Brevet FR2372750A1 — publié le 19780630

L'inventiol1 concerne un dispositif de soutien d'un élément vertical de poids important ayant une structure élancée relié à la partie supérieure de l'élément dont la partie inférieure repose sur un appui horizontal. Dans le domaine de l'industrie nucléaire, en particulier, le problème de stockage d'éléments de poids important et de hauteur importante par rapport à leur largeur se pose tant aux fabricants de combustibles qu'à l'utilisateur de ces combustibles par exemple le producteur d'électricité. Lorsqu'il est nécessaire de stocker les assemblages combustibles destinés à garnir le coeur des réacteurs de puissance, un stockage en position verticale est recommandé car un stockage horizontal de longue durée peut endommager la structure. tes assemblages de combustibles entrant dans la composition des coeurs des réacteurs de puissance sont en général des structures très élancées(le rapport hauteur/largeur est généralement supérieur à 10), Ces assemblages combustibles ont une masse importante due à la quantité de combustible contenue à l'intérieur et une structure de soutien assez légère pour réduire l'absorption neutronique para- site des matériaux non combustibles. De par ses caractéristiques,la structure est donc sujette au flambage lorsqu'elle est maintenue en position verticale. Un élément combustible comprend généralement un faisceau de barreaux combustibles parallèles dont l'écartement est maintenu par des entretoises, un certain nombre d'emplacements étant réservé dans le réseau de souticn des barreaux combustibles pour des tubes constituant la structure porteuse des barreaux combustibles reliés à des pièces d'extrémité. tors d1un stockage en position verticale de l'assnmblage combustible la pièce d'extrémité inférieure sert de pied à lten- semble, la pièce d'extrémité supérieure servant entre autre à la manutention des assemblages. tes assemblages sont destinés à être juxtaposés entre eux pour former le coeur du rédacteur. Dans cette disposition, les assemblages sont resserrés pour obtenir un coeur le plus homogène pos Bible. tes assemblages combustibles doivent donc posséder de bonnes caractéristiques géométriques afin de permettre leur introduction dans le coeur, en particulier la flèche résiduelle de l1asser'--Jblage après stockage doit entre très faible. te problème lié au stockage des assemblages combustibles est donc de pouvoir disposer d'un procédé de stockage en position verticale qui ne provoque pas de déformation permanente de la structure supérieure à une certaine limite qui est généralement très faible, On a proposé jusqurici de suspendre les assemblages combustibles par la plaque d'extrémité supérieure et ce type de stoc- kage se fait au détriment de la sécurité car le poids de l'assemblage est très important et nécessite des moyens de suspension dlune très grande résistance. On a également proposé de stocker les assemblages combustibles dans des racks de stockage où l'assemblage repose sur sa base tout en étant maintenu transversalement dans sa partie supérieure pour éviter son basculement0 Dans ce cas cependant, un stockage de longue durée peut occasionner une déformation permanente de la structure incompatible avec ses conditions d'utilisation dans un coeur de réacteur de puissance. Le but de 12 invention est donc de proposer un dispositif de soutien d'un élément vertical de poids important ayant une structure élancée, relié à la partie supérieure de l'élément dont la par tie repose un appui ' horizontal, ce dispositif de soutien de- vant permettre un stockage de longue durée sans création de déformation permanente de l'élément stocké et sans recourir à des disposi tifs de suspension supportant tout le poids de l'élément 4 Dans ce but, le dispositif selon l'invention comporte une tige de suspension verticale comprenant un organe de liaison pour son rattachement à un outil de préhension de l'élément à sa partie inférieure et un organe de liaison à un dispositif pour le levage de l'élément à sa partie supérieure, cette tige de suspension étant en prise à sa partie mé- diane avec un organe de traction de la tige de bas en haut en appui sur une pièce annulaire montée librement coulissante autour de la tige, cette pièce étant elle-même en appui sur un élément horizontal en porte-à-faux traversé par la tige et solidaire d'une structure sur l'appui horizontal de l'élément, l'organe de traction exerçant sur la tige une force inférieure au poids de l'élément en prenant appui sur la structure par l'intermédiaire de la pièce annulaire. On va maintenant décrire, en se référant aux figures jointes en annexe un mode de réalisation d'un disposition de soutien selon l'invention0 La figure 1 représente en élévation un assemblage combustible de construction classique dont on veut réaliser le stockage grâce au dispositif selon l'invention. La figure 2 représente-en élévation une vue d'ensemble du dispositif de soutien utilisé pour le stockage d'un assemblage com bustible. La figure 3 représente, à plus grande échelle, le dispositif de suspension de l'assemblage combustible représenté à la figure 2, selon un premier mode de réalisation. La figure 4 représente le dispositif de suspension de l'élément combustible représenté à la figure 2, selon un deuxième mode de réalisation. La figure 5 représente le dispositif de suspension de l'élément combustible de la figure 2, selon un troisième mode de réa libation. Sur la figure 1, on voit un élément combustible constitué par un ensemble de barreaux combustibles 1 disposés en faisceau parallèle et maintenus à écartement fixe grâce à des entretoises 2 disposées le long de la longueur des barreaux combustibles à intervalles sensiblement réguliers. Un certain nombre de barreaux combustibles dans l'ensemble du faisceau constituant l'assemblage est remplacé par des tubes 3 assurant le soutien de l'assemblage réunis à chacune de leurs extrémités à des plaques 4 et 5 procurant une certaine rigidité à l'assemblage.La plaque d'extrémité inférieure 5 sert de base à l'assemblage combustible lorsque celui-ci est posé sur l'aire de stockage cependant que la plaque d'extrémité supérieure 4 peut servir à la suspension ou au maintien de cet élément combustible au cours de son stockage, On voit à la figure 2 un assemblage combustible 10 du type decrit et représenté à la figure 1 en position de stockage sur une aire de stockage horizontale il sur laquelle l'assemblage combustible repose par l'intermédiaire de sa plaque d'extrémité inférieure 15 cependant que la plaque d'extrémité supérieure 14 est réunie à un dispositif de suspension 12 qui sera décrit plus en détail en se reportant aux figures 3 à 5. Le dispositif de suspension 12 repose sur la partie ho rizontale 16 en porte-à-faux dtune potence 17 dont les éléments verticaux sont scellés dans la chape de l'aire de stockage 11. te montant 16 horizontal et en porte-à-faux de la potence comporte une ouverture 18 permettant le dégagement latéral et 1' in- troduction du dispositif de suspension 12 fixé à la partie supérieure de l'élément combustible 10 constituée par la plaque d'exmité 14. La figure 7 représente un premier mode de réalisation du dispositif de suspension 12 à grande échelle. Ce dispositif de suspension comporte une tige 20 à la par -Cie supérieure de laquelle est soudée une pièce annulaire 21 permettant l'accrochage du crochet d'un pont roulant permettant le levage de l'élément combustible0 La partie inférieure de la tige est constituée par une rotule 22 sur laquelle on peut venir poser l'outil 23 servant à la préhension de l'assemblage combustible par l'intermédiaire de sa plaque supérieure 14. L'outil 23 est constitué par un étrier qu'on peut venir engager dans une partie creuse de la plaque d'extrémité 14 pour le soulèvement de l'assemblage combustible par l'intermédiaire de la tige 20.L'outil 23 peut être également constitué par une pince de préhension d'un modèle quelconque possédant une partie creuse sphérique permettant son rattachement à l'extrémité inférieure de la tige de suspension 20o La partie médiane 24 de la tige de suspension 20 de diamètre légèrement supérieur au diamètre du reste de la tige possède un filetage sur lequel on peut venir visser un écrou 25 dont la face inférieure permet d'exercer une pression sur un ressort 26 en appui par son extrémité inférieure sur une rondelle 27 dont la face coni aue stappuie sur une portion conique de l'ouverture 18 pratiquée dans la partie horizontale 16 de la potence 17Q Le stockage de l'élément s'effectue de la façon suivante l'outil de préhension 23 étant fixé à la plaque supérieure 14 de l'é- lément combustible 10 et la tige de suspension 20 étant fixée par sa rotule 22 sur cet outil de préhension, on fixe par l'intermédiaire de la pièce annulaire 21 cette tige de suspension au crochet d'un pont roulant qui permet d'amener l'élément combustible sur l'aire de stockage où le dispositif de suspension 12 est mis en place par glissement latéral de la tige 20 dans l'ouverture 18, la rondelle conique 27 étant mise en. appui par sa partie conique sur la partie conique de l'ouverture 18o La plaque d'extrémité 15 vient reposer sur l'aire de stockage 11, l'élément étant mis en place en position de stockage. On opère alors un vissage de l'écrou 25 qui comprime le ressort 26 lui-meme en appui sur la rondelle 27 librement coulissante autour de la tige 20 ce qui permet d'exercer sur la tige 20 un effort dirigé de bas en haut en prenant appui sur la partie 16 en porte-à-faux de la potence de façon à réduire les forces s'exerçant sur ltélément combustible et sa structure du poids de l'élément stocké, On visse généralement l'écrou 25 jusqu'à obtenir un allègemment de l'ordre de la moitié du poids de l'élément. te ressort 26 étant étalonné, cette reprise de poids correspond à une certaine compression du ressort prédéterminée. On peut également opérer différemment, l'élément combus- bible restant accroché au pont roulant après qu'on ait placé la rondelle 27 en position dans l'ouverture 18 et en contrôlant la reprise de poids par les indications d'un dynamomètre placé entre le pont de levage et l'anneau 21. Lors du décrochage de l'anneau 21 de l'élément de levage du pont, la plaque d'extrémité inférieure 15 vient en appui complet sur l'aire de stockage 11. Sur la figure 4, on voit un autre mode de réalisation du dispositif de suspension suivant l'invention utilisable dans le cas où l'on couinait la longueur exacte de l'élément et sa position finale une fois accroché. On effectue le réglage de la tension du ressort une fois pour toute l'écrou devient alors inutile et peut être remplacé par une butée solidaire de la tige en contact avec l'extré- mité supérieure du ressort 26. ta mise en place de l'élément combustible en position de stockage s'effectue en venant placer grâce au pont roulant le dispositif de suspension sur la potence. La rondelle 27 étant en position dans l'ouverture 18. La reprise de poids s'effectue de façon automatique par déformation en compression du ressort lorsque l'on libère le crochet du pont roulant. Sur la figure 5, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention utilisable dans le cas où la potence est très rigide et où le réglage de la tension peut être effectué une fois pour toute Le ressort est alors supprimé et le réglage se fait comme dans le cas du dispositif représenté à la fi azure 3 alors que l'élément est toujours suspendu au pont roulant par serrage de l'écrou 25.On contrôle alors la reprise de poids par différence de lecture sur un dynamomètre placé entre le dispositif et le crochet de manutention0 On voit que les avantages principaux du dispositif de soutien suivant l'invention sont de réaliser une reprise partielle du poids de la structure et de l'assemblage combustible par mi organe de suspension qui transmet l'effort correspondant à une potence,de permettre un réglage de la force reprise par simple vis sage d'un écrou ou par compression d'un ressort et de fournir les moyens permettant la rnanntention de l'assemblage. L'outil de manutention étant relié au dispositif de reprise de poids par une rotule, un autre avantage du dispositif est également d' éviter de transmettre des moments de flexion à la structure de l'assemblage combustible. La mise en place de llélément par rapport à la tige de suspension 20 s'effectue en effet par déplacement autour de la rotule 22. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'erre décrit elle en comprend au contraire toutes les variantes et l'on peut imaginer des modifications de points de détail sans pour autant sortir du cadre de lginventione C'est ainsi qu'il est possible d'imaginer un dispositif de traction sur la partie médiane de la tige prenant appui sur la potence, différent de ceux qui viennent d > être décrits, On peut par exemple imaginer des dispositifs hydrauliques ou pneumatiques pour réaliser cette reprise de poids par traction de la tige vers le haut. L'avantage des dispositifs purement mécaniques qui ont été décrits est cependant une plus grande simplicité de réalisation. Enfin, le dispositif suivant l'invention s'applique non seulement au stockage des éléments combustibles pour réacteurs nucléaires mais également à la manutention de ces éléments ou encore au stockage et à la manutention d'autres éléments de poids wpor- tant et ayant une grande hauteur par rapport à leur largeur. On peut en effet imaginer un dispositif de manutention de tels éléments par un chariot dont la surface supérieure horizontale remplace +'aire de stockage sur lequel est fixée une potence pour la suspension et la reprise partielle de poids. Un tel dispositif de manutention per- met de déplacer des éléments de grande hauteur et de poids important en évitant le flambage de cet élément sous l'effet de son poids. REVEICÂTI0NS lo Dispositif de soutien d'un élément vertical de poids important ayant une structure élancée, relié à la partie supérieure de L'élément dont la partie inférieure repose sur un appui horizontal, caractérisé par le fait qu'il comporte une tige de suspension verticale comportant un organe de liaison pour son rattachement à un outil de préhension de l'élément à sa partie inférieure et un organe de liaison à un dispositif pour le levage de l'élément à sa partie supérieure, cette tige de suspension étant en prise à sa partie médiane avec un organe de traction de la tige de bas en haut en appui sur une pièce annulaire montée librement coulissante autour de la tige, cette pièce étant elle-metme en appui sur un élément horizontal en porte-à-faux traversé par la tige et solidaire d'une structure reposant sur l'appui horizontal de l'élément, l'organe de trac- tion exerçant sur la tige une force inférieure au poids de l'élément en prenant appui sur la structure par l'intermédiaire de la pièce annulaire. 2.- Dispositif de soutien selon la revendication 1, carac térisé par le fait aue la partie médiane de la tige de suspension est filetée et que ltorgane de traction de la tige vers le haut est constitué par un ressort en appui par sa partie inférieure sur la pièce annulaire librement coulissante autour de la tige et - par sa partie supérieure sur la face inférieure d'un écrou en prise sur le filetage ménagé sur la partie médiane de la tige de suspension, la force de reprise étant ainsi réglable par simple vissage de l'écrou. 3.- Dispositif de soutien selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tige de suspension est entièrement lisse et que l'organe de traction sur cette tige est constitué par un ressort en appui par sa face inférieure sur la pièce annulaire d'appui montée coulissante autour de la tige de suspension et par sa face supérieure sur une butée rigidement solidaire de la tige de suspension. 4.- Dispositif de soutien selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie médiane de la tige de suspension est filetée et que l'organe de traction est constitué par un écrou en appui par sa face inférieure sur la face superieure de la pièce annulaire d'appaie 5.- Dispositif de soutien selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que la pièce annulai- re dtappui est une rondelle comportant une surface tronconiciue venant en appui sur une surface tronconique ménagée à l'intérieur d'une ouverture pratiquée dans l'élément horizontal en porte-à-faut. 6.- Dispositif de soutien selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérise pas le fait que la liaison entre la partie inférieure de la tigeXsuspension et l'outil de préhension de l'élément se fait par l'intermédiaire d'une rotule.