Brevet FR2281635A1 — publié le 19760305

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif permettant de remplir, sous atmosphère inerte, une gaine de produits radioactifs contenus dans une enceinte étanche, et en particulier de pastilles de combustible nucléaire. Pour des raisons de simplicité dans ltexposé, les produits seront le plus souvent désignés par le terme "pastilles" dans la description qui va suivre. Le problème constitué par le remplissage de gaines avec des pastilles contenues dans une enceinte étanche, sans que l'extérieur de la gaine ne vienne au contact de l'atmosphère de l'enceinte, se pose en particulier dans le domaine nucléaire lorsqu'il s'agit de remplir des aiguilles de combustible nucléaire et en particulier lorsque ces produits contiennent du plutonium ou des transuraniens. Les pastilles sont stockées dans une enceinte étanche qui est généralement une boîte à gants à partir de laquelle on effectue le remplissage des gaines avec lesdites pastillas. I1 est indispensable qutau cours de cette opération on évite la pollution de la surface externe des gaines et de l'atmosphère extérieure à la bote à gants, tout en réalisant le remplissage des gaines sous atmosphère d'un gaz inerte choisi. La présente invention permet de satisfaire ces conditions d'une manière simple, économique et fiable. Elle a pour objet un procédé de remplissage d'une gaine avec des produits radioactifs et en particulier des pastilles de combustible nucléaire contenus dans une enceinte étanche, la gaine ayant été préalablement ferméeàune extrémité, par soudure d'un premier bouchon, caractérisé en ce que l'on introduit à partir de l'extérieur de l'enceinte l'extrémité ouverte de la gaine dans un sas monté sur une paroi de l'enceinte, on établît une liaison étanche entre le sas et la surface extérieure de la gaine, on fait le vide puis l'on remplit l'intérieur du sas et de la gaine avec un gaz inerte, on introduit à partir du sas l'extrémité ouverte de la gaine dans l'enceinte étanche , on fait pénétrer les produits dans la gaine puis on obture par un deuxième bouchon ladite extrémité ouverte, on retire ensuite ladite extrémité de la gaine jusqu'à l'intérieur du sas, on ferme le sas,on supprime ladite liaison étanche, on sort la gaine du sas et on soude ledit deuxième bouchon sur la gaine. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est constitué par un sas qui est monté sur une paroi de l'enceinte étanche et qui comprend une première ouverture tournée vers l'in térieur de l'enceinte étanche, une seconde ouverture tournée vers l'extérieur de l'enceinte, et prévue pour l'introduction et l'évacuation de la gaine, un organe d'obturation de la première ouverture, un joint déformable pouvant assurer une liaison étanche entre la paroi extérieure de la gaine et ladite seconde ouverture, des organes amovibles pour l'alimentation de la gaine en produits et pour le bouchage de la gaine après son remplissage , des circuits permettant de faire le vide ou d'introduire un gazinerte dans le sas et dans la gaine. Selon une réalisation préférée,lesdits organes amovibles pour l'alimentation et pour le bouchage sont constitués par un entonnoir comprenant deux tubes emboîtables, un premier tube dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre interne de la gaine et un deuxième tube dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe de la gaine et par unekartouche cylindrique contenant le deuxième bouchon, cette cartouche pouvant venir 'emboîter avec le deuxième tube après que l'on ait retiré le premier tube. La cartouche peut contenir de part et d'autre du bouchon un pion d'appui et une structure de maintien de la colonne de pastilles,telle que par exemple un ressort terminé par un embout. Grâce à cet agencement du dispositif conforme à l'invention, on parvient à effectuer le remplissage des gaines , de façon simple et rapide en évitant tout contact direct entre la partie extérieure de la gaine et l'enceinte étanche. En outre, le- gaz protecteur contenu dans l'enceinte n'est pas pollué par l'air contenu dans la gaine vide. La partie extérieure de la gaine n'est jamais en contact ni avec l'atmosphère de l'enceinte, ni avec les objets qu'elle contient, et, en particulier, les pastilles radioactives. On peut remplir des gaines de longueur quelconque. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront encore de la description qui suit d'un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention,donné à titre illustratif et non limitatif,en référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 à 8 représentent le dispositif au cours des différentes phases de son fonctionnement. Sur la figure 1, on voit le sas 1 qui est monté sur la paroi 2 d'une enceinte ou boite à gants 3 et la gaine 4 dont une extrémité est fermée par un premier bouchon 5 , et l'autre extrémité que l'on fixe sur un double entonnoir 6, constitué par ltemboîtement d'un premier tube 7,dont l'alésage a un diamètre légèrement supérieur au diamètre des pastilles de combustible et d'un second tube 8, dont l'alésage a un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la gaine 4. Sur les figures 2 et 3, les deux tubes 7 et 8 sont emboîtés l'un dans l'autre et la gaine 4 est enfoncée dans le double entonnoir 6 sur presque toute la longueur du second tube 8, puisque la gaine vienten butée contre l'épaulement 9 du premier tube. Le sas comprend une première ouverture 10, tournée vers l'intérieur de la boite à gants qui peut être obturée par une porte coulissante 11, et une seconde ouverture 12- tournée vers l'extérieur de la bote à gants. Au voisinage de son ouverture 12, le sas comporte intérieurement dans son alésage un joint annulaire 13 qui est logé entre un épaulement circulaire 13' de l'alésage et un manchon fileté 14 qui peut se visser dans le corps du sas, par rotation du verrou 15, en comprimant le joint 13. Une canalisation 16,qui pénètre au travers de la paroi 2 dans le sas 1, permet de faire le vide dans le sus dans la gaine et d'y introduire un gaz inerte. Sur la figure 3, en part-iculier on observe les pastilles de combustible 17 avant et après leur introduction dans la gaine. Le bouchon 18, destiné à obturer la gaine après son remplissage, est présenté dans une cartouche 19 cylindrique à l'intérieur de laquelle sont placées,successivement de la gauche vers la droite des figures,un pion d'appui 20,le bouchon 18, un ressort 21 associé à un embout 22. La cartouche présente un épaulement 23, identique à l'épaulement 9 du premier tube 7, ce qui permet de l'embotter de façon identique sur le second tube~~8. Dans le fonctionnement du dispositif,on peut distinguer 8 phases successives correspondant à chacune des figures. Figure 1. La boite à gants remplie d'un gaz protecteur purifié est isolée de l'extérieur en fermant la porte 11. Après avoir accouplé les deux tubes constituant le double entonnoir, on fait pénétrer l'extrémité ouverte de la gaine à l'intérieur du double entonnoir jusqu a ce qu'elle vienne en butée contre l'épaulement 9 du premier tube 7. Figure 2 - La gaine ainsi équipée est introduite dans le sas par l'entrée 12. On fait tourner le verrou 15 de façon à comprimer le joint 13 qui vient s'appliquer sur la paroi externe de la gaine. On fait le vide, puis on introduit par la canalisation 16 un gaz inerte identique à celui occupant l'intérieur de la boîte à gants, par-exemple de l'hélium. Figure 3 - On ouvre la porte coulissante 11, et on pousse la gaine de manière à ce que le premier tube 7 soit entièrement à l'intérieur de la bonite à gants. On introduit les pastilles 17 dans la gaine. Figure 4 - La gaine étant remplie, on éjecte le premier tube consommable 7à l'intérieur de la boîte à gants. Figure 5 - on accouple la cartouche ï9 sur le second tube 8. Figure 6 - On pousse les pièces situées à l'intérieur de la cartouche 19 vers la gaine de façon à ce que l'embout 22 vienne s'appliquer sur la dernière pastille qui a été introduite dans la gaine. De la sorte , le ressort 21 et son embout 22 sont mis en place à l'intérieur de la gaine,tandis que le bouchon 18 est introduit à force dans l'extrémité ouverte de la gaine 4. Figure 7 - On éjecte dans la bote à gants l'ensemble consommable constitué par le second tube 8-et la cartouche 19 qui ne contient plus que le pion d'appui 20. On ramène -la gaine en arrière et on ferme la porte 11. Figure 8 - On décomprime le joint 13, en desserrant le verrou 15 et on sort la gaine du sas.Il ne reste plus qu'à souder le bouchon 18 sur la gaine 4. Les avantages essentiels apportés parl'utilisation du dispositif conforme à l'invention sont les suivants - la gaine à remplir peut être présentée-dans le sas directement sans nécessiter son passage dans une bote à gants supplémentaire, - la boîte à gants n'est pas polluée par l'air contenu dans la gaine vide. La gaine peut être remplie facilement sous atmosphère d'un gaz inerte choisi et sans risque de contamination externe. De même,le bouchon,qui est mis en place après remplissage de la gaine, ntest pas contaminé. - la gaine remplie de combustible n'est retirée du sas qu'après sa fermeture par un bouchon emmanché à force. Grâce à cet emmanchement à force, on évite une ouverture intempestive du bouchon sous l'action du ressort comprimé avec ia contamination radioactive que cela entraîne et l'on maintient l'atmosphère de gaz inerte à l'intérieur de la gaine. Cela permet de ne pas être obligé d'effectuer immédiatement la soudure. - le sas peut accepter des gaines de diamètres différents grâce à la présence du joint déformable, - l'augmentation de la longueur de la gaine n'entraîne pas de surconsommation de gaz inerte puisque la partie courante de la gaine est nors boîte à gants. REVENDICATIONS 1. Procédé de remplissage d'une gaine avec des produits radioactifs, et en particulier des pastilles de combustible nucléaire contenues dans une enceinte étanche, la gaine ayant été préalablement fermée à une extrémité par soudure d'un premier bouchon, caractérisé en ce que l'on introduit, à partir de l'extérieur de l'enceinte, l'extrémité ouverte de la gaine dans un sas monté sur une paroi de l'enceinte, on établit une liaison étanche entre le sas et la surface extérieure de la gaine, on fait le vide puis l'on remplit l'intérieur du sas et de la gaine avec un gaz inerte, on introduit à partir du sas l'extrémité ouverte de la gaine dans l'enceinte étanche, on fait pénétrer les produits dans la gaine puis on obture par un deuxième bouchon ladite extrémité ouverte, on retire ensuite ladite extrémité de la gaine jusqu'à l'intérieur du sas, on ferme le sas, on supprime ladite liaison étanche, on sort la gaine du sas et on soude ledit deuxième bouchon sur la qaine. pour ia mise en oeuvre du procédé selon la revendicationl 2. DispositifX, caracterisé en ce qu'il est constitué par un sas qui est monté sur une paroi de l'enceinte étanche et qui comprend une première ouverture tournée ves l'intérieur de l'enceinte étanche, une seconde ouverture tournée vers l'extérieur de l'enceinte, et prévue pour l'introduction et l'évacuation de la gaine, un organe d'obturation de de la première ouverture, un joint déformable pouvant assurer une liaison étanche entre la paroi extérieure de la gaine et ladite seconde ouverture, des organes amovibles pour l'alimentation de la gaine en produits et pour le e celle-ci bouchage/apres son remplissage, des circuits permettant de faire le vide ou d'introduire un gaz inerte dans le sas et dans la gaine. 3. Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce que lesdits organes amovibles, pour l'alimentation et pour le bouchage, sont constitués par un entonnoir comprenant deux tubes emboîtables, un premier tube dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre interne de la gaine et un deuxième tube dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe de la gaine, et par une cartouche cylindrique contenant le deuxième bouchon, cette cartouche pouvant venir s'emboîter avec le deuxième tube, après que l'on ait retiré le premier tube. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite cartouche contient, à partir de son extrémité opposée à l'extrémité emboîtée avec le premier tube, successivement un pion d'appui, ledit deuxième bouchon, un ressort et un embout. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe d'obturation de la première ouverture du sas est une porte coulissante. 6.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le joint déformable est logé entre un épaulement circulaire de l'intérieur du sas et un manchon fileté qui peut se visser dans le corps du sas par rotation d'un verrou.