Brevet FR2112341A1 — publié le 19720616

i. 2112341 La présente invention con'&eœne un procédé et un dispositif pour alimenter en combustible un réacteur nucléaire sous pression. On a dégà proposé d'alimenter en combustible un réac-5 teur nucléaire sous pression en reliant, de façon étanche aux ûui-àes, une machine à alimentation en combustible à un conduit d'alimentation, en égalisant la pression à l'intérieur du carter, ouvrant une soupape fermant de façon étanche le conduit à combustible, en accouplant un dispositif d'amenée à une barre combusti-10 ble consommée à l'intérieur du conduit à combustible, en transportant la barre combustible consommée dans le carter, en introduisant une barre combustible neuve dans le conduit puis en fermant la soupape et en enlevant le carter du conduit à combustible» Avec la machine d'alimentation en combustible décrite 15 ci-dessus, il est nécessaire de prévoir un dispositif de préhension télécommandé sur le dispositif de transport pour extraire Line barre de combustible consommée. Ces dispositifs télécommandés sont complexes, car ils doivent être commandés depuis l'extérieur lu réacteur et de la machine d'alimentation pour agripper une bai1-20 re combustible consommée à l'intérieur d'un conduit. L'un des buts de l'invention est d'offrir un procédé l'alimentation en combustible d'un réacteur nucléaire grâce auquel il est inutile qu'un dispositif télécommandé agrippe une jarre combustible consommée à l'intérieur d'un conduit à combus-25 i-ible. Selon l'invention, le procédé d'alimentation en comette-ible d'un réacteur nucléaire équipé de conduits à combustibles u'étendant horizontalement consiste à accouplar de façon étanche aux fluides une machine d'alimentation en combustible, remplie de 30 réfrigérant du réacteur se trouvant pratiquement sous la pression qui règne dans ce dernier, l'une des extrémités d'un conduit à combustible étant fermée de façon étanche par une soupape à clapet s'ouvrant vers l'intérieur, à faire avancer un piston à l'intérieur du carter pour ouvrir la soupape à clapet, sous l'action 35 d'une extrémité du piston qui comporte une face biseautée en regard de la soupape à clapet, jusqu'à ce que le courant de réfrigérant circulant dans le conduit à combustible potxsse une barre de combustible consommée contre l'extrémité du piston, à faire tourner le piston pour éloigner la face biseautée de la soupape à 40 clapet, à retirer le piston dans le carter tandis que le courant BAE> ORIGINAL ^ 71 34493 2, 2112341 de réfrigérant maintient la "barre combustible consommée contre le piston, puis à transporter la barre combustible consommée dans le carter sur tin convoyeur sans fin, et à introduire une nouvelle barre combustible dans le carter et à fermer la soupape à clapet, 5 De plus, l'invention concerne également un dispositif pour l'alimentation en combustible d'un réacteur nucléaire sous pression, comportant un carter, Tin convoyeur sans fin placé dans ce dernier, tin moyen pour saisir la barre de combustible sur le convoyeur sans fin, des guides pour ladite barre montés sur le 10 convoyeur, un moyen pour faire tourner le convoyeur sans fin, tua piston comportant une face biseautée à son extrémité avant, placé dans le sens longitudinal du convoyeur sans fin et monté de façon à pouvoir tourner sur lui-même à son extrémité arrière sur le convoyeur sans fin, et un manchon-joint pour fermer hermétiquement 15 une ouverture du carter à une extrémité d'un conduit à combustible du réacteur nucléaire, un organe de fermeture hermétique télécommandé pour fermer l'ouverture, cette dernière étant dans l'alignement du piston, et tin moyen pour faire tourner ce piston lorsque ce dernier a été poussé à travers l'ouverture par le con-20 voyeur sans fin et mis en position telle qu'il ouvre un organe de fermeture par soupape à clapet d'un conduit à combustible# D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif suivant l'invention, description donnée à titre d'exemple u-25 niquement et en regard des dessins annexés dans lesquels : La Figure 1 est une vue en coupe du dispositif d'alimentation en combustible accolé à un conduit à combustible s'é-tendant dans le sens horizontal d'un réacteur nucléaire pressurisé, 30 La Figure 2 est une vue similaire à celle de la Figure 1 avec un piston du dispositif d'alimentation s'enfonçant dans le conduit à combustible, La Figure 3 est une vue semblable à la Figure 2 et suivant laquelle le piston a été tourné, 35 La. Figure 4 est une vue semblable à la Figure 3, et suivant laquelle le piston a été ramené' dans le dispositif d'alimentation en combustible, La Figure 5 est ^uae vue semblable! à la Figure 4-, le piston étant ramené plus loin et une barre combustible étant 40 transportée dans le dispositif d'alimentation et le conduit à ÊAD ORiGJNAL 71 34493 3. 2112341 combustible étant hermétiquement fermé, La Figure 6 est une vue latérale en coupe d'un conduit à combustible s'étendant horizontalement d'un réacteur nucléaire différent de celui représente sur la Figure 1, 5 Les Figures 7 et 7a dans leur ensemble représentent, vu en coupe latérale, le conduit à combustible de la Figure 6, les dispositifs d'alimentation étant accolés à chaque extrémité du conduit à combustible, La Figure 8 est une vue semblable à celle de la Figure 10 7 niais suivant laquelle le piston d'un dispositif d'alimentation est tourné pour extraire une barre combustible consommée. Les Figures 9 et 9a sont des vues semblables à celles des Figures 7 et 7a, mais avec une barre combustible consommée remplacée dans le conduit à combustible par une barre neuve, et 15 Les Figures 10 et 10a sont des vues semblables à celles des Figures 9 et 9a, avec le conduit à combustible hermétiquement fermé et la barre combustible neuve à l'intérieur, La Figure 1 représente un dispositif d'alimentation en combustible 1 comportant un carter 2, un convoyeur à chaîne sans 20 fin 4, un piston 6 monté rotativement sur le convoyeur 4, une soupape à clapet 8 pour la fermeture du conduit à combustible et qui ferme le carter 2, un jeu de pignons 10 d'orientation du piston et un manchon d'étanchéité 12, Le carter 2 comporte un bec 14 sur lequel peut coulis-25 ser le manchon d'étanchéité 12. Oe manchon d'étanchéité comporte un épaulement 16 qui constitue un piston à double action coulissant dans un cylindre 18. Quoique le manchon d'étanchéité 12 se trouve, dans ce mode de réalisation, positionné hydrauliquement à l'extérieur, il peut être mis en position par un mécanisme diffé-30 rent dans tin autre mode de réalisation. Le manchon d'étanchéité comprend les joints 20 et 22. Le jeu de pignons 10 pour l'orientation du piston est commandé par un moteur électrique 24 enfermé à l'intérieur d'un carter 26. La soupape à clapet 8 constitue une fermeture étanche commandée à distance et est reliée à un piston 35 à double action 28 qui le commande à distance. Le convoyeur 4, qui est entraîné par un moteur hydraulique ou électrique 29, est équipé d'un moyen de transport de barres combustibles ayant la forme d'une fourchette de préhension 30 et un certain nombre de fourchettes de guidage 32 pour- barres 40 combustibles. Le piston 6, qui présente une face terminale bi 71 34493 4. 2112341 seautée, est monté rotativement sur le convoyeur 4 par un palier 34 placé à son extrémité arrière, et qui empêche tout déplacement longitudinal relatif entre le piston 6 et le convoyeur 4. Le piston 6 est porté par un guide 36 qui n'est en contact qu'avec la 5 moitié inférieure du piston 6» Sur une partie de sa longueur, le piston 6 est pourvu de cannelures 35 s'étendant dans le sens longitudinal et disposées partiellement autour de lui. Ces cannelures 35 font saillie sur le piston 6 et sont biseautées à chaque extrémité pour éviter tout angle aigu en élévation latérale. 10 La Figure lreprésente le dispositif d'alimentation en combustible assemblé à un raccord terminal 37 d'un conduit à combustible horizontal 38 d'un réacteur nucléaire. A l'une de ses extrémités, le conduit à combustible est fermé hermétiquement par une soupape à clapet 40 s'ouvrant vers l'intérieur, et contient 15 tme barre de combustible 42. La barre combustible 42 porte une broche de blindage 44 qui présente un étranglement 46. En fonctionnement, le dispositif d'alimentation en combustible 1, dont le carter 2 a été rempli de liquide réfrigérant, est mis en place comme représenté sur la Figure 1, dans l'aligne-20 ment du conduit à combustible 38 à travers lequel circule le réfrigérant du réacteur dans le sens des flèches X et Y; lorsque le dispositif est mis en place, le manchon d'étanchéité 12 se trouve en position rétractée sur le bec 14. Après que le dispositif a é-té mis en position, le cylindre 18 est mis sous pression pour fai-25 re déplacer l'extrémité avant du manchon d'étanchéité 12 vers le raccord terminal 37 de façon que les joints 20 et 22 ferment hermétiquement le bec 14 et le raccord terminal 37 montés dans le manchon d'étanchéité 12, La pression du réfrigérant du réacteur à l'intérieur du 30 carter 2 est alors portée pratiquement à la même valeur que celle du réfrigérant qui circule dans le conduit à combustible 38» Le piston 28 est alors actionné et se déplace vers la soupape à clapet 8 qu'il ouvre et qui prend la position représentée sur la Figure 2. Le moteur 29 fait déplacer le convoyeur 4 qui fait avan-35 cer le piston 6 dans le conduit à combustible 38 comme cela est représenté. On notera que le guide 36 supporte et guide le piston 28 jusqu'à ce que ce dernier pénètre dans l'ouverture précédemment fermée par la soupape à clapet 8. Comme le représente la Figure 2, le piston 6 ouvre la 40 soupape à clapet 40 au moyen de sa face terminale biseautée 33 et 71 34493 5. 2112341 pousse la barre combustible dans le conduit à combustible sur une courte distance. Il faut remarquer qu'il est ici nécessaire d'utiliser une face terminale biseautée car une face droite et perpendiculaire à l'axe longitudinal du piston 6 entrerait en con-5- tact avec le bord de la soupape à clapet 40 qui assure l'étanchêi-té et endommagerait cette même soupape à clapet en continuant zjïx déplacement. La barre combustible 42 est poussée contre le S par le courant de réfrigérant du réacteur qui s'écoule dans I conduit à combustible 38. lv Lorsque le piston 6 se trouve dans la position repré sentée à la Figure 2, les cannelures 35 engrènent avec le dispositif d'orientation du piston 10, et le moteur 24 est alors œià en marche et fait tourner le piston de 180° pour lui faire prendre la position représentée à la Figure 3* Il Le moteur 29 est alors utilisé pour mettre en route 1» convoyeur 4 et retirer le piston 6 comme le représente la Figure 4. Le pister: 6 ayant été précédemment tourné ds 180°, la sou.ps.po a clapet 40 glisse du piston S à la barre combustible 42 et reste essentiellement en position horizontale pendant cette période» 20 Par suite, la soupape à clapet 40 ne vient pas se loger contre l'extrémité avant de la broche de blindage 44. Lorsque le piston 6 atteint la position représentée à la Figure 4, la portion étranglée 46 du blindage 44 entre en contact avec la fourchette 30 de chargement des barres combustibles, 25 Oette fourchette 30 transporte positivement la barre combustibla sur les fourchettes 32 de guidage de barres vers la position représentée à la Figure 5- On verra que lorsque la barre combustible se trouve dans la position représentée dans la Figure 3 la iuupape à clapet 40 est fermée, fermant également le conduit à 3C combustible 38. Le piston 28 est alors actionné de façon à fermer 1:intérieur du dispositif 1, puis ce dernier est déplacé d'une manière connue pour' évacuer la barre combustible, '/ers le poste de manu sention à «s combustibles consommés (non représenté), où ils c->-3; '.ont ultérieurement disponibles. Une barre de combustible neuve est alors amenée d?.rs le dispositix d'alimentation 1 depuis un poste de chargement en -3CI2-bustible neuf (non représenté) de la même manière que pour l'effraction de la barre combustible consommée 42. La barre combusti-40 ble neuve est alors chargée dans le conduit à combustible en in BAD ORIGINAL] 71 34493 6. 2112341 versant la séquence d'opérations décrite en se référant aux Figures 1 à 4, après que le dispositif 1 a été mis intérieurement sous pression avec du réfrigérant jusqu'à la pression de service. Dans les Figures 6 à 10a, les pièces similaires à cel-5 les représentées dans les Figures 1 à 5 sont désignées par les mêmes numéros de référence et la description précédente s'applique également à ces pièces. Sur la Figure 6 est représenté un conduit à combustible équipé d'une soupape à clapet 40 et d'un raccord terminal 37. Ce 10 raccord terminal 37 constitue une extrémité de déchargement des barres à combustible du conduit à combustible 50, tandis qu'un raccord terminal 52 constitue -une extrémité de chargement des barres combustibles du conduit 50» Le raccord terminal 52 est semblable au raccord terminal 37 5 et une soupape à clapet 54 est 15 disposée à cette extrémité du conduit 50» La soupape à clapet 54- est semblable à la soupape à clapet 40. Une barre de combustible consommée 56 est disposée à l'intérieur du conduit à combustible 50. Cette barre 56 porte à 20 son extrémité avant une broche de blindage 58, et à son extrémité arrière une broche de blindage rotative 60. La broche 60 présente un étranglement 62 ainsi qu'ion certain nombre de cannelures 64 sur sa circonférence. Les cannelures 64 sont chanfreinées à chaque extrémité pour éviter de présenter des angles aigus en éléva-25 tion latérale. Les Figures 7 et 7jâ représentent deux dispositifs d'alimentation en combustible 66 et 68 qui sont assemblés respectivement aux raccords terminaux 37 et 52 par des manchons d'étanchéité (non représentés), de façon identique à celle dont le dis-30 positif d'alimentation en combustible 1 (Figure 1) est relié au raccord terminal 37 par un manchon d'étanchéité 12» Les deux dispositifs 66 et 68 sont généralement identiques au dispositif 1 (Figure 1) mais le réfrigérant du réacteur s'écoule dans un certain sens à l'intérieur de certains conduits 35 à combustible 50 et en sens inverse à l'intérieur des autres conduits. Comne le montrera la description suivante, les dispositifs 66 ou 68 qui se trouvent en aval du courant de réfrigérant agissent comme dispositifs d'extraction de barres combustibles consommées, alors que les autres dispositifs fonctionnent comme dispo-40 sitifs de chargement en barres combustibles neuvës. BAD ORIGINAL 71 34493 7 2112341 Les dispositifs 66 et 68 présentent des fourchettes de guidage 70 des barres combustibles sur un côté deç fourchettes 30 pour la préhension des barres, et des fourchettes de guidage 71 des broches de blindage de l'autre côté. 5 En fonctionnement, le dispositif 68 est chargé d'une barre combustible neuve 78, les dispositifs 66 et 68 sont reliés au raccord terminal du conduit à combustible 50 et mis sous pression avec du réfrigérant du réacteur, la soupape à clapet est ouverte, puis le piston 6 du dispositif 66 est avancé dans la posi-10 tion représentée à la Figure 7 pour ouvrir la soupape à clapet 40 et pousser la barre combustible consommée 56 à l'extérieur de la soupape à clapet 40. Le piston du dispositif 66 est alors tourné de 180° dans la position représentée h là figure 8 ■ au moyen du jeu de pignons 10 et des cannelures 35. 15 Les deux convoyeurs 4 et 76 sont ensuite mis en marche de façon synchrone, de sorte que l'extrémité avant de la barre combustible neuve 78 se déplace vers la soupape à clapet 54- et ouvre cette dernière, puis pousse la barre combustible consommée 56 sur le convoyeur 4 du dispositif 66, jusqu'à ce que les four-20 chettes 30 de préhension des barres combustibles agrippent l'étranglement 62 comme le représente la Figure 9» La broche de blindage 60 se trouve dans la position représentée sur les Figures 9 et 9a avec les cannelures 64 engagées dans le jeu de pignons 10, ce dernier étant ensuite actionné de 25 la mime façon que le jeu de pignons 10 de la Figure 1, de façon à faire tourner la broche de blindage 60 de 180°. La broche 60 est ensuite transportée dans le dispositif 66, permettant à la soupape à clapet 40 de se fermer, avec la barre combustible neuve 78 dans le raccord terminal 50 cLe conduit à combustible, comme le 30 représente la Figure 10. Le piston 6 du dispositif 68 est alors rentré dans son carter 2 et revient à son convoyeur 4, de sorte que la soupape à clapet 54 se ferme, assurant l'étanchéité du raccord terminal 50, comme le représente la Figure 10a. Les soupapes à clapet 8 et 74- sont alors fermées de la 35 même façon que la soupape à clapet 8 dans la Figure 1, et les dispositifs 66 et 68 sont séparés du raccord terminal 50. La barre combustible consommée 56 peut être extraite du dispositif d'alimentation en combustible de la manière décrite précédemment et une barre combustible neuve peut être chargée de 40 façon identique dans le dispositif 68. 1 BAD ORIGINAL' 71 34493 8. 2112341 On comprendra que les deux modes de réalisation ci-dessus facilitent le regarnissage en combustible d'un réacteur nucléaire pendant le fonctionnement de ce dernier, et qu'il est i-nutile d'employer un dispositif de préhension télécommandé pour 5 saisir et bloquer la barre combustible consommée. Le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage de rendre inutile les cartouches de stockage pour stocker les raccords terminaux classiques et les tubes de chargement en combustible, ce qui réduit fortement la complexité de l'installation 10 et accroît sa fiabilité. 71 34493 9 2112341 REVENDICATIONS. 1. Procédé de réapprovisionnement en com'busti'ble d'un réacteur nucléaire comportant des conduits à combustible s'étendant dans le sens horizontal, caractérisé en ce qu'il consiste à 3 mettre en place de façon étanche aux fluides un dispositif d'alimentation en combustible, rempli de réfrigérant à réacteur se trouvant pratiquement à la pression du réacteur, équipé d'une soupape à clapet s'ouvrant vers l'intérieur et fermant l'extrémité d'un conduit à combustible, à faire avancer un piston à l'in-10 térieur d'un carter pour ouvrir le clapet, cette ouverture s'effectuant sous l'action de l'extrémité du piston qui présente une face biseautée en face de la soupape à clapet, jusqu'à ce qu'une barre combustible consommée dans le conduit à combustible soit pressée contre l'extrémité du piston sous l'action du courant de 15 fluide réfrigérant dans le conduit à combustible, à faire tourner le piston de façon à éloigner la face biseautée de la soupape à clapet, à rentrer le piston dans le carter tandis que le courant de réfrigérant maintient la barre combustible consommée contre le piston, puis à transporter la barre combustible consommée plus 20 loin dans le carter jusqu'à un convoyeur sans fin, à introduire -une barre combustible neuve à l'intérieur du carter et à fermer la soupape à clapet. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un jeu de pignons fait tourner le piston en engrénant a- 25 vec -une partie cannelée de sa surface. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la barre combustible consommée est transportée dans le carter au moyen d'une fourchette de préhension sur le convoyeur en entrant en contact avec un étranglement de la barre combusti- 30 ble. 4-, Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la barre combustible consommée est hermétiquement enfermée dans le carter par une soupape à clapet actionnée par la pression du combustible. 35 5. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un second dispositif d'alimentation en combustible contenant la barre combustible neuve est relié à une extrémité d'alimentation du conduit à combustible, et en ce que la barre combustible consommée est poussée en dehors du conduit à combustible 40 en faisant avancer la barre combustible neuve dans le conduit à GOPY 71 34493 2112341 combustible. 6. Dispositif pour réapprovisionner en combustible un réacteur nucléaire sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend un carter, un convoyeur sans fin monté dans ce carter, un 5 moyen pour engager le combustible sur le convoyeur sans fin, des guides de barres combustibles sur le convoyeur sans fin, un moyen pour faire tourner le convoyeur sans fin, un piston dont la face se trouvant à l'extrémité avant est biseautée, disposé longitudi-naleraent au convoyeur sans fin et qui peut tourner à son extrémi-10 té arrière, un manchon d'étanchéité fermant une ouverture dans le carter à une extrémité d'un conduit à combustible de réacteur .nucléaire, un organe de fermeture étanche télécommandé pour fermer l'ouverture, cette dernière se trouvant dans l'alignement du piston, et un moyen pour faire tourner le piston lorsque ce dernier 15 a été déplacé dans l'ouverture par le convoyeur sans fin et mis en position pour ouvrir un organe âe fermeture par soupape à clapet d'un conduit à combustible,, 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en c3 qus l'organe de fermeture étanche télécommandé sst une 2C soupape à clapet, et en ce qu'un piston actionné par du fluide et à double action est relié à la soupape à clapet pour la faire fonctionner à distance. 8. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen servant à faire tourner le piston comporte 25 un jou de pignons st un moteur d'entraînement, ainsi qu'une partie .ïaiinslée ménagée sur le piston pour 1* engrénement de ce jeu de pignonso COPY