Brevet FR2124139A1 — publié le 19720922

L'invention, due à Monsieur Charley RENAUX de la Société Financière des Ateliers et Chantiers de Bretagne, concerne les dispositifs de manutention d'assemblages de combustible pour réacteur nucléaire refroidi par un réfrigérant 5 liquide et à densité de puissance élevée. Les assemblages destinés à de tels réacteurs, et en particulier aux réacteurs à neutrons rapides refroidis par circulation de sodium fondu, dégagent une puissance résiduelle élevée pendant longtemps après leur retrait ru on sur. TJ'un 10 des principaux problèmes posés par laur rnnut2nt1.o:i compta à dissiper la puissance thermique résiduelle uucr?>r?oe par le combustible sans ëchauffement exagéré de celui-ci. La solution généralement adoptée consiste à maintenir l'assemblage de combustible dans un bain du réfrigérant lors du transport 15 de façon à maintenir des transferts thermiques élevés. En particulier les assemblages de réacteurs à neutrons rapides sont généralement maintenus dans un pot occupé par du sodium lors du transport. Malheureusement les solutions pratiques utilisées jusqu'à présent ont de graves inconvénients. 2 0 Une première solution, la plus sûre, consiste à utiliser un pot de hauteur au moins égale à celle de l'assemblage. Ce pot est immergé dans une cuve occupée par du sodium. L'assemblage est soulevé hors de son poste de stockage où il baigne dans le sodium, puis introduit dans le 25 pot en le descendant dans celui-ci. Le pot occupé par l'assemblage est ensuite extrait de la cuve. Cette solution a l'inconvénient d'exiger une cuve dans laquelle la hauteur occupée par du sodium est égale à deux fois la hauteur de l'assemblage au moins, puisque l'assemblage doit être maintenu 3 0 dans le sodium lors de son transfert du poste de stockage au pot. La seconde solution actuellement utilisée consiste à utiliser un pot dont le fond n'est pas plein, mais muni d'une vanne qui peut dégager une ouverture suffisante pour 35 autoriser le passage de l'assemblage. Ce pot, vanne ouverte, est descendu à la verticale de l'assemblage et enfilé sur celui-ci. Une fois l'assemblage entièrement dans le pot la vanne est refermée. Le pot est ensuite sorti du sodium. Cette solution, si elle a l'avantage d'exiger une hauteur 40 de sodium moindre que la précédente, présente en contrepartie 71 04263 2124139 l'inconvénient de faire dépendre ia sécurité du bon fonctionnement d'une vanne qui doit être commandée à distance. La présente invention vise à fournir un dispositif 5 de manutention d'assemblages de combustible répondant mieux que les dispositifs antérieurs aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il assure une sécurité pratiquement équivalente à celle des dispositifs antérieurs utilisant un pot à fond plein, en exigeant un encombrement vertical et 10 une hauteur de réfrigérant bien moindre, du même ordre que celle nécessaire aux dispositifs à pot ouvrant. Le dispositif suivant l'invention comprend dans ce but un support muni d'une cuvette ouverte à sa partie supérieure et, dans la cuvette, d'une embase de réception 15 de l'assemblage et comprend une cloche dont la partie inférieure ouverte est munie de moyens coopérant avec le support pour raccorder temporairement la cloche au.support dans une position telle que son arête inférieure soit au-dessous de l'ouverture de la cuvette, ladite cloche 2 0 portant une conduite en U qui relie la partie supérieure fermée de la cloche à l'extérieur et débouche à l'extérieur à un niveau au moins égal à celui de son débouché dans la cloche, le point bas du conduit en U étant à un niveau tel qu'il se trouve nettement au-dessous de 1'ouverture - supérieure 25 de la cuvette, La cloche peut alors être munie, à sa partie supérieure, de moyens de préhension que vient saisir une pince susceptible d'imposer à la cioche des déplacements verticaux et en rotation. Enfin, poux éviter des éclaboussures importantes de réfrigérant hors de la cuvette, la cuvette 30 est avantageusement muni d'un siphon qui vidange ia cuvette jusqu'à un niveau pré-déterminé dès que l'extrémité libre du siphon sort du liquide réfrigérant contenu dans ia cuve qui contient le support lorsqu'il est séparé de la cloche. L'invention propose également un procédé de mise 35 en oeuvre du dispositif .ci-dessus: suivant ce procédé de transfert en liquide réfrigérant d'un assemblage de 71 04263 2124139 combustible depuis une cuve où il est complètement immergé dans ce réfrigérant et posé sur le support jusqu'à un autre emplacement, on descend sur l'assemblage la cloche occupée par une atmosphère gazeuse que le liquide réfrigérant 5 qui pénètre dans la cloche refoule par le conduit en U, on fixe la cloche sur le support, on soulève l'ensemble de la cloche et du support, on dépose l'ensemble à un poste de réception et on sépare de nouveau la cloche du support. Ainsi le remplissaqe et la vidange sont automatique-10 ment réalisés. Le procédé peut être appliqué à plusieurs assemblages simultanément. Il va par ailleurs sans dire que la portée du présent brevet doit être considérée comme s'étendant non seulement au dispositif considéré dans son ensemble, mais 15 également à chacun de ses éléments constitutifs originaux considérés isolément. L'invention sera mieux comprise à ia lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non 2 0 limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement le dispositif, en élévation suivant un plan vertical passant par l'axe; - les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e et 2jé montrent, 25 de façon extrêmement simplifiée, la séquence des opérations effectuées lors du transfert d'un assemblage de combustible d'un poste de stockage à un autre. Le dispositif illustré en tigure 1 est destiné à la manutention d'assemblages de combustible pour réacteurs à 30 neutrons rapides refroidis par circulation de sodium fondu. Ce dispositif comprend essentiellement un socle support 10 et une cloche 12 qui seront successivement décrits. Le support 10 peut être regardé comme constitué par une cuvette 14 qui repose sur le fond d'une cuve occupée 35 par du sodium et une embase 18. La cuvette est immobilisée en rotation par rapport au fond 16 de la cuve par des moyens 71 04263 4 2124139 schématisés sous forme d'un clavetage. L'embase 18, concentrique à la cuvette, se termine au-dessous de l'arête supérieure de celle-ci. L'embase est prévue pour recevoir le pied d'un assemblage de combustible 20 et présente 5 également des pattes 22 destinées à coopérer avec des organes de la cloche 12 pour constituer un verrouillage temporaire, comme on le verra plus loin. Le support illustré en Fig. 1 comporte de plus un siphon 24 dont le rôle est d'éviter les éclaboussures 10 de sodium lorsque l'ensemble support-cloche est déplacé hors sodium; dès que l'extrémité de ce siphon placée hors du support sort du sodium, le siphon vide la cuvette jusqu'au niveau de l'extrémité placée à l'intérieur du socle, comme le montre 1a Fig. 1. 15 La cloche 12 comporte une partie inférieure à section droite constante, qui se termine par des pattes destinéetà coopérer avec les pattes 22, pour constituer par exemple une liaison à baïonnette, et une partie supérieure renflée dont le fond 26 est munie d'un anneau 28 2 0 constituant des moyens de préhension permettant de saisir la cloche pour la déplacer verticalement et la faire tourner. La cloche 12 est munie d'un conduit en U 30 comportant une première branche qui débouche dans un 25 évidement ménagé à cet effet dans le fond 2 6 de la partie renflée et une seconde branche qui débouche à l'atmosphère à un niveau légèrement supérieur à celui du débouché de la première branche. Pour plus de clarté, la seconde branche a été représentée sur la Fig. 1 décalée par rapport à la 3 0 cloche mais en fait elle est avantageusement plaquée sur celle-ci ou placée à l'intérieur. Le point bas de la conduite en U 30 est à un niveau tel qu'il plonge dans la cuvette 14 lorsque la cloche est verrouillée sur la cuvette. La mise en oeuvre du dispositif qui vient d'être 35 décrit est schématisé sur les figures 2. Sur la Fig. 2a est représenté un assemblage combustible 20 posé sur le 71 G4263 5 2124139 support 10 placé sur le fond de la cuve de stockage 16 occupée par une masse de sodium 32 juste suffisante pour noyer l'assemblage. La cloche 12, occupée par la même atmosphère gazeuse que celle qui règne au-dessus de la 5 cuve 16 (argon ou hélium par exemple), est descendue verticalement au-dessus de l'assemblage (flèche fa sur la Fig. 2a). Lorsque la cloche 12 s'enfonce dans la masse 32 de sodium fondu, celle-ci pénètre dans la cloche et refoule le gaz qui l'occupe. Ce gaz s'échappe dès que la 10 pression interne est suffisante pour soulever la colonne de liquide dans la conduite 30 jusqu'à la position illustrée en Fig. 2b. La cloche 12 une fois posée sur le support 10 est verrouillée par rotation. Les dimensions de la cloche et l'emplacement du débouché de la première branche de la 15 conduite 30 dans celle-ci sont évidemment prévus pour que dans cette disposition l'assemblage 20 soit entièrement noyé dans le sodium. La cloche 12 est ensuite soulevée de nouveau (flèches fc et fd sur les figures 2c et 2d; et entraîne le 20 support 10 et l'assemblage 20. Lorsque le support sort du sodium, le siphon 24 s'amorce et vide partiellement la cuvette 14. Le niveau de sodium descend également dans la seconde branche de la conduite en U 30 jusqu'à ce qu'il équilibre la colonne de sodium dans la cloche. 25 Le dispositif est ensuite déposé dans une cuve de réception 34, représentée vide sur la Fig. 2e, mais en général remplie partiellement du sodium ijusqu'au niveau 36 indiqué en tirets) pour que l'assemblage soit noyé dans le sodium après enlèvement de la cloche 12. Celle-ci est 30 déverrouillée par rotation, puis enlevée (Fig. 2_f) . La cloche 12 se vide alors dans la cuve 4 et amène le niveau soit en 38 si la cuve était précédemment vide, soit en 40 si elle était partiellement remplie. Au cours de cette vidange le sodium se rééquilibre 35 dans la conduite en U 30 jusqu'à n'en occuper plus que la partie basse. 71 04263 2124139 Les avantages du dispositif suivant l'invention ressortent de la description qui précède: il suffit que la surface libre du sodium dans la cuve ou l'assemblage est stocké dépasse légèrement la hauteur sur laquelle 1 ' assemblacre dégage de la chaleur . Le dispositif ne comporte aucune vanne ou dispositif similaire. Enfin le remplissage et la vidange se font automatiquement avec une sécurité quasi absolue. L'invention est susceptible de nombreuses variantes: par exemple il peut être avantageux dans certains cas de relier la conduite en U 30 à une installation permettant d'aspirer ou de refouler du sodium et, par là de vider ou de remplir la cloche. Une telle variante maintient les deux premiers avantages mentionnés ci-dessus. Il doit être entendu que cette variante, ainsi plus généralement que toutes autres restant dans le cadre des équivalences, est couverte.par le présent brevet. 4 71 04263 7 2124139 REVENDICATIONS 1°) Dispositif de manutention d'assemblages de combustible nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend: - un support muni d'une cuvette ouverte à sa partie supérieure et, dans la cuvette, d'une embase de réception de l'assemblage, - et une cloche dont la partie inférieure ouverte est munie de moyens coopérant avec le support pour raccorder temporairement la cloche au support dans une position telle que son arête inférieure soit au-dessous de l'ouverture de la cuvette, ladite cloche portant une conduite en U qui relie la partie supérieure fermée de ia cloche à l'extérieur et débouche à l'extérieur à un niveau au moins égal à celui de son débouché dans la cloche. 2°) Dispositif suivant la revendication i, caractérisé en ce que le point bas du conduit en U est à un niveau tel qu'il se trouve très en-dessous de l'ouverture de la cuvette lorsque la cloche est verrouillée sur lui. 3°) Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage -temporaires entre cloche et support sont mis en oeuvre par rotation relative. 4°) Dispositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le support est muni d'un siphon qui vidange le support jusqu'à un niveau pré-déterminé dès que l'extrémité libre du siphon sort du liquide réfrigérant contenu dans la cuve qui contient le support lorsqu'il est séparé de la cloche. 5°) Dispositif suivant iau revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par une installation reliée au débouché de la conduite en U et permettant d'y régler la pression pour aspirer ou refouler le liquide occupant ladite conduite. 6°) Procédé de mise en oeuvre du dispositif suivant la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on descend la cloche occupée par une atmosphère gazeuse sur l'assemblage placé sur le support dans une cuve on il est immergé dans le liquide réfrigérant, on fixe la cloche 71 04263 8 2124139 sur le support, on soulève l'ensemble de la cloche et du support, on dépose l'ensemble à un poste de réception dans un bain de réfrigérant et on sépare de nouveau la cloche du support. 7°) Application du dispositif suivant la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5 ou du procédé suivant la revendication 6 à la manutention en sodium d'assemblages de combustible de réacteur à neutrons rapides refroidi par circulation de sodium fondu.