Brevet FR2320616A1 — publié le 19770304

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Albert ALLAIN et Maurice DELAMOTTE de TECHNICATOME, a pour objet un dispositif d'extraction et d'introduction d'une capsule d'irradiation à l'intérieur d'un assemblage combustible. Ce dispositif peut notamment être mis en oeuvre de façon avantageuse pour des irradiations expérimentales dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides -lus p--écisément, cette invention concerne un dispositif permettant d'esfectuer ltensemble des opérations requises pour extraire ou intr-od ire une capsule d'irradiation portant une tÊte de préhension dans un assemblage combu.Ctible apte à recevoir ladite capsule et à l'intérieur duquel ladite capsule peut être verrouillée.Pour un tel assemblageg les éléments de combustible sont maintenus entre deux tubes coaxiaLx, le tube interne délimitant un logeet pour ladite capsule et présentant une rainure dans laquelle peuvent s'emboîter des griffes articulées sur ladite capsule. Cette invention s'applique de façon satisfaisante dans ie système de manutention des assemblages combustibles d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides. En effet, le dispositif, objet de l'invention, permet d'estraire ou d'introduire une capsule dtirratiation dans un assemblage combustible lorsque ce dernier est maintenu vertical dans un barillet disposé à l'inté- rieur du réceptacle de stockage des assemblages neufs ou irradiés d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides qui, situa en périphérie de la cuve dudit réacteur. est rempli d'un métal liquide surmonté d'un gaz inerte. Le dispositif, objet de la présente inventions pouvant être. déplacé à la verticale d'un assemblage, se caractérise en ce qu'il comporte à l'intérieur d'un corps tubulaire susceptible de venir en butée sur ledit assemblage - un tube central se terminant par une pièce susceptible d'être en contact par sa base avec la tête de préhension de ladite capsule, ladite pièce portant des pinces de préhension ;; - un tube de ccmmande desdites pinces apte à assurer le déverrouillage de ladite capsule dans ledit assemblage, tube susceptible d'être solidaire, par l'intermédiaire de moyens appropriés, soit dudit corps tubulaire lorsque la capsule est totalement introduite dans l'assemblage, soit dudit tube central, lorsque la capsule est maintenue par lesdites pinces - un système mécanique apte à engendrer, après immobilisation dudit dispositif lorsque, pour l'introduction, ledit tube central est en contact avec ladite capsule et pour l'extraction, lorsque ledit corps tubulaire est en butée sur ledit assemblage, des déplacements verticaux successifs et de sens opposé dudit corps tubulaire et dudit tube central obtenus respectivement quand ledit tube central est en contact avec la capsule et ledit corps tubulaire en butée sur l'assemblage, ledit tube de commande des pinces étant apte à suivre chacun desdits déplacements et assurant l'ouverture ou la fermeture des pinces et le déverrouillage de la capsule en se déplaçant avec ledit corps tubulaire. Selon l'invention, ledit système mécanique est de préférence constitué par un ensemble vis-écrou commandé par un système roue-vis tangente, ledit écrou étant emprisonné dans ledit corps tubulaire et ladite vis reliée audit tube central. Selon l'invention, lesdits moyens aptes à solidariser ledit tube de commande des pinces soit avec ledit tube central, soit avec ledit corps tubulaire, sont constitués par des billes logées dans ledit tube de commande aptes à s'emboîter partiellement soit dans une gorge ménagée dans ledit tube central, soit dans une gorge ménagée dans ledit corps tubulaire, lesdites gorges se faisant face lorsque ledit tube central et ledit corps tubulaire sont respectivement en contact avec ladite capsule et en butée sur ledit assemblage, ledit tube de commande assurant alors la fermeture des pinces sur la capsule et le déverrouillage de celleci dans l'assemblage. On peut noter que le dispositif de l'invention tel que caractérisé ci-dessus, a l'avantage de permettre de façon simple et sûre, un transfert satisfaisant d'une capsule d'irradiation d'un assemblage combustible à un autre. On remarque en effet, que les opérations d'introduction et d'extraction comportent trois phases s'enchanant facilement, qui, pour des variantes de réalisation particulièrement avantageuses du dispositif de l'invention peuvent être contrôlées de façon satisfaisante. Ainsi, selon une première variante de réalisation du dispositif de l'invention, ledit dispositif comporte un moyen de contrôle du verrouillage de la capsule dans son assemblage, constitué de préférence, par un tube qui, supporté par un étrier traversant ledit tube de commande des pinces par des fentes de hauteur appropriée ménagées dans ce dernier, est susceptible d'être descendu, par une tige solidaire dudit étrier entre ledit tube de commande et ledit corps tubulaire alors immobilisés jusqu a ce que ledit tube supporté par ledit étrier arrive en appui sur les griffes de verrouillage articulées sur ladite capsule. Sel ..ne deuxième variante, le dispositif comporte à l'intérieur dudit corps tubulaire un détecteur électrique de la venue en butée dudit corps tubulaire sur l!assemblage. Selon une troisième variante, le dispositif comporte un indicateur du positionnement de la capsule dans son assemblage. D'astres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, d'un exemple de réalisation du dispositif de l'invention donné à titre illustratif, mais nullement limitatif. Cette description sera faite en regard des figures schématiques annexées 1 à 4 sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, un exemple d'application du dispositif au transfert de capsules d'irradiation dans une installation de chargement d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides ; - sur la figure 2, une vue d'ensemble du dispositif de l'invention associé à des moyens permettant sa mise en oeuvre dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides ; ; - sur la figure 3, en coupe verticale, la partie supé- rieure du dispositif de l'invention ; - sur les figures 4a, 4b, 4c, 4d, également en coupe verticale la partie inférieure du dispositif de l'invention, ces figures considérées successivement permettant de suivre les différentes phases d'extraction ou d'introduction d'une capsule d'irradiation dans un assemblage. Afin de mettre en évidence les avantages apportés par la présente invention, on va décrire en regard de la figure 1 le système de manutention des assemblages combustibles neufs et irradiés d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides dans lequel est incorporé, de façon satisfaisante, le dispositif de l'invention. Sur cette figure 1, on voit que l'assemblage combustible 2 contenant une capsule d'irradiation peut être saisi à l'intérieur du coeur 4 immergé, à l'intérieur de la cuve 6, dans une masse de sodium liquide 8, surmontée par une couche d'argon 10 par un grappin porté par un organe de manutention 12. Cet organe de manutention 12 traversant l'un des bouchons 14 d'un système de deux bouchons tournants 16 agencé dans la dalle 18 de fermeture de la cuve 6 permet d'extraire ledit assemblage 2 hors du coeur pour le déposer en périphérie de ce dernier dans un pot de manutention 20. Le pot de manutention 20 contenant ledit assemblage 2 avec sa capsule peut ensuite être transféré dans la chaussette latérale 21 d'un réceptacle de stockage 22 par l'intermédiaire d'une hotte 24 mettant en communication deux rampes obliques 26 et 28 sur lesquelles peut être déplacé ledit pot 20 au moyen d'un chariot 30 tiré par un treuil. Un manipulateur de pot 32 permet de placer ledit pot de manutention 20 sur un barillet tournant 34 disposé à l'intérieur du réceptacle de stockage 22 rempli de sodium liquide surmonté par une couche d'argon. Antérieurement à la présente invention, ledit assemblage 2 contenant la capsule était amené par rotation dudit barillet 34 au droit de l'orifice 36 par lequel il était introduit dans la cellule des éléments irradiés 38 dans laquelle la capsule était extraite dudit assemblage 2. En effet, les disposition antérieures à la présente invention ne permettaient quel'extraction d'une capsule d'irradiation d'un assemblage combustible, extraction qui était effectuée dans ladite cellule 38. Ainsi, antérieurement à la pr-ésente invention, une sur-irradiatipn de la capsule ne pouvait pas être envisagée puisque celle-ci était oxydée dans ladite cellule des éléments irradiés 38 par les traces d'oxygène subsistant dans l'atmosphère d'azote de cette cellule. Par ailleurs, les mesures ne pouvaient être effectuées qu'après un temps d'attente important puisque l'extraction de l'assemblage avec sa capsule, hors dudit réceptacle pose des problèmes lorsque l'assemblage possède encore une forte puissance résiduelle. Le dispositif, objet de la présente invention, pallie les inconvénients précités puisqu'il permet d'effectuer de façon simple et sure à la fois, l'extraction et l'introduction d'une capsule d'irradiation dans un assemblage combustible et donne, de ce fait, la possibilité de procéder à l'intérieur du réceptacle de stockage 22 au transfert d'une capsule d'irradiation d'un assemblage dans un autre. Ainsi, des mesures rapides sur une capsule irradiée peuvent désormais être envisagées en effectuant le transfert de ladite capsule de l'assemblage qui la contient, dans un autre assemblage postiche de ce dernier pour son passage dans la cellule des éléments irradiés 36. De même, il est possible d'envisager une sur-irradiation de capsule puisqu'une capsule irradiée extraite d'un assemblage dans ledit réceptacle n'est pas contaminée et peut de ce fait, être introduite dans un autre assemblage destiné à être placé dans ie coeur du réacteur. On voit sur la figure 1 que le dispositif de l'invention D peut être positionna au-dessus du puits des éléments neufs 40 par lequel il est introduit à l'intérieur dudit réceptacle 22 et déplacé à la verticale d'un assemblage combustible 2. Sur la figure 2, on a représenté les différents ensembles permettant d'introduire le dispositif D dans le réceptacle de stockage 22 et de le déplacer à la verticale d'un assemblage 2 disposé dans ledit réceptacle 22. On voit sur cette figure que ledit dispositif D est suspendu au câble 42 relié à un treuil 44 supporté par la-charpente 46, ledit treuil 44 étant associé à des moyens (non repré sentés) permettant de déceler toute sous-charge ou surcharge dudit câble 42. Ladite charpente 46 est maintenu dans un chariot 48 dont les galets 50 roulent sur une voie de circulation 52 prévue sur la dalle 54 de fermeture du réceptacle 22, cette voie 52 desservant an particulier la itc- ri:: 40 toisé isé dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides pour l'introduction des assemblages neufs dans ledit réceptacle 22. Ledit chariot 48 porte un verrou 56 qui, apte à être introduit dans une cavité 58 creusée dans ladite dalle 54 permet de positionner le dispositif D à l'aplomb dudit puits 40. On sait que ledit puits 40 est pourvu d'équipements 60 destinés notamment à maintenir lors de l'introduction diassembla- ges dans le réceptacle 22 l'étanchéité de ce dernier vis-à-vis de l'âtmosphère d'argon qui y règne. Ces équipements 60 sont utilisés tels quels dans la présente invention pour permettre la traversée de façon étanche de la dalle 54 par le dispositif D. On reconnaît sur cette figure 2 le barillet 34 mobile dans le réceptacle 22 autour d'un axe vertical 62. Ce barillet permet le positionnement à l'aplomb dudit puits 40 du pot de manutention 20 contenant l'assemblage combustible 2 pour lequel il convient, au moyen du dispositif D, d'effectuer une extraction ou introduction d'une capsule d'irradiation 64. La constitution interne du dispositif D, simplement symbolisée sur la figure 2, est représentée sur les figures 3 et 4, la figure 3 correspondant à la partie supérieure du dispositif et la figure 4 à sa partie inférieure. Sur la figure 3, on voit que le corps tubulaire 66 du dispositif D est associé selon l'une des caractéristiques de l'invention, à un tube central 68 par l'intermédiaire d'un système mécanique 70 constitué par un système vis-écrou pour lequel l'écrou 72 est emprisonné dans ledit corps tubulaire 66 et la vis 74 solidarisée de l'extrémité supérieure dudit tub-e central 68. Ledit système vis-écrou est commandé par un système roue-vis tangente 76 actionné manuellement par la manivelle 78 équipée d'un limiteur de couple à friction 80 et susceptible d'être stockée lorsque le dispositif D est déplacé par l'intermédiaire du câble 42. On voit par ailleurs, sur cette figure, qu'un détecteur électrique 82 est agencé dans le corps tubulaire 66, ledit détecteur étant comme on le verra au regard de la figure 4, actionné par la tige 84 de façon telle qu'il signale la venue en butée dudit corps 66 sur l'assemblage 2 On peut également noter au regard de la figure 3 que ledit tube central 68 porte un bras 86 susceptible de se déplacer devant une échelle de graduations établie sur un cadran 88 solidaire dudit corps tubulaire 66. Par ailleurs, à l'intérieur dudit tube central 68 on trouve une tige 90 portant un bras de manoeuvre 92 déplaçant, lorsqu'on descend ladite tige 90 un indicateur 93, ladite tige étant initialement positionnée par l'intermédiaire du ressort 94 fixé par chacune de ses extrémités audit bras 92 et à l'extrémité supérieure dudit tube 68. Les roles joués par les différents moyens précités seront mis en évidence ultérieurement en décrivant au regard des figures 3 et 4 a, b, c, d, le mode d'action de l'ensemble du dispositif pour une opération d'introduction ou d'extraction de capsule. il convient, en effet, de présenter auparavant, la partie basse du dispositif schématisée sur la figure 4 au-dessus d'un assemblage 2 contenant une capsule d'irradiation 64. On voit sur cette figure que ledit tube central 68 se termine par une pièce 96 portant des pinces 98 susceptibles d'être fermées sur la tête de préhension 100 de la capsule d'irradiation 64 lorsque ledit tube central 68 est en contact par sa base 102 avec ladite tête de préhension 100 de la capsule. D'autre part, on reconnait le corps tubulaire 66 avec à l'intérieur la tige 84 susceptible, lors de la mise en appui dudit corps tubulaire 66 sur l'assemblage combustible 2, de s'élever à l'intérieur dudit corps tubulaire 66 vers le détecteur électrique -82 qu'elle atteint lorsque ledit corps 66 arrive en butée sur ledit assemblage 2. On voit que des griffes 104 sont articulées sur ladite capsule 64, ces griffes présentant un talon apte à s'emboîter sous l'action de moyens élastiques, dans une rainure circulaire 106 ménagée dans la paroi interne dudit assemblage combustible 2. Sur la figure 4a, la référence 108 désigne un tube de commande desdites pinces 98 dont l'usinage interne de sa partie inférieure est tel que suivant sa position selon un axe vertical, il assure soit la fermeture desdites pinces 98 et le retrait desdites griffes 104 hors de la rainure 106 (position basse) soit l'ouverture desdites pinces 98 et la libération desdites griffes 104 alors aptes à s'emboîter dans ladite rainure 106 (position haute). On peut noter que selon l'une des caractéristiques de l'invention, des billes telles que la bille 110 sont logées à l'intérieur dudit tube de commande 108, ces billes 110 étant, sur la figure 4a, partiellement emboîtées dans une gorge 112 ménagée dans la paroi dudit corps tubulaire 66, de façon à solidariser le tube de commande 108 et le corps tubulaire 66. il va de soi que la gorge 114 ménagée dans la paroi du tube central 68 est destinée à permettre, pour une autre position des tubes 68, 108 et du corps 66 l'un par rapport à l'autre, la solidarisation dudit tube 108 et dudit tube central 68. On voit par ailleurs, sur la figure 4a que ladite tige 90 contenue à l'intérieur du tube central 68 est solidaire par sa base d'un étrier 115 portant un tube 116 susceptible d'être déplacé vers le bas entre le corps tubulaire 66 et le tube de commande 108 par le bras de manoeuvre 92 de la tige 90, ledit étrier 115 traversant ledit tube central 68 par des fentes rectangulaires 118 prévues dans ce dernier. En tenant compte des caractéristiques décrites pour les différents moyens schématisés sur les figures 3 et 4, on va décrire le mode d'action du dispositif de l'invention pour effectuer une introduction ou extraction de capsule 64 par rapport à un assemblage combustible 2. Les figures 4a à 4d, considérées successivement danc cet ordre, permettent de suivre une opération d'extraction de capsule à partir du moment où le dispositif D est immobilisé au-dessus de l'assemblage 2 après avoir décalé, lors de la descente dudit dispositif vers l'assemblage 2, une sous charge du câble 42, se produisant lorsque ledit tuba central 68 parvient en contact par l'intermédiaire de la pièce 96 avec la tête de préhension 100 de la capsule 64. il va de-soi que les figures 4a à 4d considérées successivement en commençant par la figure Ad permettent de suivre une opération d'introduction de capsule à partir du moment où le dispositif est immobilisé après avoir décelé une sous charge du chable 42 se produisant lorsque le corps tubulaire 66 arrive en butée sur l'assemblage combustible 2. Ainsi, pour l'extraction d'une capsule, une fois le dispositif maintenu dans une position pour laquelle la pièce 96 est en contact avec la capsula)7une rotation dans un sens approprié de la manivelle 78 actionnant le système mécanique 70 assure dans un premier temps (figures 4a à 4c) la descente simultanée du corps tubulaire 66 et du tube 108 alors solidarisés par les billes talles que 110. On voit que lors de sa descente avec ledit corps 66 le tube de commande 108 provoque la fermeture des pinces 98 puis le retrait des griffes 104 hors de leur rainure 106 (figures 4b et cas ces deux opérations étant totalement effectuées lorsque le corps 66 arrive an butée sur l'assemblage 2, ce qui est signalé à l'opérateur par le détecteur 82. !Jne fois ledit corps tubulaire 66 en butée sur l'assemblage 2, la rotation, toujours dans le même sens, de la manivelle 78 de commande du système 70 engendre (figures 4c à 4d) la montée simultanée du tube central 68 et du tube de commande 108 alors solidarisés par les billes 110 Ainsi, on obtient une pré-extraction satisfaisante de la capsule 64 sur laquelle sont fermées les pinces 98. D'ailleurs, on peut noter que, lorsque ledit corps tubulaire 66 est en appui sur l'assemblage 2, on peut exercer un effort en traction verticale supérieure à la masse dudit assemblage 2 sans que ce dernier soit soulevé hors du pot de manutention 20 dans lequel il repose. On peut souligner que le tube central 68 présente un décrochement 69 formant butée pour ledit tube de commande 108. Ainsi, le tube 108 peut être entraîne en translation lorsque le tube 68 s'élève, ce qui autorise la solidarisation des tubes 108 et 68 par les billes 110. Il va de soi que les gorges 114 et 112 sont prévues dans les tubes à une hauteur telle qu'elles soient en vis-à-vis lorsque le corps tubulaire 66 et le tube central 68 sont respectivement en contact avec l'assemblage 2 et la capsule 64, le tube 108 occupant alors une position par laquelle les pinces sont fermées et les griffes en retrait (figure 4). L'introduction d'une capsule est obtenue suivant le même principe, après immobilisation du dispositif lorsque le corps 66 est en butée sur l'assemblage 2. Dans un premier temps (figures 4d à 4c), une rotation en sens inverse de la manivelle 78 assure l'introduction totale de la capsule 64 dans l'assemblage 2 par descente simultanée du tube 68 et du tube 108 maintenant alors les pinces 98 fermées sur la tête de préhension de la capsule. Puis dans un deuxième temps, la même rotation de la manivelle 78 entraîne (figures4c à 4a) le verrouillage de la capsule dans l'assemblage et la libération de cette dernière par les pinces 98, par montée simultanée du corps 66 et du tube 108. On constate en effet, que le corps 66 peut entraîner en translation le tube 108 puisque ce dernier s'appuie sur le corps tubulaire 66 par l'épaulement 109, ce qui autorise la solidarisation du tube 108 avec le corps 66. Il est possible de vérifier le verrouillage de la capsule 64 à l'intérieur de l'assemblage 2 en descendant par l'intermédiaire de la tige 90 au moyen du bras 92 le tube 116 jusqu'à ce qu'il arrive au contact des griffes 104, la course de descente étant vérifiée par le détecteur 93. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'extraction et d'introduction d'une capsule d'irradiation à l'intérieur d'un assemblage combustible maintenu en position verticale dans lequel est managé un logement adapté à ladite capsule portant une tête de préhension et des griffes aptes à assurer son verrouillage dans ledit assemblage, dispositif pouvant être déplacé à la verticale dudit assemblage, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur d'un corps tubuladre susceptible de venir en butée sur ledit assemblage - un tube central se terminant par une pièce susceptible d'être en contact par sa base avec la tête de préhension de ladite capsule, ladite pièce portant des pinces de préhension ;; - un tube de commande desdites pinces apte à assurer le déverrouillage de ladite capsule dans ledit assemblage, tube susceptible d'être solidaire, par l'intermédiaire de moyens appropriés, soit dudit corps tubulaire lorsque la capsule est totalement introduite dans l'assemblage, soit dudit tube central lorsque la capsule est maintenue par lesdites pinces ;; - un système mécanique apte à engendrer, après immobilisation dudit dispositif lorsque pour l'introduction, ledit tube central est en contact avec ladite capsule et pour ltextrac- tion lorsque ledit corps tubulaire est en butée sur ledit assemblage, des déplacements verticaux successifs et de sens opposé dudit corps tubulaire et dudit tube central obtenus respectivement quand ledit tube central est en contact avec la capsule alors au fond dudit assemblage et ledit corps tubulaire en butée sur l'assemblage, ledit tube de commande des pinces étant apte à suivre chacun desdits déplacements et assurant l'ouverture ou la fermeture des pinces et le déverrouillage de la capsule en se déplaçant avec ledit corps tubulaire. 2. Dispositif selon la. revendication 1, caractérisé en ce que ledit système mécanique est constitué par un ensemble vis-écrou commandé par un système roue-vis tangente, ledit écrou étant emprisonné dans ledit corps tubulaire et ladite vis reliée -audit tube central. 3, Dispositif selon la ieverdication 2, caractérisé en ce que ledit système roue-vis tangente est actionné par une commande manuelle équipée d'un limiteur de couple à friction. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens aptes à solidariser ledit tube de commande des pinces soit avec ledit tube central, soit avec ledit corps tubulaire sont constitués par des billes logées dans ledit tube de commande aptes à s'emboîter partiellement soit dans une gorge ménagée dans ledit tube central, soit dans une gorge ménagée dans ledit corps tubulaire, lesdites gorges se faisant face lorsque ledit tube central et ledit corps tubulaire sont respectivement en contact avec ladite capsule et an butée sur ledit assemblage, ledit tube de commande assurant alors la fermeture des pinces sur la capsule et le déverrouillage de celle-ci dans l'assemblage. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que ledit tube de commande des pinces est usiné de façon telle qu'il soit entraîné en translation par ledit corps tubulaire ou ledit tube central lorsque ledit corps tubulaire ou ledit tube central, initialement en butée sur l'assemblage et en contact avec la capsule, sont élevés par ledit système mécanique. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de contrôle du verrouillage ou déverrouillage de la capsule à l'intérieur de l'assemblage. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de contrôle du verrouillage de la capsule est constitué par un tube qui, supporté par un étrier traversant ledit tube de commande par des fentes de hauteur appropriée, ménagées dans ce dernier, est susceptible d'être déplacé vers le bas entre ledit corps tubulaire et ledit tube de commande par une tige solidaire dudit étrier jusqu'à ce que ledit tube arrive en appui sur les griffes de verrouillage portées par la capsule. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur dudit corps tubulaire un détecteur électrique de la venue en butée dudit corps tubulaire sur ledit assemblage 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un indicateur du positionnement de ladite capsule dans ledit assemblage. 10. Application du dispositif selon la revendication 1, au transfert d'une capsule d'irradiation d'un assemblage combustible dans un autre lorsque lesdits assemblages sont maintenus dans le barillet du réceptacle de stockage d'une installation de manutention du combustible d'un réacteur nucléaire du type à neutrons rapides.