Brevet FR2126918A1 — publié le 19721013

Le rechargement des réacteurs nucléaires refroidis par un métal liquide tel que le sodium pose de graves problèmes car la pénétration à I'intérieur d'un tel liquide s'effectue sans visibilité aucune . Les têtes d'accrochage des assemblages combustibles sont de ce fait.invisibles . Or le gonflement sous ir- radiation de l'acier qui constitue les gaines deces assemblages risque de déformer lesdits assemblages et d'entrainer un déplacement des tetes d'accrochage par rapport à leur position d'origine, ce qui rend très compliqué l'accrochage sas visibilité desdites têtes . On a donc proposé d'effectuer une manutention à vue après avoir abaissé le niveau du sodium, ou autre métal liquide, dans la cuve contenant le coeur du réacteur jusqu'au-dessous desdites tetes d'accrochage pendant le temps de la manutention Cet abaissement est de préférence provoqué par une surpression du gaz de couverture . Or la manutention étant effectuée au moyen d'un dispositif mobile entre le coeur du réacteur et une machine de chargement placée à l'extérieur du caisson, les ma- noeuvres sont longues .La surpression du gaz de wrlVerture doit donc être maintenue pendant une durée prolongée tandis que la traversée de l'organe de manutention doit conserver une étanche té rigoureuse La présente invention a pour but de faciliter cette manutention, notamment en réduisant la durée de la modification du niveau du métal liquide réfrigérant et en supprimant les pro blèmes d'étanchéité du passage de l'organe de manutention, et cela grace à la présence d'une chambre intermédiaire de stockage qui permet la manutention en deux phases Elle concerne une installation de manutention plus particulièrement adaptée au rechargement d'un réacteur.nucléaire à coeurs multiples dans lequel les coeurs sont placés sur une aire tournante et amenés par la rotation de celle-ci dans diverses positions de fonctionnement et en dessous d'un poste de rechargement fixe Cette installation est caractérisée en ce quelle comporte un pot de manutention cylindrique, ouvert à sa partie inférieure et suspendu dans un orifice de la dalle supérieure de fermeture de la cuve, qui supporte une galerie annulaire.interne de stockage intermédiaire, une enceinte étanche remplie d'un gaz neutre montée au dessus de ce pot de manutention et d'un puits de communication avec l'extérieur et délimitant avec eux le poste de rechargement du réacteur, un premier bras de manutention des assemblages combustibles entre le coeur et la galerie de stockage intermédiaire, un second bras de manutention desdits assemblages combustibles entre ladite galerie et le puits de communication avec l'extérieur, des moyens de réglage de la pression du gaz neutre dans le poste de rechargement entre une valeur de refoulement du métal réfrigérant vers la cuve, par la partie inferieure du pot de manutention,jusqutau dégagement des têtes d'accrochage des assémblages contenus dans le coeur, une seconde valeur de refoulement dudit métal liquide seulement jusqu'au dégagement des têtes d'accrochage des assemblages contenus dans la galerie et une valeur dtéquilibrage du métal liquide et du gaz neutre au même niveau que dans la cuve Le rechargement du coeur placé en dessous du pot de manutention aàt donc effectué en deux temps .Les assemblages combustibles contenus dans le coeur sont placés dans la galerie de stockage tandis que les assemblages neufs contenus dans cette galerie sont introduits dans le coeur, pendant que le niveau du métal liquide est maintenu au-iessous des têtes d'accrochage des assemblages dudit coeur, puis, le niveau du sodium dans le pot de manutention étant remonté jusqu'à la partie supérieure de la galerie intermédiaire, les assemblages combustibles contenus dans celle-ci sont évacués vers l'extérieur, tendis que des assemblages neufs peuvent être introduits dans ladite galerie . A la fin du rechargement le niveau du sodium est remonté à la même hauteur que dans la cuve Le echargemant peut ainsi s' effectuer à vue, ce qui supprime tous les problèmes dûs à la déforma'tion des têtes d'accrochage .Cependant le niveau-du sodium n t est abaissé que pen- dent le temps minimum nécessaire, ce qui permet d'assurer aux assemblages un refroidissement suffisant quelle que soit leur position et de limiter ainsi les risques d'accident . Le La circuit de réfrigérant dans les autres coeurs n1 est pas perturbé et ceuxci fonctionnent normalement pendant le rechargement . La description ci-dessous d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, fera d'ailleurs apparaître plus clairement les avantages et caractéristiques de l'invention La figure I est une coupe axiale dtun réacteur nucléaire muni dtune installation de chargement La figure 2 est une vue schématique de dessus du poste de rechargement du réacteur de la figure 1, après enlèvement de sa paroi supérieure Les figures 3 et 4 montrent à plus grande échelle, en coupe longitudinale partielle, le pot de manutention de l'instal- lation de la figure 1 dans les deux phases de rechargement Le réacteur nucléaire représenté sur ces dessins est un réacteur à neutrons rapides refroidi par un métal liquide, par exemple du sodium .Il comporte ( fig. 1 ) à l'intérieur dtun caisson 1 de résistance à la pression, une cuve 2, contenant le réfrigérant liquide 7 et traversée axialement par une colonne rotative qui supporte, à sa partie inférieure, une aire 6 sur laquelle sont montés une série de coeurs 8 entourés de blocs de protection bio1ogic*e10.Chacun des coeurs 8 est placé au dessous d'un échangeur de chaleur 12 suspendu dans un orifice de la dalle supérieure 14 de fermeture du caisson et de le cuve 0 Seul l'un Se de ces coeurs est placé en dessous dtun poste de rechargement 16 Ce poste comprend un pot de manutention tubulaire 18 suspendu à la dalle supérieure 14 dans un orifice 15 analogue à ceux dans lesquels sont placés les échangeurs 12 . Le pot 18 pénètre à ltintérieur de la cuve 2 et du métal liquide 3 Jusqu'à un niveau extrêmerient voisin du coeur Sa à recharger Un Un léger espace 19 est toutefois ménagé autour de ce coeur entre lui et le pot 1S,à un niveau situé légèrement au dessous des têtes d'accro chage des assemblages combustibles 20 contenus dans ledit coeur Le pot tubulaire 18 est par ailleurs solidaire d'une galerie interne 22 de stockage intermédiaire qui est constituée par une paroi 21 tubulaire, fixée sur lui à sa partie inférieure par un anneau plein 23 de support des assemblages combustibles stockés . La partie supérieure de cettegalerie 22 est ouverte et sa hauteur est très légèrement inférieure à celle es assemblages combustibles de telle sorte que les têtes dl accrochage de ceux-ci dépassent au-dessus de la paroi 21 A l'extérieur du caisson, autour de l'orifice 15 dans lequel est fixé de manière étanche le pot 18 et de celui d'un conduit 24 de communication avec 11 extérieur et de liaison à un système d'évacuation ou d'introduction des assemblages combustibles, est montée une enceinte 26 supportant des hublots et/ou des organes de surveillance 28, tels que caméras, périscopes ou autres .Cette enceinte surmonte également une partie d'un évidement 29 creusé dans la dalle 14 du caisson 1, évidement qui supporte une chape 3G'dans laquelle est articulée une biellette 31 traversée à chacune de ses extrémités par un axe 32, 33 permettant son pivotement par rapport dtune part à ladite chape fixe 30 et d'autre part à une chape mobile 34 solidaire de l'extrémité d1un bras 35 de support dtun tuba 36 de guidage d'un grappin (non représenté) de préhension des assemblages combustibles Ce grappin peut être entraîné dans un mouvement vertical qui permet son déplacement entre le coeur 8a à recharger et la galerie 22 ( fig. 3 ) et vice versa .Il peut donc ( fig. 2 ) être amené au droit de chacun des canaux du coeur Sa grâce à la double articulation de la biellette 31 et du bras 35 puis, par un mouvement vertical et un nouveau pivotement desdits bras et biellette, descendu dans le coeur et amené au dessus de la galerie 22, ou inversement Les assemblages combustibles neufs contenus dans ladite galerie 22 sont ainsi introduits dans le coeur tandis que les assemblages usagés, placés dans celui-ci sont extraits et déposés dans la galerie Enceinte 26 contient également un second bras de ma nutention constitué de manière analogue au premier et fixé ( fig. 2 ) par une chape 39 dans un angle de l'enceinte 26 .Ce bras comporte une biellette 37 articulée à ses deux extrémités raspectivem nt sur la chape 36 et sur un bras 38 qui supporte l'organe de manutention 40 . Cet organe 40 est mobile verticalement dans le bras 38 . Il est susceptible de descendre jusqu'au niveau de la galerie 22 ( fig. 4 ) puis d'être remonté de façon à introduire l'assemblage combustible dans ledit bras 38 et à permettre son libre déplacement au-dessus du premier bras de manutention 34 .La double articulation de la biellette 37 et du bras 38 permet e déplacement entre tous les points surplombant la galerie 22 et l'entrée du conduit 24 de communication avec l'extérieur Des assemblages neufs peuvent ainsi être introduits par le conduit 24 puis transportés jis'à la galerie 22 tandis que des assemblages irradies peuvent eux être transportés an sens inverse Enceinte 26 est par ailleurs percée dtun orifice 42 dans lequel est fixée une canalisation 44 de liaison à un circuit (non représenté) de gaz neutre permettant son aiimentation en un gaz neutre identique à celui qui forme le gaz de couverture au dessus du métal liquide de la cuve .Ce circuit permet de ram- pl?r l'enceinte étanche 26 et de commander la pression du gaz à l'intérieur de celle-ci c'est-à-dire de régler le niveau du sodium dans le poste de rechargement En effet lorsque la pression dans l'enceinte 26 est supérieure à.celle qui règne dans la cuve le métal liquide contenu dans le pot de manutention 18 est reiouié à la partie inférieure de celui-ci par l'espace 19 en direction de ladite cuve 2. Le niveau du réfrigérant dans la cuve 2 augmente tandis que le pot de manutention 18 se vide plus ou moins et que la galerie 22 reste toujours pleine Le niveau euquel.est abaissé le sodium à l'intérieur du poste de rechargement peut ainsi être descendu au-dessous des têtes d'accrochage des assemblages combustibles 20 contenus dans ie coeur 8a, ainsi que le montre la figure 3 . Le grappin de préhension porté par le, bras 35 est alors déplacé dans ltatmosphère gazeuse .Le retrait des assemblages combustibles du coeur, leur dépose dans la galerie 22 ainsi que l'accrochage des assemblages stockés dans cette galerie et leur introduction dans le coeur peuvent par suite être surveillés à travers le hublot 28 ou au moyen de caméras, de miroita ou d'autres dispositifs appropriés La surpression dans l'enceinte 26 est maintenue jusqu'à un échange complet' des assemblages combustibles à recharger .Les assemblages neufs contenus dans la galerie 22 continuent à être refroidis à la fois par le sodium que contient celle-ci et par échange à travers la paroi du pot 18 avec le sodium de la cuve La surpression est ensuite réduite pour permettre au sodium de remonter à l'intérieur du pot de manutention 18 jusqu'à la partie supérieure de la paroi 21 . sodium est alors au même niveau dans le pot 18 et dans la galerie 22 ( fig. 4 ) . Seules les têtes d'accrochage des assemblages combustibles dépassent au- dessus de cette paroi 21 et ltorgane de manutention 40 porté par le bras 98 peut se saisir de ces têtes en étant contrôlé et surveillé comme dans la première phase de la manutention.Les assemblages sont alors déplacés entre la galerie 22 et le puits d'évacuation ou Pendant ce temps les assemblages contenus dans le coeur 8a sont normalement refroidis par la circulation du sodium . Les assemblages contenus dans la galerie 22 sont refroidis à la fois par le sodium contenu à l'intérieur du pot de manutention, à travers la paroi 21, et par celui contenu dans la cuve à travers la paroi 18 Dès que la galerie 22 a été évacuée et éventuellement à nouveau remplie d'assemblages neufs, le rechargement étant terminé, la pression dans ltenceinte 26 est rétablie à une va- leur analogue à celle du gaz de couverture contenu dans la cuve au dessus du niveau du métal liquide et celui-ci remonte dans le pot de manutention 18 jusqu'à ce qu'il atteigne le même niveau que dans la cuve; un équilibre des pressions est alors établi Dans cette position du réfrigérant le poste de rechargement du réacteur peut attendre un nouveau rechargement . Le réacteur lui peut fonctionner normalement ou être arrêté pendant un court instant, le temps par exemple de déplacer légèrement vers le bas l'aire support 6, puis de la faire tourner pour amener atr dessous du poste de rechargement 16 un nouveau coeur et replacer le coeur 8a nouvellement chargé en position de fonctionnement Lors de la remontée de l'aira 6, tandis que les coeurs 8 qui doivent fonctionner sont mis en place en dessous des échangeurs 12, le coeur à recharger est, lui, remis en place en dessous du pot de manutention 18 L'ensemble des organes du poste de rechargement peut donc être maintenu à demeure dans le réacteur, ce qui supprime les risques de fuite à la traversée des parois de ltenceinte 26 et simplifie la réalisation de cel.le-ci . Dien que le rechargement soit effectué pendant le fonctionnement du réacteur, les perturbations dues aux variations de niveau du réfrigérant sont pratiquement nulles du fait de la manutention en deux phases et le refroidissement des assemblages combustibles est constamment assuré On peut évidement envisager de démonter le pot de manutention 18 et de le remplacer par un bouchon étanche en vue d'un contrôle ou dtune maintenance Diverses modifications peuvent par ailleurs être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du cadre de l'invention . Notamment le mode de réalisation des bras de manutention et de la commande de leurs déplacements peut être modifié . Ils sont bien entendu entraînées depuis l'extérieur de l'enceinte par un système approprié REVENDICATIONS 10) Installation de manutention pour réacteur nucléaire du type comportant, à l'intérieur de la cuve contenant un métal liquide réfrigérant, une aire tournante supportant une pluralité de coeurs et permettant leur déplacement entre des positions de fonctionnement et une position de rechargement, installation qui comporte un pot de manutention tubulaire, ouvert à sa partie inférieure et suspendu dans un orifice de la dalle supérieure de fermeture de la cuve, qui supporte une galerie annulaire interne de stockage intermédiaire, une enceinte étanche remplie dtun gaz neutre montée au dessus de ce pot de manutention et d'un puits de communication avec l'extérieur et délimitant avec eux le poste de rechargement du réacteur, un premier bras de manutention des assemblages combustibles entre le coeur et la galerie de-stockage intermédiaire, un second bras de manutention des assemblages combustibles entre ladite galerie et le-puits de communication avec l'extérieur, des moyens de réglage de la pression du gaz neutre dans le poste de rechargement entre une valeur de refoulement du métal réfrigérant vers la cuve, par la partie inférieure du pot de manutention,jusqu'au dégagement des têtes d'accrochage des assemblages contenus dans le coeur, une seconde valeur de refoulement dudit métal liquide seulement Jusqu'au dégagement des têtes d'accrochage des assemblages contenus dans la galerie et une valeur d'équilibrage du métal liquide et du gaz neutre au même niveau que dans la cuve 2 ) Installation suivant la revendication I, dênslaquel- le la galerie de stockage intermédiaire est formée par une paroi annulaire, coaxiale au pot de manutention, qui est fermée à sa partie inférieure par un anneau de support des assemblages combustibles, assurant sa fixation à l'intérieur du pot de manutention, et dont la partie supérieure est ouverts sa hauteur étant légèrement inférieure à celle d'un assemblage combustible 3D) Installation suivant l'une des revendications I et 2, dans laquelle le bras de manutention est monté sur un support fixe par ltinte-rmédiaire de biellettes articulées traversées par des axes permettant leur pivotement latéral dans un même plan 40) Installation suivant la revendication 3, dans laquelle le premier bras de manutention est porté par un support fixé à la paroi du caisson 5 ) Installation suivant la revendication 3, dans laquelle le deuxième bras est porté par un support fixé dans la pa- roi de ltenceinte et comporte un logement d'introduction de l'or- gane de préhension et de lassemblage combustible pendant le déplacement au-dessus du premier bras