Brevet FR2128556A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un appareil permettant de contrôler visuellement l'intérieur d'un réacteur nucléaire. Cet appareil est commandé à distance pour pouvoir examiner l'intérieur d'un réacteur malgré l'émission de rayonnements. 5 Jusqu'à présent et pour satisfaire aux normes rigoureuses de sécurité, il a été établi des programmes de contrôle de l'installation d'un réacteur qui comprennent à la fois un examen initial (ou de départ) des divers composants du réacteur et un examen périodique en service pour vérifier le maintien de l'intégrité 10 de l'installation à divers instants de sa vie en service, les programmes de contrôle déterminent un examen à la fois visuel et volumétrique des composants internes du réacteur comprenant par exemple l'enceinte sous pression, les soudures entre les pattes et les enceintes pour stabiliser le coeur, le revêtement interne 15 de l'enceinte, les faisceaux de combustible, l'écran thermique et le cylindre de support du coeur. Ii'examen de départ est effectué avant de mettre le réacteur en service pour assurer un bon démarrage et pour fournir un point initial de référence pour la vérification ultérieure de chaque 20 élément, l'examen périodique est indispensable du fait que les composants fondamentaux du réacteur sont soumis à des conditions extrêmes comprenant une pression de 175 kg/cm environ et une température de 330°C ainsi qu'une irradiation; naturellement, ces conditions sont très nuisibles pour les matériaux utilisés. 25 La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique ET0 886 231 déposée le 18 décembre 1969 a proposé de commander à distance un appareil de contrôle en utilisant la machine d'enfournement du réacteur. L'utilisation de cet appareil est limitée car l'examen de l'enceinte sous pression exige l'enlèvement des éléments 30 internes du réacteur. Si le cylindre de support du coeur doit rester dans l'enceinte sous pression pendant une période de contrôle particulière, il n'est pas possible d'examiner la région comprise entre le cylindre de support et l'enceinte sous pression avec cet appareil à cause de l'espace limité. 35 En conséquence, la présente invention a pour objet un appa reil de contrôle permettant d'examiner les éléments internes de réacteurs nucléaires en fonctionnement. . 72 07305 2 2128556 On atteint ce but à l'aide d'un appareil qui comporte une flèche qui est extensible entre le coeur et la paroi externe de l'enceinte du réacteur en direction du fond et à l'intérieur du coeur, ladite flèche supportant à son extrémité inférieure un dis-5 positif optique commandé à distance, son extrémité supérieure étant reliée à la base d'un ensemble qui comporte les éléments de manoeuvre de la flèche qui sont commandés à leur tour de l'extérieur du réacteur. Il est possible ainsi d'examiner également la région jusqu'ici 10 inaccessible comprise entre le cylindre de support du coeur et l'enceinte sous pression. Une caméra de télévision avec un système d'éclairage incorporé et une mise au po'int commandée à distance est montée dans le prolongement de la flèche qui peut être positionnée dans des ouvertures ménagées à des endroits particuliers dans 15 la bride du cylindre de support du coeur du réacteur. Un ensemble pivotant d'élévation et de rotation micrométrique' de la flèche se déplace sur la bride du cylindre de support du -coeur et est destiné à déterminer la position finale en hauteur et en rotation de la flèche pour orienter la caméra par rapport à l'élément 20 particulier■à examiner. la caméra est fixée à l'extrémité de la flèche par un ensemble d'inclinaison actionné pneumatiquement qui peut être commandé à distance pour incliner la caméra de manière à. augmenter sa plage de visée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-25 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 eçt une élévation latérale d'une enceinte de 30 réacteur nucléaire et d'un cylindre associé de support du coeur, entre lesquels est positionné le dispositif de contrôle à distance de la présente invention ; la figure 2 est une élévation latérale de l'ensemble pivotant d'élévation et de rotation micrométrique suivant la ligne 2-2 de 35 la figure 4 ; la figure 3 est une élévation latérale de l'ensemble pivotant d'élévation et de rotation de la flèche suivant la ligne 3-3 de 72 07305 3 2128556 la figure 4 ; la figure 4 est une vue en plan de l'ensemble pivotant d'élévation et de rotation micrométrique de la flèche selon la présente invention ; 5 la figure 5 est une élévation latérale de la caméra de télévision de contrôle à distance et de son mécanisme d'inclinaison ; la figure 6 est une élévation latérale de la caméra de télévision et de son mécanisme d'inclinaison suivant la ligne 6-6 de 10 la figuré 5 ; et la figure 7 est une vue en plan de la flèche du mécanisme de contrôle à distance suivant la ligne 7-7 de la figure 5. En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 représente un appareil de contrôle 10 commandé à distance pour examiner visuel-15 lement les organes internes d'un réacteur nucléaire. L'appareil de contrôle 10 est utilisé pour examiner en particulier la région comprise entre l'enceinte sous pression 12 et le cylindre 30 de support du coeur placé dans cette dernière, mais il peut être utilisé également pour examiner la région située sous le coeur 20 du réacteur ou les faisceaux de combustible faisant partie de ce dernier. Le cylindre 30 de support du coeur comporte des trous d'accès 32 situés à des endroits particuliers de sa bride 34 qui comporte des clavettes'(non représentées) pour positionner le cylindre 30 dans l'enceinte 12. Le cylindre 30 présente des 25 pattes stabilisatrices 36 (une seule étant représentée) situées entre l'enceinte sous pression 12 et le cylindre 30 près de la partie inférieure de ce dernier, de manière à maintenir son écar-tement par rapport à l'enceinte 12. Au-dessous du cylindre 30 se trouvent des pattes 38 de butée pour le coeur (dont une seule 30 est représentée) qui positionnent le coeur par rapport au fond de l'enceinte sous pression 12 dans le cas plus vraisemblable où le coeur pourrait tomber. Un écran thermique 40 peut être placé entre le cylindre 30 et l'enceinte 12 au voisinage de la zone radio-active du coeur pour offrir une protection supplémentaire 35 contre le rayonnement thermique. Un ensemble pivotant 42 d'élévation et de rotation micrométrique de la flèche (voir en particulier les figures 2, 3 et 4) 72 07305 « 2128556 se déplace sur la bride 34 du cylindre de support du coeur en recouvrant les trous d'accès 32. Cet ensemble 42 permet d'effectuer les dernières manoeuvres d'une flèche 28 de l'appareil de contrôle lorsque ladite flèche est introduite en position de fonctionnement 5 entre le cylindre 30 et l'enceinte 12 par l'un des trous d'accès 32. l'ensemble pivotant 42 comporte une base 44 équipée de roues pivotantes à bille 46 fixées à sa face inférieure pour permettre à l'ensemble 42 de se déplacer librement sur la bride 34. la ' base 44 comporte un premier support 48 destiné au montage d'une 10 base rotative 50. Cette dernière éupporte un pignon à chaîne 52 et est montée sur un palier de butée 54 fixé au premier support 48. la base rotative 50 supporte des paliers 56 auxquels une base basculante 58 est reliée par des branches 60. Une roue 62 15 à denture droite est montée sur un arbre 64 tourillonnant dans des supports 66 fixés à la base basculante 58. A une extrémité de l'arbre 64 se trouve une roue hélicoïdale 68 qui engrène avec un pignon 70 de réglage en hauteur entraîné par un organe 72 de réglage en hauteur. 20 Une crémaillère de commande 74 est fixée à un côté de la flèche 28 et engrène avec la roue dentée 62 qui la commande pour régler la position en hauteur de la flèche 28. Du côté opposé de cette dernière se trouve une crémaillère 76 qui est en prise avec un pignon suiveur 78 tourillonnant dans un support 80 de 25 la base basculante 58. le pignon 78 est destiné à compenser les forces de réaction qu'exerce le pignon 62 sur la flèche 28. Des galets 82 fixés à la base basculante 58 par des supports 84 sont en contact avec les bords opposés de la flèche 28 pour la supporter latéralement. 30 Sur la base 44 de l'ensemble 42 est monté en outre un second support 86 sur lequel un pignon menant 88 est monté sur un arbre 90 fixé au support 86 de manière à pouvoir tourner. Un premier pignon conique 92 est fixé à une extrémité de l'arbre 90 et engrène avec un second pignon conique 94 fixé à un arbre 96 touxil-35 lonnant dans le support 86, l'arbre 96 supportant également une roue hélicoïdale 98. Cette dernière engrène avec une roue dentée 100 de réglage en rotation qui est actionnée à son tour par un 72 07305 5 2128556 organe 102 destiné à régler sélectivement la rotation de la flèche 28. Une chaîne 104 passe autour du pignon menant 88 et du pignon 52 pour transmettre la force de rotation à la flèche 28 de l'appareil de contrôle commandé à distance. 5 La flèche 28 est en forme de H (voir figures 5, 6 et 7) et présente des côtés larges 106 reliés entre eux par une âme 108. La forme en H assure une certaine flexibilité dans une direction latérale pour permettre une flexion lors de l'introduction de la flèche dans la cavité de l'enceinte 12,tout en assurant une certaine 10 rigidité dans l'autre direction latérale pour permettre un réglage horizontal à distance,comme on le décrira plus loin. Les crémaillères 74 et 76 sont fixées aux côtés 106,tandis que les galets 82 de support latéral sont en contact avec les bords des côtés larges 106 pour supporter la flèche 28 et assurer l'application 15 d'une force motrice. ■Les côtés 110 de l'enveloppe du mécanisme d'inclinaison sont reliés à l'extrémité de la flèche 28 et la prolongent (voir en particulier la figure 6) de manière à loger le mécanisme d'inclinaison de l'appareil de contrôle à distance. Les goujons 112 20 traversent les côtés 110 et supportent des cylindres pneumatiques 114 dont les extrémités opposées sont reliées à des conduits 116 pour leur permettre d'agir comme des cylindres à double effet. Les conduits 116 sont orientés vers le haut dans la flèche 28 en forme de H^de sorte qu'ils sont facilement accessibles et sont 25 protégés par cette dernière. Les tiges de piston 118 des cylindres pneumatiques 114 sont reliées à un bras 120 de commande de la direction d'inclinaison qui est relié à son tour à des bras de manoeuvre 122 par des goujons 124 faisant saillie dans des fentes 126 ménagées dans les côtés 110. Les bras de manoeuvre 122 sont 30 reliés à des bras pivotants 128 qui présentent un pivot fixe 130 aux extrémités des côtés 110. Les fentes 126 déterminent le degré d'extension des tiges de piston 118 qui déterminent à leur tour l'angle minimal formé entre les bras de manoeuvre 122 et les bras pivotants 128 pour régler la position d'une caméra 35 de télévision 132. Cette caméra 132 présente un nez. en forme d'.obus pour faciliter son introduction dans la cavité de l'enceinte sous pression 12 et pour favoriser son guidage autour de l'écran 72 07305 6 2128556 thermique 40. Elle est reliée aux bras pivotants 128 par un collier de montage 134. La caméra 132, qui comporte un système d'éclairage autonome et une mise au point commandée à distance, peut présenter une ouverture 138 de manière à obtenir un angle de visée A orienté 5 perpendiculairement, ou bien elle peut être conçue pour une visée axiale en ligne droite. Un câble 140 d'alimentation de la caméra 132 passe à travers le bras de commande 120 et entre les cylindres pneumatiques 114 vers le haut le long de la partie en H de la flèche 28 de l'autre côté de l'âme 108 par rapport au conduit 116 10 de manière qu'il soit également protégé par la forme en H de la flèche 28. . L'appareil 10 de contrôle à distance fonctionne de la manière suivante : on enlève le bouclier de fermeture (non représenté)de l'enceinte du réacteur et on manipule la flèche 28 de l'appareil 15 d'une position éloignée au-dessus de la fosse contenant le réacteur, par exemple à partir du pont de la machine d'enfournement, de manière que l'appareil 10 de contrôle à distance soit au voisinage d'un trou d'accès 32 de la bride 34 du cylindre 30 de support du coeur, l'ensemble pivotant 42 est fixé à la flèche 28 et on 20 amorce l'abaissement de la flèche 28 par le trou d'accès choisi 32 dans la cavité de l'enceinte sous pression 12. Il convient de noter que l'appareil 10 est conçu spécialement pour être utilisé en laissant le combustible (non représenté), le cylindre 30 de support du coeur et l'écran thermique 40 dans l'enceinte, mais 25 si on le désire, on peut les enlever. La flèche 28 est abaissée au niveau auquel la crémaillère d'entraînement 74 engrène avec la roue à denture droite 62. A partir de ce moment, l'élévation est déterminée par l'organe 72 de réglage en hauteur qui peut être manipulé par un outil de 30 commande à distance (non représenté), de manière à régler précisément la hauteur de l'appareil de contrôle 10. Lorsque l'appareil 10 est sensiblement dans la position en hauteur désirée, on l'oriente correctement en rotation en actionnant la roue de manoeuvre 100 en faisant tourner l'organe 102 de réglage en rota-35 tion, l'organe 102 étant manipulé par un outil de commande à distance tel que celui utilisé pour commander l'organe de manoeuvre 72. Pendant le réglage en hauteur et en rotation, le pignon suiveur 72 07305 7 2128556 78 et les galets de support 82 stabilisent la flèche 28. S'il s'avère qu'en plus du positionnement en hauteur et en rotation de l'appareil 10, un mouvement horizontal de ce dernier est nécessaire pour obtenir une vue désirée d'un organe interne particulier 5 du réacteur à examiner, un tel mouvement horizontal peut être effectué en déplaçant horizontalement la flèche 28 à un niveau éloigné tel que le pont de la machine d'enfournement dans la direction opposée au sens de déplacement désiré. Il est possible d'obtenir ce mouvement horizontal résultant de l'appareil 10 par le fait 10 que la base basculante 58 de l'ensemble pivotant 42 pivote autour des paliers 56 de sorte qu'en fait, il est possible de faire pivoter la flèche 28 autour d'un axe passant par les paliers 56. Après avoir positionné correctement la flèche 28 par rapport à un élément interne particulier du réacteur à examiner tel qu'une 15 patte 36 de stabilisation du coeur, une patte de butée 38 ou le revêtement interne de l'enceinte, on fait tourner la caméra de télévision 132 de façon que son angle de visée A soit dirigé vers l'élément interne désiré. L'inclinaison dans le but d'observer la partie supérieure ou la partie inférieure d'un élément interne 20 particulier est effectuée en actionnant les cylindres pneumatiques 114 en admettant sélectivement l'air par les conduits 116 dans les cylindres 114. En ajustant la longueur des tiges de piston 118, le bras 120 de commande de direction peut être incliné vers la droite ou vers la gauche de manière à modifier l'angle formé 25 entre le bras de manoeuvre 122 et le bras pivotant 1 28 pour faire pivoter la caméra 132 autour du pivot 1-30 afin de l'orienter correctement. Lorsque la caméra 132 est correctement positionnée, on peut procéder à l'examen en effectuant tous les réglages nécessaires de la position oblique de la caméra ou bien de sa 30 position en hauteur ou en rotation pour augmenter sa plage de visée à partir de la position éloignée située au-dessus de la fosse du réacteur.Par exemple, si l'on désire contrôler la soudure de la patte 36 de stabilisation du coeur à l'enceinte sous pression 12 sur toute sa longueur, il est possible de régler 35 continuellement la hauteur de la caméra 132 tout en poursuivant l'examen. D'une manière analogue, il est possible d'examiner les autres éléments internes en déplaçant l'appareil de contrôle à 72 07305 2128556 distance 10 vers les trous d'accès successifs désirés 32 autour de la "bride 34 du cylindre de support du coeur. D'après ce qui précède, il est évident que l'appareil de contrôle à distance 10 permet d'examiner à distance les éléments 5 internes d'un réacteur tout en laissant ces derniers dans l'enceinte 12 aussi bien avant qu'après l'exposition au rayonnement, le fonctionnement est entièrement commandé à distance et l'examen peut être effectué dans des espaces extrêmement petits à des . distances et à des endroits qui empêchent d'utiliser des systèmes 10 optiques classiques tels que des dispositifs à miroir, des périscopes et des fibres optiques. L'ensemble pivotant 42 permet un réglage et un positionnement précis pour une observation étendue au moyen d'une caméra de télévision 132 à tête perpendiculaire, inclinable par voie pneumatique et comportant une source lumineuse 15 autonome. En outre, la forme en H de la flèche 28 lui donne une certaine possibilité dans un plan et une certaine rigidité dans l'autre de manière à protéger les conduits d'air 116 (utilisés pour commander l'inclinaison de la caméra de télévision 132) et les câbles 140 d'alimentation de la caméra tout en permettant 20 un mouvement horizontal de la flèche autour de l'axe de pivotement juste au-dessus de la bride 34 du cylindre de support du coeur. Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée;,'.et est susceptible de rece^ voir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de . 25 l'invention. 72 07305 9 2128556 REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle à distance des éléments internes de réacteurs nucléaires, caractérisé en ce qu'il comporte une flèche (28) qui peut être avancée entre le coeur et la paroi 5 externe de l'enceinte du réacteur en direction du fond et des parties internes du coeur, ladite flèche supportant à son extrémité inférieure un dispositif optique commandé à distance, son extrémité supérieure étant reliée à la base d'un ensemble (42) qui comporte les éléments de manoeuvre de la flèche qui sont eux-mêmes commandés 10 de l'extérieur du réacteur. 2. Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la flèche (28) a une section droite en forme de H, les grands côtés étant reliés par une âme, cette forme assurant une grande rigidité dans une direction latérale et une faible rigidité dans 15 l'autre direction latérale. ' - - 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif optique est une caméra de télévision (132) qui comporte une source lumineuse autonome et un nez pointu. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce 20 que la caméra de télévision (132) présente une ouverture latérale. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour déplacer l'appareil optique dans le but de régler spécialement l'angle de visée, il comporte à l'extrémité inférieure de la flèche (28) une liaison pivotante (122, 128) qui peut être 25 actionnée par des cylindres pneumatiques (114). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison mécanique (122, 128) comprend un bras de manoeuvre (122) et un bras de portée (128) qui pivotent l'un sur l'autre, le premier bras (122) pouvant être déplacé verticalement par 30 les cylindres pneumatiques (114) et le second bras (128) pouvant tourner autour d'un autre pivot. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (42) comportant les éléments de manoeuvre comprend une base (44) à la face inférieure de laquelle sont fixées des 35 roulettes pivotantes à bille et sur l§£ace supérieure de laquelle se trouve une autre base rotative (50) à laquelle sont fixés les organes d'inclinaison (56) de la flèche (28). 72 07305 10 2128556 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la base rotative est mise en rotation par un pignon de commande actionné à distance, un engrenage (92, 94, 98) et une transmission à chaîne (52, 88, 104). 5 9* Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une transmission à crémaillères (62, 74) permet de déplacer la flèche (28) dans une direction verticale. 10. Appareil selon la revendication 7 ou 9, caractérisé en . ce que l'ensemble (42) comporte des organes (78, 82) supportant 10 la flèche (28) en agissant dans une direction latérale.