Brevet FR2462766A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne un tube de stockage à base réglable en hauteur par manipulation à distance notamment pour le stockage en piscine de combustibles nucléaires irradiés. L'industrialisation du retraitement des combustibles nucléaires irradiés radioactifs entraine leur stockage préalable en piscine dans les usines de retraitement. Il est donc nécessaire de prévoir dans ces usines le stockage de ces combustibles dans des unités qui doivent être polyvalentes du fait du grand nombre de type de combustibles de toutes origines, les éléments combustibles, de forme prismatique carrée, variant quant à leur section et surtout leur hauteur. Les unités de stockage sont constituées par des paniers contenant chacun plusieurs tubes de stockage verticaux disposés côte à côte. Chaque tube a par exemple une section carrée de 24 cm de côté et une hauteur de 5 m adaptée aux dimensions des plus grands éléments combustibles. Les tubes sont assemblés dans les paniers en réseau carré selon un pas déterminé, éventuellement avec interposition d'éléments neutrophages. Pour faciliter la reprise des éléments combustibles dans ces tubes de stockage il est nécessaire de régler l'altitude de leur tête supérieure au voisinage du sommet du tube. I1 est connu d'assurer ce réglage malgré la diversité de hauteurs des éléments combustibles, en intercalant des pieds de hauteur adaptée entre leur base et celle du tube. Cette solution présente l'inconvénient de nécessiter la fabrication et la conservation, auprès de chaque tube de stockage, d'un nombre de pieds aussi grand que celui des valeurs distinctes possibles de la hauteur d'un élément combustible. C'est pourquoi il a été envisagé de prévoir une base de support unique et facilement réglable en hauteur dans le tube en fonction de la hauteur de l'élément combustible qui doit être stocké. Plus précisément il a été suggéré de réaliser, dans chacune des quatre parois verticales du tube, une succession d'ouvertures rectangulaires dont chacune peut constituer un élément d'appui pour une saillie rétractable portée par la base. Il a été proposé de donner à cett&commat; base la forme d'un plateau carré coulissant verticalement dans le tube lorsque les saillies rétractables sont en position rentrée, et de donner à ces quatre saillies la forme d'excentriques tournant autour de quatre axes verticaux et comportant à cet effet quatre pignons, entrainés tous par une même roue dentée centrale coaxiale au tube.Compte-tenu du fait qu'on ne peut pénétrer dans la piscine radioactive, et qu'on ne peut sortir les tubes de stockage individuellement, cette roue dentée doit être entrainée en rotation par l'intermédiaire d'une longue perche de manoeuvre dont l'extrémité supérieure reste au dessus de l'eau et que l'on introduit axialement par 1' ouverture supérieure du tube. La forme carrée du tube et de la base empêche cette dernière de tourner. La perche de manoeuvre porte également une pince permettant de saisir et de déplacer verticalement la base. Une telle solution présente de graves inconvénients, le plus important étant que les poussières de métal ou d'oxydes métalliques que les combustibles irradiés libèrent dans la piscine viennent détériorer rapidement les engrenages. Un autre est que le matériau mécaniquement résistant le plus approprié pour un mécanisme immergé est l'acier inoxydable, qui crée des risques de grippage au niveau des engrenages, ainsi d'ailleurs que sur toutes les surfaces de frottement. Un but de la présente inventiorr est la réalisation d'un tube de stockage à base réglable en hauteur par manipulation à distance notamment pour le stockage en piscine de combustibles nucléaires irradiés, présentant les caractéristiques suivantes quant au mécanisme de mise en appui de la base - utilisation de rotation, sans frottement rectiligne ni engrenage, - impossibilité pour les poussières de s'accumuler sur le mécanismes, - possibilité de commande par une perche de manoeuvre, - simplicité et faible coût de construction en série. De telles caractéristiques peuvent bien entendu être avantageuses pour des tubes destinés au stockage d'éléments de longueur diverses sans relation avec l'énergie nucléaire. Elle a pour objet un tube de stockage à base réglable en hauteur par manipulation à distance notamment pour le stockage en piscine de combustibles nucléaires irradiés, ce tube présentant un axe selon une direction "verticale" et comportant - plusieurs parois verticales réparties angulairement autour de cet axe selon un pas angulaire A et comportant chacune un alignement vertical d'éléments d'appui permettant chacun de prendre un appui sur cette paroi à partir de l'intérieur du tube, ces parois s'écartant de l'axe du tube à partir des éléments d'appui au moins d'un côté de ces alignements, - et une base présentant une configuration de déplacement permettant de la déplacer verticalement dans le tube jusqu'à une hauteur souhaitée, et une configuration d'appui permettant de la mettre en appui sur les éléments d'appui à la hauteur souhaitée, caractérisé par le fait que cette base comporte un plateau mobile par rotation autour de l'axe du tube entre une position d'appui et une position de déplacement, ce plateau comportant des protubérances radiales réparties angulairement autour de cet axe avec ledit pas angulaire A, ces protubérances s'étendant suffisamment loin de l'axe pour pouvoir prendre appui sur lesdits éléments d'appui lorsque le plateau est en position d'appui tout en étant suffisamment près pour ne pas buter contre les parois lorsque le plateau est en position de déplacement, de manière que la base présente sa configuration d'appui ou de déplacement selon que le plateau est en position d'appui ou de déplacement, - des moyens pour faire tourner ce plateau par manipulation à distance, - et des moyens pour empêcher ce plateau de tourner lorsque la base est en configuration d'appui. A l'aide des figures figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue d'un premier tube selon l'invention en coupe par un plan horizontal passant au-dessus de la base réglable, le plateau étant en position d'appui. La figure 2 représente une vue de ce même tube en coupe par un plan axial. La figure 3 représente une vue partielle en coupe selon le plan III-III de la figure 2. La figure 4 représente une vue d'un deuxième tube selon l'invention en coupe par un plan horizontal passant au dessus de la base réglable, le plateau étant en position d'appui. La figure 5 représente une vue de ce même tube en coupe selon la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 représente une vue de ce même tube en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4. La figure 7 représente la même vue que la figure 4 sauf que le plateau est en position de déplacement. La figure 8 représente une vue d'un troisième tube selon l'invention en coupe par un plan horizontal passant au-dessus de la base réglable, le plateau étant représenté en position d'appui, une partie du plateau étant représentée en trait mixte en position de déplacement. La figure 9 représente une vue en élévation avec coupe partielle de ce même tube. L'invention va être décrite dans le cas ou elle s'applique au stockage de combustibles irradiés qui ont été extraits d'un réacteur nucléaire après avoir été partiellement "brulés" dans celui-ci, et qui sont stockés dans une piscine d'eau ordinaire pour permettre la décroissance de leur radioactivité avant un traitement chimique permettant de récupérer les constituants utilisables. Le tube de stockage présente par exemple une section carrée de 24 cm de côté, avec quatre parois d'acier inoxydable telles que 4 et 6,(104 et 106, 204 et 206) épaisses par exemple de 4 ou 5mm. Les parois comportent chacune un alignement vertical d'éléments d'appui constitués d'ouvertures 8, (108, 208) sur le bord inférieur desquelles une base réglable en hauteur peut prendre un appui.Il y a quatre telles ouvertures à chaque niveau de réglage, l'ensemble du tube présentant une symétrie en rotation d'ordre 4 autour de l'axe vertical 2,( 102, 202) du tube c'est-à-dire avec un pas angulaire de 900. La direction de cet axe pourrait bien entendu s'écarter de la verticale dans d'autres applications. La base réglable comporte essentiellement un corps supérieur constitué par un plateau 10,(110, 210) qui sert de support pour un élément combustible stocké dans le tube. Ce plateau est percé de trous tels que 11 permettant l'évacuation de poussières denses (tels qu'oxydes métalliques) vers le fond de la piscine. Ce plateau est percé d'un orifice central dans lequel on peut engager le bout d'une perche de manipulation de manière à pouvoir d'une part soulever le plateau et d'autre part créer une rotation autour de l'axe. Lesdits premier, deuxième et troisième tubes selon l'invention comportent des appuis constitués par des ouvertures désignées respectivement par les références 8, 108 et 208, le plateau mobile par rotation étant désignés les références 10, 110 et 210, et comportant des protubérances 12, 112 et 212, toujours respectivement. Dans le premier tube lesdits moyens pour empêcher la rotation du plateau 10 en position d'appui comportent - une barre de guidage 18 sensiblement horizontale et de longueur suffisante pour que les parois 4, 6 du tube empêchent sa rotation autour de l'axe du tube, - et des moyens commandables de liaison de cette barre au plateau 10 pour empêcher la rotation de ce plateau autour de l'axe par rapport à cette barre quand le plateau reste en position d'appui, tout en permettant cette rotation quand on manoeuvre ce plateau pour le faire changer de position. Ces moyens de liaison commandables pourraient être constitués par un guide vertical guidant la barre de guidage par rapport au plateau, la rotation d'une vis permettant un déplacement vertical de cette barre jusqu'à ce qu'elle soit dégagée de ce guide. Cependant dans l'exemple décrit lesdits moyens pour faire tourner le plateau comportent un orifice central 14 pour permettre l'introduction de l'extrémité inférieure d'une perche de manipulation et entraîner le plateau en rotation à l'aide de cette perche, - lesdits moyens de liaison de la barre de guidage 18 au plateau 10 comportant - un cylindre 16 fixé coaxialement au plateau sous ladite ouverture centrale, - la barre de guidage 18 traversant diamétralement les parois de ce cylindre 16 par deux ouvertures 20 percées dans ces parois, - et un ressort 22 dans ledit cylindre pour repousser la barre de guidage vers le haut, lesdites ouvertures 20 percées dans les parois de ce cylindre pre'sentant un profil avec deux sommets 24, 26 pour donner à cette barre, par rapport à ce cylindre, deux positions angulaires distinctes rendues stables par la poussée de ce ressort, tout en permettant le passage de l'une à l'autre de ces positions lorsque la barre est repoussée vers le bas par l'extrémité inférieure de la perche de manipulation introduite dans ladite ouverture centrale. Ledit cylindre 16 est ouvert à ses deux extrémités, l'ouverture supérieure 14 permettant l'introduction de la perche de manipulation l'entraînement du plateau en rotation par l'intermédiaire d'encoches latérales 34 et son soulèvement, l'ouverture inférieure 28 permettant l'évacuation des poussières. La poussée du ressort 22 et celle de l'extrémité inférieure de la perche de manipulation s'exercent sur un moyeu 30 fixé au milieu de la barre 18. Le deuxième tube selon l'invention diffère du premier en ce que lesdits moyens pour empêcher le plateau 110 de tourner par rapport au tube lorsque la base est en configuration d'appui comportent une barre de guidage horizontale 120 retenue sous le plateau par une vis centrale 114 et guidée par un guide 116 pour empêcher sa rotation par rapport à ce plateau autour de l'axe 102 du tube, de manière que I'entrarnement en rotation de la tête de cette vis par l'intermédiaire d'une perche de manipulation entraine un déplacement vertical de cette barre de guidage par rapport à ce plateau, cette barre s'étendant sensiblement aussi loin radialement que lesdites protubérances 112. Les ouvertures 108, 109, percées dans les parois 104, 106 du tube, comportent une zone inférieure 122 de largeur au moins égale à celle des protubérances 112 pour permettre le passage de cellesci, et une zone supérieure 124 de largeur inférieure à celle de ces protubérances et au moins égale à celle de la barre de guidage, de manière que lorsque le plateau 110 a été mis en position d'appui, le relèvement de cette barre amène celle-ci à se loger dans la zone supérieure de deux ouvertures 109 situées au-dessous de celles 108 dans lesquelles sont engagées lesdites protubérances, et à empêcher ainsi la rotation du plateau. La vis centrale 114 est liée au plateau 110 par l'intermédiaire d'un moyeu central creux 126 permettant de soulever le plateau, la vis étant disposée au fond de ce moyeu, qui est percé par ailleurs d'ouvertures 128 pour l'évacuation des poussières. Le troisième tube selon l'invention diffère d'abord des deux premiers en ce que la rotation du plateau 210 ne peut se faire, en raison des formes dissymétriques des protubérances 21? et des ouvertures 208, qu'alternativement entre une seule position d'appui et une seule position de déplacement. Plus précisément lesdites ouvertures 208 s'étendent moins loin d'un côté de chaque paroi 4, 6 du tube que de l'autre de manière à permettre le passage des protubérances 212 seulement de ce dernier côté. Ceci permet d'augmenter la distance de certains points des protubérances à l'axe 202, donc d'augmenter la largeur d'appui, en n'augmentant la largeur des ouvertures que d'un seul côté, c'està-dire sans affaiblir exagérément la résistance mécanique des parois du tube. Par ailleurs, lesdits moyens pour empêcher la rotation du plateau 210 lorsqu'il est en position d'appui comportent un relief 216 sous la face inférieure desdites protubérances 212 > le bord inférieur des ouvertures 208 portant en relief complémentaire 218 à celui de la face inférieure du plateau de manière que ces reliefs soient maintenus en contact mutuel par le poids du plateau 210 et empêche ainsi la rotation de celui-ci. De préférence ces reliefs comportent une rampe inclinée 218 de manière à ramener le plateau vers sa position d'appui lorsqu'il s'en est légèrement écarté dans un sens, une butée des protubérances sur un bord vertical desdites ouvertures empêchant la rotation dans l'autre sens. La rampe inclinée des ouvertures s'étend entre une plage inférieure 220 et une plage supérieure 222 située du côté de passage des protubérances. La rampe inclinée des protubérances est obtenue par abattage d'une arête. Il peut être nécessaire en outre que la base comporte des moyens de verrouillage positif pour maintenir le plateau dans sa position d'appui en présence de mouvements susceptibles de dégager lesdits reliefs l'un de l'autre. REVENDICATIONS 1/ Tube de stockage à base réglable en hauteur par manipulation à distance notamment pour le stockage en piscine de combustibles nucléaires irradiés, ce tube présentant un axe (2) selon une direction "verticale" et comportant - plusieurs parois verticales (4, 6) réparties angulairement autour de cet axe selon un pas angulaire A et comportant chacune un alignement vertical d'éléments d'appui (8) permettant chacun de prendre un appui sur cette paroi à partir de l'intérieur du tube, ces parois s'écartant de l'axe du tube à partir des éléments d'appui au moins d'un côté de ces alignements, - et une base présentant une configuration de déplacement permettant de la déplacer verticalement dans le tube jusqu'à une hauteur souhaitée et une configuration d'appui permettant de la mettre en appui sur les éléments d'appui à la hauteur souhaitée, caractérisé par le fait que cette base comporte un plateau (10) mobile par rotation autour de l'axe (2) du tube entre une position d'appui et une position de déplacement, ce plateau comportant des protubérances radiales (12) réparties angulairement autour de cet axe avec ledit pas angulaire A, ces protubérances s'étendant suffisamment loin de l'axe pour pouvoir prendre appui sur lesdits éléments d'appui (8) lorsque le plateau est en position d'appui, tout en étant suffisamment près pour ne pas buter contre les parois (4, 6) lorsque le plateau est en position de déplacement, de manière que la base présente sa configuration d'appui ou de déplacement selon que le plateau est en position d'appui ou de déplacement, - des moyens (14) pour faire tourner ce plateau par manipulation à distance, - et des moyens pour empêcher ce plateau de tourner lorsque la base est en configuration d'appui. 2/ Tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour empêcher la rotation du plateau (10) en position d'appui comportent - une barre de guidage (18) sensiblement horizontale et de longueur suffisante pour que les parois (4, 6) du tube empêchent sa rotation autour de l'axe du tube, - et des moyens commandable de liaison de cette barre au plateau (10) pour empêcher la rotation de ce plateau autour de l'axe par rapport à cette barre quand le plateau reste en position d'appui, tout en permettant cette rotation quand on manoeuvre ce plateau pour le faire changer de position. 3/ Tube selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour faire tourner le plateau comportent un orifice central (14) pour permettre l'introduction de l'extrémité inférieure d'une perche de manipulation et entrainer le plateau en rotation à l'aide de cette perche, - lesdits moyens de liaison de la barre de guidage (18) au plateau (10) comportant - un cylindre (16) fixé coaxialement au plateau sous ladite ouverture centrale, - la barre de guidage (18) traversant diamétralement les parois de ce cylindre (16) par deux ouvertures (20) percées dans ces parois - et un ressort (22) dans ledit cylindre pour repousser la barre de guidage vers le haut, - lesdites ouvertures (20) percées dans les parois de ce cylindre présentant un profil avec deux sommets (24, 26) pour donner à cette barre par rapport à ce cylindre, deux position angulaires distinctes rendues stables par la poussée de ce ressort, tout en permettant le passage de l'une à l'autre de ces positions lorsque la barre est repoussée vers le bas par 1 'extrémité inférieure de ladite perche de manipulation introduite dans ladite ouverture centrale. 4/ Tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour empêcher le plateau (110) de tourner par rapport au tube lorsque la base est en configuration d'appui comportent une barre de guidage horizontale (120) retenue sous le plateau par une vis centrale (1 14) et guidée par un guide (116) pour empocher sa rotation par rapport à ce plateau autour de l'axe (102) du tube, de manière que l'entrainement en rotation de la tête de cette vis par l'intermédiaire d'une perche de manipulation entraine un déplacement vertical de cette barre de guidage par rapport à ce plateau, cette barre s'étendant sensiblement aussi loin radialement que lesdites protubérances (112), - lesdits éléments d'appui présentant la forme d'ouvertures (108, 109) percées dans les parois (104, 106) du tube, ces ouvertures présentant une zone inférieure (122) de largeur au moins égale à celle des protubérances (112) pour permettre le passage de celles-ci, et une zone supérieure (124) de largeur inférieure à celle de ces protubérances et au moins égale à celle de la barre de guidage, de manière que, lorsque le plateau (110) a été mis en position d'appui, le relèvement de cette barre amène celle-ci à se loger dans la zone supérieure de deux ouvertures (109) situées audessous de celles (108) dans lesquelles sont engagées lesdites protubérances, et à empêcher ainsi la rotation du plateau. 5/ Tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour empêcher la rotation du plateau (210) lorsqu'il est en position d'appui comporte un relief (216) sous la face inférieure desdites protubérances (212), - lesdits éléments d'appui présentant la forme d'ouvertures (208) percées dans les parois (204, 206) du tube, pour permettre le passage desdites protubérances (212), le bord inférieur de ces ouvertures portant un relief complémentaire à celui de la face inférieure du plateau, de manière que ces reliefs soient maintenus en contact mutuel par le poids du plateau (210) et empêche ainsi la rotation de celuici. 6/ Tube selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits reliefs comportent une rampe inclinée (218) de manière à ramener le plateau vers sa position d'appui lorsqu'il s'en est légèrement écarté dans un sens, une butée des protubérances sur un bord vertical desdites ouvertures empêchant la rotation dans l'autre sens. 7/ Tube selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de verrouillage positif pour maintenir le plateau dans sa position d'appui en présence de mouvements susceptibles de dégager lesdits reliefs l'un de l'autre. 8/ Tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites ouvertures (208) s'étendent moins loin d'un côté de chaque paroi (4, 6) du tube que de l'autre de manière à permettre le passage des protubérances (212) seulement de ce dernier côté. 9/ Tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit plateau (10) est percé d'ouvertures pour laisser tomber les poussières.