Brevet FR2267614A1 — publié le 19751107

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Albert ALLAIN et Pierre MULOT de la Société TECHNICATOME et de Monsieur Etienne FILLOLEAU de la Division HISPANO SUIZA de la Société Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation, a pour objet un dispositif de transfert à tourniquet, pour la manutention des assemblages combustibles d'un réacteur nucléaire, notamment du genre à neutrons rapides refroidi par une circulation de métal fondu, en général du sodium. Le renouvellement des assemblages combustibles des réacteurs nucléaires de ce type s'effectue genaralement en deux opérations successives, l'une de-déchargement des assemblages irradiés et l'autre de chargement d'assemblages neufs. Ces opérations s'effectuent le plus souvent entre le coeur du réacteur et au moins une enceinte de stockage périphérique.En général, au cours du déchargement, on amène par tout système approprié, en particulier à i'aide d'un grand et d'un petit bouchons tournants, un assemblage du coeur du réacteur jusqu'à un poste fixe situe en périphérie du coeur, cet assemblage étant ensuite placé dans un pot qui est extrait du réacteur pour être amendé dans une enceinte de stockage externe à l'aida d'une hotte ou d'un sas; l'opération de chargement comporte les opérations inverses. Pour tout ce qui concerne ces questions de manutention d'éléments combustibles dans un réacteur nucléaire, notamment du type à neutrons rapides, on pourra consulter par exemple l'articule de E. Benoist et C. Boulinier, intitulé "La Centrale Phénix et publié dans la revue 'rEnergie NucL^a~r-, volume 13, nO 3, mai-juin 1971. Un dispositif connu de transfert d'assembiages combustibles utilise un système d'évacuation verticale des pots à travers le grand bouchon tournant. Cette solution pose des problèmes d'interdépendance entre les opérations de transfert de chargement et de déchargement, ce qui allonge le temps néces saire au renouvellement d'un assemblage. Dans uneautre solution classique, les assemblages combustibles sont amenés depuis la cuve du réacteur jusqu'à une enceinte de stockage par l'intermédiaire d'une hotte étanche venant coiffer deux orifices, respectivement dans la cuve et dans l'enceinte, ces orifices étant traversés par l'extrémité de deux rampes inclinées destinées au guidage d'un pot contenant l'assemblage à transférer. Le pot est pris sur la rampe de la cuve puis amené sur la rampe de l'enceinte par un dispositif basculeur monté dans la hotte. Il a été proposé récemment une hotte de transfert qui évite l'emploi d'un dispositif basculeur, ce qui simplifie la conception des mécanismes de commande de l'installation et permet, par ailleurs, d'assurer une plus grande cadence de transfert, les opérations d'extraction d'un assemblage irradié hors de la cuve pouvant être menées simultanément avec celles d'introduction d'un assemblage neuf. On pourra consulter, a ce sujet, la demande de brevet français no EN 72 20634 déposée par le demandeur le 8 juin 1972 pour "Hotte de transfert. Cette hotte comporte au moins un conduit blindé, ouvert à son extrémité inférieure-, et lié à une partie tournante de la hotte mobile autour d'un axe vertical; la hotte est agencée de façon telle que l'extrémité~inférieure du conduit blindé vienne, consécutivement à la rotation de la partie tournante, dans le prolongement de la rampe du réacteur puis de la rampe de l'enceinte de stockage. Selon un mode de réalisation particulier de cet art connu, la partie tournante comporte deux conduits inclinés, disposés dans deux plans verticaux symétriques, et venant alternativement dans le prolongement des deux rampes, par une rotation de 1800 de la partie tournante. La présente invention a pour objet un dispositif de transfert de ce genre, dans lequel seul le dispositif de guidage des chariots est mobile en rotation, la hotte restant fixe, et dans lequel les rails ont avantageusement une partie supérieure verticale. Il en résulte des avantages importants qui sont, d'une part, de suppriner les grands 3oints tournants puisque la hotte est fixe, le seul joint qui subsiste étant celui de l'arbre de pivotement et, d'autre part, de réduire de façon considérable l'encombrement de la hotte et, par conséquent, sa masse, par suite du redressement des rails à leur partie supérieure. De façon plus précise, la présente invention a pour obJet un dispositif de transfert pour réacteur nucléaire, notamment du type à neutrons rapides refroidi par du sodium fondu, comportant un coeur formé par le groupement d'assemblages combustibles à l'intérieur d'une cuve entourée d'un caisson de protection et avoisinant au moins une enceinte de stockage pour lesdits assemblages, le transfert des assemblages s'effectuant entre au moins deux rampes obliques fixes également inclinées sur la verticale, Itune des rampes pénétrant par un premier passage dans la cuve du réacteur et l'autre par un second passage dans l'enceinte de stockage, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur d'une enceinte de protection portée par un socle fixé sur le caisson, une partie mobile du genre tourniquet constituée par un arbre de pivotement vertical commandé par des moyens appropriés, solidaire d'au moins deux jeux de rails agencés de façon telle que l'extrémité inférieure desdits rails vienne, consécutivement à la rotation du tourniquet, dans le prolongement de ltextremite supérieure des rampes, ledit dispositif de transfert comprenant en outre, au-dessus de l'enceinte de protection, au moins un treuil fixe de levage à chaîne ou analogue, ladite chalne passant dans une poulie de guidage située à la partie supérieure desdits rails et étant reliée à un chariot supportant un pot contenant l'assemblage à transférer. Les rails et les rampes sont avantageusement disposés dans des plans verticaux. Selon un mode de réalisation privilégie, les rails du tourniquet sont coudés et ont leur partie supérieure verticale, ce oui diminue l'encombrement du dispositif. Selon un mode de réalisation privilégié, les treuils sont fixes et calés au demi-angle de rotation des rails mobiles. Le dispositif de transfert de l'invention possède avantageusement deux jeux de rails symétriques par rapport à l'axe de l'arbre tournant, la rotation du tourniquet, qui amène un jeu de rails initialement dans le prolongement d'une rampe dans le prolongement de l'autre rampe, étant alors une rotation de 1800. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique du dispositif de transfert à tourniquet selon l'invention; - la figure 2 est une coupe horizontale illustrant les positions relatives des 7eux de rails dans leur partie supérieure; - la figure 3 illustre la position des treuils de manoeuvre et des poulies de guidage par rapport aux rails. La figure 1 représente une vue d'ensemble schématique du dispositif de transfert à tourniquet selon l'invention. Sur cette figure, sont représentés le caisson 1 d'un réacteur nucléaire, notamment du genre à neutrons rapides et une enceinte de stockage 2, voisine du caisson 1, et destinée à recevoir des assemblages combustlbles, soit retirés de la cuve, soit prêts à être introduits dans celle-ci. A l'intérieur de la cuve 1, est disposé le coeur 4 du réacteur, représenté schématlquement et constitué par le groupement d'assemblages combustibles immergés dans un liquide 5 de refroidissement, généralement constitué par du sodium fondu.La dalle supérieure du caisson 1 comporte un dispositif d'accès à l'intérieur de celui-ci, formé par un ensemble de bouchons 6 dont l'un est monté-excentré à l'intérieur de l'autre, selon un art connu, de telle sorte que les rotations relatives de ces deux bouchons permettent à un bras de manutention 8, traversant axialement le bouchon 6, de venir se placer au-dessus de n'importe quel assemblage combustible 10 du coeur 4. L'extraction d'un des assemblages du coeur par le bras 8 s'effectue à lwintérieur même du caisson, et permet de déplacer séparément chacun des assemblages depuis le coeur 4 jusqu'à un pot de manutention 11 convenablement orienté et situé à un poste de chargement-déchargement du réacteur, poste référencé Pr sur la figure 1. Le pot 11 est associé à un chariot 12 qui peut être déplacé sur une rampe primaire inclinée 13, traversant la partie supérieure du caisson 1 par un passage 14, cette rampe 13 se prolongeant par un jeu de rails 54 appartenant à un dispositif de transfert 15 dont le détail de réalissation sera donné plus loin. La rampe 13, le chariot 12 et le pot sont conçus de façon qu'à l'aide de galets coulissants dans des chemins de roulement appropriés, le pot se redresse en fin de course en bas de la rampe. De la même manlère, l'enceinte de stockage 2 comporte un passage 16 pour une rampe secondaire 17 presentant sur la verticale la même inclinaison que la rampe 13, mais située dans un plan différant de celle-ci, les plans des deux rampes étant, dans l'exemple considéré et à titre explicatif, verticaux, parallèles et symétriques par rapport à l'axe vertical 23 du dispositif de transfert 15 A l'interieur de l'enceinte 2 sont prévus un réceptacle 18, du genre barillet par exemple, pour les assemblages 10, immergé dans un volume convenable 19 de sodium fondu et, pour la sortie des assemblages 10 hors du pot 11, un organe de manutention 20.Dans sa position la plus basse sur la rampe secondaire 17, le pot est situé à un poste dit de chargement-déchargement du barillet, référencé Pb sur la figure 1, le redressement du pot à ce poste s'effectue encore par le j au de galets et de chemins de roulement. Chaque chariot 12 est remorqué par un parachute muni a son extrémité supérieure d'une attache 36 liée à ltextrémité d'une chaîne de levage 38 ou analogue s'enroulant sur le tambour 40 d'un treuil dont la position est fixe et qui est actionné par un motoréducteur 42. Les chaînes de levage 38 (et 38' s'il y a deux rampes symétriques) peuvent s 'appuyer suivant leur position, sur des poulies-butées 70 et 70'. Par ailleurs, chaque chaine est guidée par une poulie 60, disposée a la partie supérieure des rails. Le dispositif de transfert 15 repose par son extremité inférieure sur la surface de la dalle de béton du caisson 1 du réacteur et vient coiffer les passages 14 et 16 des rampes 13 et 17. Ce dispositif comporte une partie tournante 24 mobile en rotation autour de l'axe vertical 23 par l'intermédiaire de jeux de roulements à rouleaux 26 ou équivalents, l'entralnement de cette partie mobile étant obtenu grâce à des moyens appropriés 28 représentés schématiquement, du genre couronne dentée par exemple entraînée par un motoréducteur. Le dispositif de transfert 15 comprend une enceinte de protection constituée par un blindage 33 en fonte ou en plomb, ce blindage 33 étant doublé intérieurement par une enveloppe étanche 35 et éventuellement par une couche non représentée d'un matériau isolant thermique. Un bouchon 57 ferme le sas à sa partie supérieure. Dans la partie inférieure du dispositif de transfert se trouvent des vannes 42 et 44 situées au-dessus des traversées 14 et 16 de la dalle et permettant d'isoler le sas du dispositif de transfert, du réacteur et de l'enceinte de stockage. Chaque vanne peut posséder un clapet a assurant l'étanchéité et un tiroir y assurant une protection, ainsi qu'il est connu. Comme il a été souligné plus haut, l'originalité du dispositif 15 de transfert de l'invention tient à la présence d'un tourniquet 24 mobile en rotation autour de l'axe 23 et qui comprend deux 7eux de rails 52 et 54 solidaires d'un arbre de pivotement vertical 56. Lesdits rails coudés sont avantageusement disposés dans des plans verticaux et agencés de façon telle que leur extrémité inférieure puisse venir consécutivement à la rotation du tourniquet, dans le prolongement de l'extrémité supérieure des rampes. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1, les jeux de rails 52 et 54 ont leur extrémité supérieure verticale, ce qui conduit à un encombrement minimal pour l'ensemble du dispositif de transfert à tourniquet, mais on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant des rails conservant une obliquité partielle ou même ayant une allure légèrement hélicoïdale. La figure 2 est une coupe horizontale suivant AA du dispositif de la figure 1 et illustre les positions relatives des jeux de rails dans leur partie supérieure verticale dans le cas où le dispositif comprend deux jeux symétriques de rails. Sur cette figure, le Jeu 52 comporte deux rails 62-62' et le jeu 54 deux rails 64-64'; les rails 62 et 64 sont directement solidaires de l'arbre tournant 56 Un chariot 12 est représenté schématiquement, qui est guidé dans son déplacernent vertical entre les rails de chaque eu. Les chaines de levage 38 et 38' s'appuient sur les poulies-butées 70 et 70'. La figure 3 est une coupe horizontale suivant BB du dispositif de la figure 1 et illustre la position des treuils de manoeuvre et des poulies de guidage. Ces treuils sont fixes et sont identiques. Le treuil de la partie supérieure correspond à celui qui est représenté sur la figure 1; il comprend un tambour 40, sur lequel s'enroule la chaîne 38, dans des gorges prévues à cet effet, et un arbre tournant 74 comn;andé par un système motoréducteur non représenté parce que classique. La chaîne de levage 38 est déviée par la poulie 60. Les rails 64 et 64' sont reliés audit arbre par des bras 65 et 67. En fonctionnement normal, le cycle des opérations est le suivant. Un assemblage irradié est déposé par le dispositif de manutention du réacteur dans le pot du chariot qui se trouve au poste de chargement-déchargement du réacteur (Pr). Un assemblage neuf est déposé dans le pot porté parle chariot qui se trouve au poste de chargement-déchargement du barillet (Pb) de l'enceinte de stockage, par le dispositif de manutention de cette enceinte. L'opération d'enlèvement d'un assemblage irradié s'effectue par la montée du chariot se trouvant au poste de chargement-déchargement Pr, le long de la rampe primaire 13 puis le long de l'un des deux jeux de rails 54 du tourniquet; simultanément, s'effectue la montée du chariot se trouvant au poste de chargement-déchargement du barillet (Pb) le long de la rampe secondaire 17 et de l'autre jeu de rails 52 du tourni quet. Lorsque les deux chariots sont parvenus à l'extrémi- té supérieure des jeux de rails, la rotation de 1800 du tourniquet autour de l'axe 23 amène le chariot portant l'élément irradié du côté de la rampe secondaire 17 et le chariot portant l'élément neuf du côte de la rampe primaire 13. La descente des chariots s'effectue ensuite le long des rails du tourniquet puis, pour l'un des chariots, le long de la rampe secondaire 17 jusqu'au poste de chargement-déchargement du barillet et, simultanément, pour l'autre chariot le long de la rampe primaire 13, jusqu'au poste de chargementdéchargement du réacteur. L'assemblage irradié est ensuite retiré du pot se trouvant au poste de chargement-déchargement du barillet, par le dispositif de manutention dubarillet, et l'assemblage neuf est retiré du pot se trouvant au poste de chargementdéchargement du réacteur, par le dispositif de manutention du réacteur On peut remarquer que, dans ce cycle de fonctionnement normal, le premier transfert se fait avec un chariot vide au départ du poste de chargement-déchargement du réacteur et que le- dernier transfert normal se fait avec un chariot vide au départ du poste de chargement-déchargement du barillet En fonctionnement normal, les mouvements de montée et de descente des deux chariots se font simultanément, mais on ne sortirait naturellement pas du cadre de l'invention Si ces -mouvements s'effectuaient séparément et de façon 1ndépen- dante. En dehors de ces dispositions essentielles, l'appareil de l'invention peut comprendre des moyens accessoires qui sont brièvement les suivants Le sas peut être chauffé électriquement, pour être porté à une température convenable pour la manutention et refroidi par une circulation d'air le long de sa paroi externe, pour faciliter llévacuation de la puissance thermique dégagée par un élément irradié. Des moyens peuvent être prévus pour provoquer l'ouverture et la fermeture des vannes, aux instants appropriés. Chaque treuil peut être associé à des motoréducteurs, qui sont avantageusement prévus avec deux vitesses de levage, par exemple une vitesse de l'ordre de 136 mm/s et une autre de 15 mm/s. La petite vitesse est employée lorsque le chariot est dans la zone de redressement en partie basse des rampes, ou lorsque le chariot est dans le tourniquet dans une zone aboutlssant à sa position haute et éventuellement au passage des vannes Différents organes peuvent etre associés aux moyens de commande du treuil et, notamment, un dispositif permettant de mesurer en permanence la tension de la chaîne, un limiteur de couple sur chaque commande de treuil et des dLspositifs indicateurs de position du chariot au moyen deorganes à contacts actionnés directement par le chariot et/ou par un dispositif entrainé par l'arbre du tambour du treuil et lié au déroulement de la chaine. I1 peut exister également une indication continue de la position du chariot donnée par la longueur de chaine déroulée. L'arrêt du tourniquet dans la position ou les rails sont dans le prolongement des rampes peut être assuré par des butées mécaniques I1 va de soi que l'exemple utilisé dans la description qui précède est donné à titre non limitatif et qu'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant, au lieu de-deux jeux de rails associés à deux rampes, une pluralité de N jeux de rails associés à N rampes inclinées disposées en cône autour de l'arbre de pivotement du tourniquet, qui serait alors susceptible de tourner de 2s/N, cette variante correspondant à la réalisation de N enceintes de stockage disposées autour du réacteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transfert pour réacteur nucléaire notamment du type à neutrons rapides refroidi au sodium fondu, comportant un coeur formé par le groupement d'assemblages combustibles à l'intérieur d'une cuve entourée d'un caisson de protection et avoisinant au moins une enceinte de stockage pour lesdits assemblages, le transfert des assemblages s'effectuant entre au moins deux rampes obliques fixes également inclinées sur la verticale, l'une des rampes pénétrant par un premier passage dans la cuve du réacteur et l'autre par un second passage dans l'enceinte de stockage, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur d'une enceinte de protection portée par un socle fixé sur le caisson, une partie mobile du genre tourniquet constituée par un arbre de pivotement vertical commandé par des moyens appropriés, solidaire d'au moins deux jeux de rails agencés de façon telle que l'extrémité inférieure desdits rails vienne, consécutivement à la rotation du tourniquet, dans le prolongement de l'extrémité supérieure des rampes, ledit dispositif de transfert comprenant en outre, au-dessus de l'enceinte de protection, au moins un treuil fixe de levage à channe ou analogue, ladite channe passant dans une poulie de guidage située à la partie supérieure desdits rails et étant reliée à un chariot supportant un pot contenant l'assemblage à transférer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéris-é en ce que les rampes et les jeux de rails sont dans des plans verticaux. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits rails sont coudés et ont leur partie supérieure verticale. 4. Dispositif de transfert selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie inférieure dudit arbre de pivotement repose par des jeux de roulement sur un socle fixe solidaire du caisson et est munie d'un organe d'entrainement commandé par un motoréducteur. 5. Dispositif de transfert selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que les treuils fixes sont calés au demi-angle de rotation des rails mobiles. 6. Dispositif de transfert selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des butées mécaniques assurant l'arrêt de la rotation du tourniquet dans les positions ou les parties inférieures des rails sont dans le prolongement des rampes. 7. Dispositif de transfert selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, -caractérisé en ce qu'il comporte deux systèmes de rails symétriques par rapport a l'axe de 1 ' arbre tournant, ladite rotation du tourniquet qui amène un jeu de rails initialement dans le prolongement d'une rampe dans le prolongement de l'autre rampe étant une rotation de 1800.