Brevet FR2396390A1 — publié le 19790126

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de stockage de combustibles nucléaires neufs. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un stockage qui réunit plusieurs centaines de combustibles. Ces combustibles,étant d'un type plus spécialement adapté aux réacteurs à eau pressurisée, ont une forme parallelépipédique longiligne d'une hauteur de 4 ou 5 m selon la puissance des réacteurs standard auxquels ils sont destinés. Leur section droite est d'environ 200 x 200 mm,leur masse est de 700 à 900 kg selon la puissance du réacteur standard. Le problème du stockage de combustibles nucléaires neufs est un problème de sécurité qui exige de maintenir llintégrité des combustibles. De plus, les combustibles nécessitent des conditions très strictes dans leur manutention. La présente invention a pour but de permettre le stockage de combustibles nucléaires neufs dans les meilleures conditions dtinté- grité pour ces pièces, en assurant une grande précision et une bonne sécurité lors des manutentions préalables, puis en évitant de faire fléchir et de déformer les "crayons" élémentaires composant les combustibles et en minimisant toutes les contraintes,l'invention permettant le stockage des combustibles munis de grappes de contrôle ou ne comportant pas de dites grappes de contrle, L'invention a donc pour objet un dispositif permettant de stocker verticalement les combustibles et de reprendre leur propre masse par moitié en les suspendant par leur tête et par moitié en reposant sur leur pied,tout en assurant une grande précision d'agencement des combustibles et une bonne sécurité de manutention desdits combustibles Selon la présente invention, les conditions d'appui des combustibles sur leur pied supposent: -une très bonne horizontalité des plaques supports,le défaut d'horizontalité ne devant pas dépasser 2%o de radian, -et une trbs bonne verticalité du combustible, le défaut devant etre inférieur à 1,5 mm sur sa hauteur, et les conditions de suspension par la tete supposent que la pièce qui les prend: -ne déforme pas les portées d'appui,ce qui entralne certains critères de précision des surfaces d'appui, -et ne contamine pas les portées d'appui ni les organes de centrage, ce qui exige que les nuances de matériau soient très spécigales De plus, le stockage de ces combustibles ne peut se faire avec sécurité que moyennant un certain écartement entre ceux-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de stockage de combustibles nucléaires neufs, plus particulièrement de combustibles composés de crayons élémentaires et utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée, lesdits combustibles ayant une forme parallélépipédique longiligne d'une hauteur de 4 ou 5 m environ, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on stocke lesdits combustibles verticalement suivant leur longueur, en suspendant chaque combustible par sa te te de façon à supporter la moitié de la masse dudit combustible et en faisant reposer le pied dudit combustible sur une plaque-support de façon à soutenir l'autre moitié de ladite massetet en cequ'on choisit les nuances de matériau des diffe- rents éléments assurant le stockage afin d'éviter toute contamina tion. La présente invention a aussi pour objet - d'assurer une très bonne verticalité duhombustible asec un défaut inférieur à 1,5 mm environ sur sa hauteur. - d'assurer une très bonne horizontalité des plaques supports avec un défaut d'horizontalité de Sgo environ; et - d'usiner les surfaces d'appui des différentes pièces, notamment les pièces de suspension et les plaques supports, avec une grande précision. La présente invention a aussi pour objet un dispositif de stockage de combustibles nucléaires neufs, plus particulièrement de combustibles utilisés dans les réacteurs à eau préssurisSe, lesdits combustibles1 composés de crayons élémentairesvayant une forme parallélépipédique longiligne d'une hauteur de 4 ou 5 IL environ, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'une potence qui comporte un module de plusieurs-cases, ladite potence comportant dans sa partie haute une platine pourvue d'autant de crans de stockage que de cases, ceux-ci étant rigoureusement positionnés, dans sa partie basse une plaque support amovible et réglable indépendamment tant en horizontalité qu2en vertica avec lesdits crans de la platine, des grappins de manutentian et de suspension des combustibles situés respectivement dans chacune des cases,lesdits grapins comportant des moyens de réglage et é- tant manoeuvrables par un mouvement de rotation limité. Le dispositif selon l'invention présente avantageusement les caractéristiques suivantes: -le dispositif comprend des plaques unitaires interposées entre la plaque support inférieure de la platine et les pieds des combustibles,lesdites plaques pouvant être démontées et positionnées à un niveau supérieur par interposition de rallonges entre la plaque support. et lesdites plaques, -les rallonges comportent au moins une vis vérin permettant un réglage individuel en verticalité, -chaque grappin comporte essentiellement quatre doigts pour la préhension d'un combustible, des-moyens provoquant l'extension et la rétraction desdits doigts et des moyens de verrouillage lorsque ledit grappin est en position de charge, -le grappin est constitué essentiellement de pièces en matériau aisément moulable, seules les pièces en contact avec le combustible étant en matériau spécial, - le grappin comporte des moyens rendant ses mouvements irréversibles lorsque ledit grappin est en position de charge. La présente invention a en outre pour objet une installation de stockage de combustibles nucléaires neufs qui comportent plusieurs dispositifs de stockage selon la présente invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description2 donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels: Fig.l est une vue en coupe d'une potenceraAtelier de stockage de combustible nucléaire selon l'invention; Fig.2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1; Figs. 3 et 4 représentent des parties détaillées de la figure I; Fig.5 est une demi coupa suivant la ligne BB de la figure 1; Figs.6 et 7 représentent des parties détailléeq; de la figure 2; ; Fig.8 est une vue en coupe du grappin de manutention des assemblages -combustible; Fig.9 est une coupe partielle suivant la ligne IX-IX de la figure 8; Fig.lO est une coupe partielle suivant la ligne X-X de la figure 9; Fig.ll est une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 8, la rotule étant enlevée; Fig.12 est une coupe-suivant la ligne XII-XII de la figure 8; Fig.13 est une coupe suivant la ligne XIII-XIII de la figure 12; Fig.14 est une coupe suivant la ligne XIV-XIV de la figure 12; Fig.15 est une coupe suivant la ligne X7-XV de la figure 12. A l'aide des figures I à 7, on va décrire les potences-rateliers de stockage de combustibles nucléaires neufs selon la présente invention Ces potences sont des structures 1 en acier doux qui comportent dans leur partie supérieure une platine 2. La platine 2 fait partie intégrante de la potence 1 et est pourvue de crans de stockage 3 rigoureusement positionnes. A la partie basse, se trouve une plaque-support (4) détacha( ble dont l'horizontalité est rigoureusement réglée au montage,de meme que son positionnement à la verticale des "crans" 3 de la platine supérieure 2. Pour celà, la plaque-support (4) comporte des trous (5) (figures 5 et 6) qui sont usinés avec la meme précision que la plaque supérieure 3. La plaque-support 4 comporte aussi deux trous 35 pour le réglage de la perpendicularité de la plaque 4 avec la plaque supérieure. On a représenté sur la figure 3 un détail de la partie inférieure de la potence représentée sur le coin inférieur gauche de la figure I. Cette figure 3 montre la liaison entre la plaque inférieure 34 et la charpente verticale 31 avec la présente d'écrous 32,de goujons 33,de soudures 36 et de cales 37 permettant un réglage. Sur la figure 4,on a représenté une vue détaillée de la partie référencée en 38 sur la figure 1. Cette figure montre comment steffectue le réglage de la position de la plaque-support 4 grace à dix vis et dix écrous identiques respectivement à la vis 39 å l'écrou 40,ainsi qu'aulx cales de réglage 41. La potence selon la présente invention peut recevoir deux types de combustibles de longueurs différentes et comprend donc deux dispositions différentes possibles. Dans la première disposition,correspondant aux combustibles les plus longs 42,généralement de 4,80 environ,ceux-ci reposent sur des plaques 6 en matériaux spéciaux reposant directement sur la plaque-support 4 (voir figure 6). Dans la seconde disposition,correspondant aux combustibles les plus courts 43,généralement de 4,06 m environ,ceux-ci reposent sur les memes plaques 6 en matériau spécial mais des rallonges tubulaires 7 sont interposées entre ces plaques-supports 6 et la plaque-support principale 4 (voir figure 7).Ces rallonges 7 ont donc généralement une longueur d'environ 0,74 m. Butant donné l'importance de la verticalité de ces rallonges 7, un réglage individuel sur trois vis-vérins 8 est prévu en pied. On peut aussi assurer ce réglage par deux vis fixes et une vis -vérin ou bien par au moins une vis-vérin et plusieurs autres vis fixes et/ou vis-vérins. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention,les structures comportent chacune deux fois quatre positions ou crans de stockage 32 ceci afin de permettre une préfabrication de ces structures et un transport dans les meilleures conditions. En effet, la sécurité exige un certain écartement entre les combustibles. I1 est cependant possible de prévoir une structure selon l'invention comportant dix cases tout en gardant les conditions de sécurité exigées. A l'aide des figures 8 à 12, on va maintenant décrire les grappins de manutention des assemblages de combustibles nucléaires. Les grappins 9 servent non seulement à retenir chaque combustible par sa tete et à venir se positionner dans les crans supérieurs 3,mais également aux manutentions prealables, Chaque grappin 9 maintient un combustible par quatre doigts 10. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 9 et ll chaque doigt 10 comporte une extrémité en L spécialement agencée pour les combustibles nucléaires munis de grappes de con trôle. Lorsqu'on doit stocker des combustibles nucléaires sans grappes de contrôle2 le grappin selon l'invention est simplifié, notamment pour la configuration des doigts Les doigts 10 basculent autour d'axes 11 logés dans le corps principal 12 qui est suspendu par une tige 13. Le grappin est posé dans sa case ou cran 3 où il prend appui par l'intermédiaire d'un ressort 14. Ce ressort 14 prend lui-m8me appui sur la tige de suspente 13 par l'intermédiaire de plaques de réglage 15. De l'autre coté de la plaque 15, le ressort 14 s'appuie sur une rotule 16 qui est déposée dans une clef 17 solidaire de la potence de stockage 1. La clef 17, dont une vue en coupe avec la rotule enlevée est représentée sur la figure 11, comporte un logement sphérique pour y recevoir la rotule 16 et une saignée radiale 18 pour introduire la tige 13 du grappin. Après dépose du grappin 9,il est possible de tarer le ressort 14 par l'intermédiaire d'écrous de serrage 19 de façon à répartir la charge du combustible par moitié entre son appui de pied et son grappin de soutien de tette Après dépose du grappin,il est également possible de faire tourner la clef 17 pour verrouiller le grappin dans sa case 3. La position de verrouillage de la clef L7 a été représentée en pointillé sur la figure ll,tandis que la position en traits pleins correspond à l'état déverrouillé de la clef. Pour permettre le mouvement de basculement des doigts lors de la prise du combustible, la tête Il des doigts 10 comporte des rouleaux 20 montés sur des axes 21 parallèles à l'axe longitudinal du doigt correspondant. Ces rouleaux 20 circulent dans les rainures 22 d'une cage'23 (voir figure 9). Cette cage 23 tourne autour du corps central 12 du grappinpar l'intermédiaire de coussinets 24. Pour provoquer ltextension et la rétraction des-bigts 10, il suffit donc de faire tourner la cage 23 autour du corps 12. Sur la figure 9,le doigt 10 représenté à gauche sur la figure est en position d'accrochage,tandis que le doigt 10 représenté à droite est en position de décrochage. Le grappin est agencé de façon à ce que les doigts (10) en charge (tels que le doigt de gauche sur la figure 9) soient verticaux et n'induisent donc aucun effort d'ouverture du grappin 9 ou de flexion dans leur corps. Sur la figure 10, qui est une vue en coupe suivant la ligne X-X du grappin illustré sur la figure 9,on a représenté en traits pleins les rainures 22 des cages 23 ainsi que la position des rouleaux 20 qui correspond à la position d'accrochage des doigts lO.La position des rainures 22 et des rouleaux 20 correspondant à la position de décrochage des doigts 10 a été représentée en pointilles. Afin d'assurer une meilleure sécurité et interdire toute fausse manoeuvre , on prévoit un verrouillage du grappin 9 lorsqu'il est en position de charge. Pour cela,le grappin 9 comporte,ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 12,une tringle radiale 25 munie d'une roulette 26 et poussée par un ressort 27. Cette tringle 25 vient agir comme une clavette entre le corps principal 12 et la cage 23. Le mouvement de déverrouillage est provoque en tirant sur la poignée 28. Selon un mode de réalisation préférée de l'invention,la poignée 28 comporte des lumières 29 (figure 13) qui dévoilent des secteurs 30 et 30' de deux couleurs différentes correspondant respectivement à une position d'ouverture du grappin ou de fermeture du grappin. Les lumières 29 et les secteurs 30 et 30' sont agencés de telle façon qu'on peut contrôler la position du grappin du haut ou du bas des potences selon l'invention. Sur la figure 12,on a représenté la tringle 25 en position d'accrochage qui correspond à la position de charge du grappin avec les doigts 10 resserrés et le secteur de couleur 30' visible. Lorsque le grappin n'est pas en position de charge,les doigts 10 sont écartés, la tringle 25 est en position de déccrochage et les lumières 29 dévoilent les secteurs de couleur 30. Les deux trous 45 correspondent à des trous de centrage lorsque le grappin charge les combustibles les plus longs 42.. On a représenté sur la figure 14 une coupe suivant la ligne XIV-XIV de la figure 12 d'un des trous 45. Les deux pions 46 sont prévus pour le réglage lorsque le grappin charge les combustibles les plus courts 43. On a représenté sur la figure 15 une coupe suivant la ligne XV-XV de la figure 12 d'un pion de centrage 46. Toutes les pièces principales du grappin selon l'invention sont constituées en matériau aisément moulable pour permettre la production de série,seules les pièces en contact avec le combusti- ble,notamment les doigts,sont constituées en matériau spécial. L'invention a aussi pour objet une installation de stockage de combustibles nucléaires neufs comportant plusieurs centaines de combustibles essentiellement stockés dans les dispositifs décrits ci-dessus à l'aide des figures 1 à 15. Bien entendu,l'invention n'est pas limitée au mode de rXalisa- tion représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes,notamment celles comportant un grappin simplifié plus spécialement agencé pour des combustibles nucléaires sans grappes de contrôle et celles concernant la forme générale,la disposition et les dimensions des divers éléments constituant le dispositif de stockage. REVENDICATIONS 1. Procédé de stockage de combustibles nucléaires neufs, plus particulièrement de combustibles composés de crayons élémentaires et utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée, lesdits combustibles ayant une forme parallélépipédique longiligne d'une hauteur de 4 ou 5 m environ, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on stocke lesdits combustibles verticalement suivant leur longueur, ensuspendant chaque combustible par sa tête de façon à supporter la moitié de la masse dudit combustible et en faisant reposer le pied dudit combustible sur une plaque-support (4) de façon à soutenir l'autre moitié de ladite masse, et en ce qu on choisit les nuances de matériau des différents éléments assurant le stockage afin d'éviter toute contamination. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assure une très bonne verticalité du-combustible avec un défaut inférieur à 1,5 mm environ sur sa hauteur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on assure une très bonne horizontalité des plaquessupports avec un défaut d'horizontalité de 2 O/oo environ. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu on usine les surfaces d'appui des différentes pièces, notamment les pièces de suspension et les plaques supports, avec une grande précision. 5. Dispositif de stockage de combustibles nucléaires neufs, plus particulièrement de combustibles utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée, lesdits combustibles, composés de crayons élémentaires, ayant une forme parallélépipédique longiligne d'une hauteur de 4 ou 5 m environ, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'uhe potence qui comporte un module de plusieurs cases, ladite potence comportant dans sa partie haute une platine pourvue d'autant de crans de stockage que de cases, ceuxci étant rigoureusement positionnés, dans sa partie basse une plaque support amovible et réglable indépendamment tant en horizontalité qu'en verticalité avec lesdits crans de la platine, des grappins de manutention et de suspension des combustibles situés respectivement dans chacune des cases, lesdits grappins comportant des moyens de réglage et étant manoeuvrables par un mouvement de rotation limité. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' il comprend des plaques unitaires interposées entre la plaque support-inférieure de la platine et les pieds des combustibles, lesdites plaques pouvant être démontées et positionnées à un niveau supérieur par interposition de rallonges entre la plaque-support et lesdites plaques. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites rallonges comportent au moins une vis-vérin permettant un réglage individuel en verticalité. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque grappin comporte essentiellement quatre doigts pour la préhension d'un combustible et des moyens provoquant l'extension et la rétraction desdits doigts et des moyens de verrouillage lorsque ledit grappin est en position de charge. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le grappin est constitué essentiellement de pièces en matériau aisément moulable, seules les pièces en contact avec le combustible étant en matériau spécial. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 9 caractérisé en ce que le grappin comporte des moyens rendant ses mouvements irréversibles lorsque ledit grappin est en position de charge. 11. Installation de stockage de combustibles nucléaires neufs, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs dispositifs de stockage selon l'une quelconque des revendications 5 9 10.