entraînement 40 de 5 montée et de descente. On se référera maintenant aussi à la figure 3, dans laquelle les parties semblables ont reçu les mêmes chiffres de référence que sur la figure 2, pour montrer la disposition relative du groupe des trois colonnes 58, 60, 62 par rapport aux colonnes 10 voisines et pour décrire plus complètement l'utilisation de la machine de rechargement. Si on considère le groupe de colonnes, on voit qu'en plus du canal 64 de la barre de contrôle logé dans la colonne 58 le haut de chaque colonne est muni d'un passage d'entrée de gaz 76 15 à travers lequel le gaz frais peut passer pour s'écouler vers le bas à travers chaque colonne afin de la refroidir. A l'intérieur du contour du puits d'accès 66 représenté dans l'angle inférieur de droite de la figure 3, on a représenté aussi par leurs contours un tube de guidage 78 disposé au-dessus du canal 64 de la barre de 20 contrôle et un tube à vanne de sortie 80 disposé au-dessus de chacui des passages d'entrée de gaz 76. Le tube de guidage 78 et les tubes à vanne de sortie 80 s'étendent à partir du haut de chacune des colonnes du groupe en pénétrant dans l'extrémité inférieure du puits d'accès 66 et, pour l'obtention d'une répartition pratiquement 25 symétrique des quatre tubes à l'intérieur du puits d'accès ainsi que pour une autre raison qui sera exposée plus loin, chaque tube est coudé près de son extrémité inférieure. Sur la figure 3, on a indiqué aussi une ligne en trait mixte 74- qui est l'enveloppe des lieux des divers angles d'une 30 colonne hexagonale disposée sur la broche 30 en mouvement par rotation de l'élément d'indexage 14. L'enveloppe 74 passe au-dessus de l'un des passages d'entrée de gaz 76 en A-mais, en coudant suffisamment le tube à vanne de sortie et en maintenant une colonne en mouvement à quelques 35 centimètres à l'écart du haut du coeur du réacteur, il est possible d'éviter le contact entre le tube à vanne de sortie et un angle de base de la colonne. L'enveloppe 74- passe aussi au-dessus de l'un des canaux 64 de tube de guidage en B et ainsi la partie (représentée en trait mixte sur la figure 2) du lieu 68 se trouvant 40 entre les centres des colonnes 60 et 62 n'est pas utilisée. 71 10599 8 2085813 On comprendra que les machines selon l'invention peuvent s'appliquer à d'autres structures du coeur de réacteur et à d'autres répartition» de puits d1accès et qu'en changeant le rapport du moyen de transmission on peut obtenir une variété de 5 lieux parcourus par la broche 30. Le moyen de transmission pourrait aussi être modifié par montage, par exemple, d'une roue dentée folle entre les roues dentées 34 et 36 ou par remplacement des roues 34 et 36 par deux roues à chaîne reliées entre elles par une chaîne. En outre, en modifiant le rapport du moyen de transmission, 10 on peut obtenir une variété de lieux parcourus par la broche 30. Une machine selon l'invention pourrait par exemple être utilisée avec une répartition de puits d'accès dans laquelle chaque puits d'accès de rechargement est disposé axialement suivant l'axe d'une colonne hexagonale et dessert, pour des opérations de 15 rechargement, cette colonne ainsi que les six colonnes qui lui sont adjacentes. 71 10599 2085813 miiiioiiioiB. ' 1. Machine de rechargement pour la manutention de matière du coeur d'un réacteur nucléaire sous la forme de colonnes pratiquement parallèles disposées à l'intérieur d'un caisson sous pression, ^ la machine étant destinée à fonctionner à travers un puits d'accès qui pénètre dans le caisson sous pression dans la direction des axes des dites colonnes, caractérisée par le fait que la machine comprend ï un corps destiné à être abaissé dans le puits d'accès ; 10 1111 élément d'indexage pouvant tourner dans le corps autour d'un premier axe pratiquement parallèle aux axes des colonnes ; un élément à bras de rechargement pouvant tourner dans l'élément d'indexage autour d'un second axe pratiquement parallèle au premier axe mais décalé de celui-ci d'une première distance 15 radiale, l'élément à bras de rechargement étant adapté pour porter, à une seconde distance radiale du second axe, un moyen à grappin pour venir en prise avec une colonne ; et un moyen de transmission reliant l'élément à bras de rechargement et le corps pour que la rotation de l'élément d'indexa-20 ge fasse parcourir au moyen à grappin un lieu qui passe successivement suivant l'axe du puits d'accès et suivant l'axe de la colonne ou de chaque colonne à traiter. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en outre par le fait que le premier axe coincide, pendant le fonction- 25 nement de la machine, avec l'axe du puits d'accès. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en outre par le fait que la première distance radiale et la seconde sont égales. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, à utiliser avec des colonnes qui ont une section transversale non circulaire, caractérisée en outre par le fait que, lors du déplacement d'une colonne depuis le puits d'accès jusqu'à un logement vide du coeur de réacteur, le mouvement de rotation aussi bien que le mouvement de translation de la colonne sont tels 35 qu'ils orientent la colonne pour son abaissement dans le logement vide. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que le moyen de transmission comprend une première roue dentée associée au corps 40 et disposée sur le premier axe et une seconde roue dentée, engre- 71 10599 10 2085813 nant avec la première, associée à l'élément à "bras de rechargement et disposée sur le second axe. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que l'élément à "bras 5 de rechargement est télescopique pour permettre la levée et l'abaissement du moyen à grappin. 7» Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait qu'au moins une partie d'une transmission pour actionner le moyen à grappin est 10 disposée radialement à l'intérieur de l'élément à bras de rechargement. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que des passages sont prévus à l'intérieur de la machine pour permettre à un fluide 15 de refroidissement du réacteur de passer à travers la machine quand le corps est disposé dans le puits d'accès. 9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait qu'un magasin tournant est disposé au-dessus de la machine pour recevoir ou 20 distribuer des colonnes. copy