Brevet FR2121687A1 — publié le 19720825

La présente invention offre un procédé pour charger en pastilles radio-actives des barreaux ou cartouches de combustible nucléaire, dans lequel le barreau est mis sous vide, rempli ensuite avec un gaz inerte, chargé avec lesdites pastilles disposées en 5 rangs linéaires et fermé hermétiquement. Dans ce procédé, les pastilles sont amenées alignées d'un poste d'alimentation jusqu'à un certain endroit et sont alors transférées toujours en alignement dans un lit ou berceau rectiligne.qui est ensuite clos hermétiquement, mis sous vide et rempli alors d'hélium,, Toujours disposées 10 en rang, les pastilles sont alors transférées du lit à un barreau de combustible communiquant et celui-ci est alors scellé pour être utilisé dans sa forme prévue dans le coeur d'un réacteur nucléaire0 Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend un lit rectiligne ayant un capuchon de couverture ou couvercle 15 amovible, ce dispositif comprenant aussi un transporteur articulé allant du voisinage immédiat d'un poste d'alimentation à celui d'un certain emplacement occupant sensiblement toute la longueur d'un côté du lit rectiligne. Les rangs de pastilles ci-dessus décrits proviennent d'un poste d'alimentation et sont alors transfé-20 rées sur le lit rectiligne par basculement du transporteur, le lit étant alors fermé hermétiquement, mis sous vide et ensuite rempli d'hélium. Une extrémité du lit est pourvue d'un moyen destiné à bloquer hermétiquement ledit barreau de combustible en communication avec le lit, l'autre extrémité du lit étant pourvue de moyens 25 de transfert mis en oeuvre par moteur pour provoquer le déplacement des rangs de pastilles en direction et jusqu'à l'intérieur dudit barreau de combustible qui est ensuite hermétiquement bouché. De manière générale, l'invention a donc pour objet la réalisation de barreaux de combustible nucléaire, et elle concerne plus 30 particulièrement le chargement de barreaux de combustible avec des pastilles nucléaires en atmosphère inerte ainsi qu'un dispositif pour réaliser cette opération» Actuellement, la demande en barreaux de combustible est relativement importante. Auparavant, la mise sous tube des pastilles 35 s'effectuait en utilisant des tiges-poussoirs et un système d'alimentation par vibrations. Toutefois, ces procédés ne sont pas considérés comme satisfaisants pour charger de grandes quantités de pastilles de façon régulière„ Les inconvénients qu'ils offrent comportent, entre autres, le peu de possibilités dont on dispose 40 pour agir sur le milieu ambiant intérieur, les pastilles se trou- '72 00591 2:;21o'-; vant exposées à la contamination atmosphérique pendant la durée de la charge. En outre, ces procédés sont également très lents et fastidieux, ceci plus ou moins par suite de l'établissement de la pression dans les barreaux. 5 Le besoin se faisait donc sentir d'un procédé permettant de charger de tels barreaux de combustible en évitant les inconvénients qui existaient jusqu'alors. L'invention a pour but de répondre à ces besoins tout particulièrement en chargeant de manière efficace les barreaux de ccm-10 bustible dans des conditions permettant d'obtenir les meilleurs résultats possibles dans un temps aussi court que possible et en évitant toute contamination atmosphérique pendant la mise en charge- L'invention se propose en particulier : de rendre le procédé 15 précité capable de charger effectivement et efficacement lesdits barreaux de combustible afin d'obtenir les meilleurs résultats possibles dans un temps aussi court que possible ; de charger lesdits barreaux avec la certitude qu'une atmosphère appropriée règne à l'intérieur de chacun d'eux ; d'assurer que les pastilles se trou-20 vent dans un milieu ambiant convenable à l'intérieur du barreau après qu'il a été chargé afin d'en garantir la qualité et d'être certain qu'il jouera efficacement le rôle qui lui est destiné dans le coeur d'un réacteur nucléaire». D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-25 tiront de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan de dessus du dispositif de cette invention ; la figure 2 est une vue latérale du dispositif de la figure 30 1 ; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1 et représentant le lit à l'état vide et en position fermée ; la figure 4 est une vue suivant la ligne 4-4 de la figure 3 35 et représentant le moyen de fixation hermétique du barreau de combustible au lit ; la figure 5 est une vue suivant la ligne 5-5 de la figure 3 représentant le capuchon de fermeture du dispositif ; la figure 6 est une vue suivant la ligne 6-6 de la figure 1 40 représentant le lit en position ouverte pour recevoir les pastilles 72 00591 2:21.6s." radio-actives en provenance du transporteur rectiligne ; la figure 7 est une vue suivant la ligne 6-6 de la figure 1 représentant les pastilles mises en place dans le lit fermé ; la figure 8 est une vue latérale représentant un dispositif 5 d'articulation utilisé avec le transporteur basculant des figures 6 et 7 y la figure 9 est une vue latérale d'un dispositif utilisé pour appliquer un capuchon de fermeture sur le lit du dispositif de cette invention 7 10 la figure 10 est une vue en coupe latérale d'un appareil de commande de l'atmosphère pendant l'obturation du barreau de combustible chargéo Aux différentes figures, les mêmes numéros d'indice désignent les mêmes pièces. 15 Le procédé de l'invention est destiné à charger des barreaux de combustible avec un certain nombre de pastilles radio-actives en transportant lesdites pastilles, disposées en alignements rec-tilignes, sur une banquette longitudinale mobile et à partir d'un poste d'alimentation jusqu'en un lieu adjacent à un lit ou berceau 20 longitudinal,ouvert et à transférer dans le sens transversal les dites pastilles dans le lit qui se présente sous la forme d'un bac longitudinal à profil en V, le procédé comprenant aussi l'obturation dudit lit ou bac. On fait alors le vide dans les espaces libres du bac et on les remplit ensuite avec un gaz inerte, les pas-25 tilles étant, à ce moment, transférées du bac longitudinal jusqu'à l'intérieur du barreau de combustible au moyen d'un coulisseau ou piston et le barreau de combustible est bouché avec un moyen de fermeture. En se reportant aux figures 1-5, on voit que le dispositif 30 utilisé dans cette invention comprend un lit ayant la forme d'un bac allongé 10 ou auge comprenant une gouttière en forme de V à une extrémité de laquelle est disposé un moyen de fermeture hermétique destiné à se fixer sur l'extrémité libre d'un barreau de combustible nucléaire 12 et à pouvoir s'en séparer. En se reportant 35 à présent aux figures 1-3, on voit que le bac 10 est aussi muni d'un couvercle ou capuchon de fermeture 13 qui est articulé grâce à des moyens classiques 14 répartis sur toute la longueur du bac 10, de façon à pouvoir s'appliquer sur la surface supérieure 15 dudit bac et à s'en séparer. Le moyen de fermeture hermétique 11 40 du bac, tel qu'il est représenté aux figures 3 et 4, se présente 72 00591 r ' r\ £ £. . L 1 . sous la forme d'une encoche de réception ayant une extrémité ouverte qui s'installe autour de la surface extérieure ou périphérie de l'extrémité ouverte d'un barreau de combustible 12 quand celui-ci est introduit dans ledit moyen de fermeture» L'autre extrémité de 5 l'encoche de réception communique avec le bac 10„ Une source de vide 16 communique avec le couvercle 13 par une conduite principale 17 munie de tuyaux d'accès 18. Ces derniers sont branchés à des distances régulières sur toute la longueur du couvercle 13 et communiquent avec une série de gouttières 19 re-10 liées entre elles, comme on peut le voir à la figure 5, pour assurer la mise sous vide du bac 10 qui communique avec le barreau de combustible 12, comme le montre la figure 1. Dans un but de simplification, une source de gaz inerte tel que l'hélium 21 est reliée en fonctionnement au conduit principal 17 pour les opérations 15 de remplissage en gaz inerte avant le transfert des pastilles dans le barreau de combustible 12. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit que l'extrémité du bac 10 adjacente au poste d'alimentation est munie d'un bélier ou piston 20 entraîné par un organe moteur 24. Ce piston 20 peut 20 s'introduire dans la gouttière en forme de V du bac 10 et pousser les pastilles de combustible nucléaire le long du bac jusqu'à ce qu'elles pénètrent dans l'ouverture du barreau de combustible 12. Dans la réalisation préférée, le piston 20 est une corde de nylon. En se reportant de nouveau aux figures 1 et 2, on voit qu'une 25 banquette mobile longitudinale ou transporteur 23 en forme d'U s'étend d'un poste d'alimentation 22 jusqu'à une position de même étendue voisine d'un côté du bac longitudinal 10, à l'opposé du côté sur lequel le couvercle 13 est disposé» La banquette longitudinale ou transporteur 23 est articulé par des moyens d'articula-30 tion classiques 24 répartis également le long du bord longitudinal du bac 10. Comme on peut le voir aux figures 6 et 7, le transporteur 23 comporte un moyen de retenue 24 se présentant sous la forme d'un contre-rail et un moyen de guidage 25 se présentant sous la forme 35 d'un bras allongé qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du transporteur 23 » Ces deux moyens 24 et 25 servent à maintenir les pastilles radio-actives 26 en rangées rectilignes quand elles se déplacent sur le transporteur 23. En cours de fonctionnement, les pastilles 26 arrivent alignées d'un poste d'alimentation 22 et 40 se déplacent longitudinalement sur le transporteur 23. Quand les /z JUDJ2 ^ ^- ' rangs desdites pastilles sont alignés à un certain endroit adjacent au bac 10 en forme de V, le transporteur bascule de la façon représentée à la figure 6 et les pastilles sont déposées dans la gouttière en forme de V du bac par le moyen de guidage 25. On fait 5 alors revenir le transporteur à sa position initiale qui est représentée à la figure 7 et le couvercle 13 est mis en place sur la surface supérieure du bac 10. Le mouvement de bascule du transporteur 23 peut être réalisé au moyen d'un dispositif tel que celui qui est représenté à la figure 8, tandis que le couvercle herméti-10 que 13 peut être mis en place sur la surface supérieure du bac au moyen d'un dispositif tel que celui qui est représenté à la figure 9. En cours de fonctionnement, et comme représenté à la figure 10, l'extrémité ouverte du barreau de combustible 12 est introdui-15 te à travers un dispositif de fermeture automatique 31 du genre soupape à boulet et dans une chambre 32 dont le milieu ambiant est commandé par rapport à l'atmosphère. Des orifices d'accès du genre étanche (non représentés) sont prévus dans ladite chambre pour permettre de pratiquer les opérations manuelles du procédé. On 20 pousse alors manuellement l'extrémité du barreau qui se trouve dans la chambre à travers un deuxième dispositif de fermeture automatique 33, également du genre soupape à boulet, et un bloc de transition 34 jusqu'à ce que cette extrémité de barreau s'adapte de façon séparable au moyen de fermeture hermétique du bac en forme 25 de V, comme on peut le voir aux figures 1 et 10. Ainsi, le procédé consiste en ce que les pastilles radioactives 26 provenant d'un poste d'alimentation 22 sont amenées sur un transporteur 23 relativement long qui les conduit, disposées de façon rectiligne, jusqu'à un certain endroit au voisinage d'un cô-30 té du bac 10 en forme de V. On fait alors basculer le transporteur 23 pour transférer les pastilles transversalement sans aucun dommage dans ledit bac 10, le couvercle 13 étant ensuite mis en place sur le bac 10 et fermé hermétiquement. Les parties vides du bac 10, particulièrement celles entourant les pastilles 26, sont alors mi-35 ses en dépression avant d'être remplies d'un gaz inerte tel que 1'hélium. Ensuite les pastilles 26 sont poussées par le piston 20 le long du bac 10 en milieu inerte d'hélium et finissent par pénétrer dans l'extrémité ouverte du barreau de combustible 12. On remarque-40 ra que le barreau de combustible 12 avait été initialement disposé 72 00591 21215 V en communication étanche avec le bac 10 et qu'il avait été par conséquent mis sous vide en même temps que le bac 10„ Après le transfert des pastilles 26, le barreau de combustible 12 est dégagé du bac 10 et ramené en arrière à travers le bloc de transition 34 et le dispositif de fermeture 33 jusqu'à la chambre 32 où il est bouché, ledit barreau de combustible étant ensuite libéré complètement et prêt à être utilisé dans le coeur d'un réacteur nucléaire. W 72 00591 7 2121687 R5VENDICATIONS 1. Procédé pour charger des barreaux de combustible avec des pastilles radio-actives, caractérisé en ce qu'il consiste : à transporter à partir d'un poste d'alimentation lesdites pastilles 5 sur une banquette longitudinale basculante ; à transférer transversalement lesdites pastilles de la banquette à un bac adjacent en forme de V qui communique avec 1'extrémité ouverte du barreau de combustible ; à mettre en communication ledit bac et ladite extrémité ouverte du barreau de combustible en les assemblant de 10 façon étanche et à mettre en dépression toutes les parties vides ; à introduire ensuite un gaz inerte dans les parties vides ; à transférer lesdites pastilles du bac dans le barreau de combustible ; à boucher l'extrémité ouverte du barreau de combustible. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le bac en 15 forme de V est longitudinalement adjacent à ladite banquette longitudinale . 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les pastilles sont transférées au bac en forme de V par un mouvement de bascule transversal de la banquette sur son axe longitudinal. 20 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la communi cation étanche entre le bac et l'extrémité ouverte du barreau de combustible est assurée par un capuchon ou couvercle avant de faire le vide à l'intérieur du bac et du barreau. 5„ Procédé selon la revendication 4, dans lequel on introduit 25 de l'hélium dans les vides existant dans ledit bac et ledit barreau de combustible» 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les pastilles sont transférées longitudinalement du bac dans le barreau de combustible par un poussoir. 30 7 » Dispositif destiné à charger un barreau de combustible avec des pastilles nucléaires, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un socle ; un bac longitudinal en forme de V monté sur le socle et prévu pour recevoir lesdites pastilles en rangs rectilignes, ledit bac ayant une de ses extrémités aménagée pour 35 recevoir axialement une extrémité ouverte du barreau de combustible ; une banquette longitudinale mobile articulée en forme d'U disposée le long d'un côté longitudinal du bac en forme de V, la dite banquette étant agencée pour transférer lesdites pastilles d'un poste d'alimentation au bac en forme de V ; un couvercle de 40 fermeture hermétique articulé sur l'autre côté du bac en forme de ?2 00591 8 21215'. V, et qui s'adapte de façon séparable sur le dessus dudit bac, ledit couvercle étant pourvu de moyens pour créer successivement une dépression et une ambiance de gaz inerte dans ledit bac ; un moyen de transfert pour provoquer le déplacement longitudinal des 5 pastilles dans le bac en forme de V et les faire pénétrer dans le barreau de combustible. 8. Dispositif de la revendication 7, dans leqael le bac présente une gouttière en forme de V comprenant un moyen de fermeture pour bloquer de façon étanche ledit barreau de combustible en polo sition de communication quand le couvercle ferme hermétiquement le bac. 90 Dispositif de la revendication 8, dans lequel ledit moyen de fermeture est une encoche de réception qui s'installe autour de la périphérie extérieure de l'extrémité d'un barreau de combusti-15 ble. 10. Dispositif de la revendication 9, dans lequel la banquette longitudinale mobile est pourvue sur sa longueur d'un contre-rail et d'un moyen de guidage formant un U avec ladite banquette. 11 » Dispositif de la revendication 10, dans lequel la ban-20 quette peut basculer pour transférer transversalement les rangs de pastilles dans le bac. 12. Dispositif de la revendication 11, dans lequel la surface du couvercle hermétique qui appuie sur le bac présente un réseau de gouttières reliées entre elles qui servent à mettre en dépres-25 sion les parties vides dudit bac et à y créer une atmosphère inerte. 13„ Dispositif de la revendication 12, dans lequel le moyen de transfert est un piston droit mobile installé de façon étanche dans l'extrémité libre de la gouttière en forme de V dudit bac.