Brevet FR2475784A1 — publié le 19810814

L'invention concerne un dispositif de transfert et de stockage d'assemblage combustibles pour réacteuisnucléaires sur un site o se trouvent plusieurs réacteurs et au moins un bâtiment renfermant des installations communes à ces réacteurs. Pour l'implantation des réacteurs nucléaires, on a actuellement tendance à regrouper plusieurs réacteurs sur un même site, quand les conditions locales le permettent. Cette implantation groupée des réac- teurs nucléaires a principalement pour intérêt de mettre en commun certaines installations pour desservir l'ensemble des réacteurs situés à proximité, ce qui permet de réaliser des économies quant au copt d'in- vestissement et de fonctionnement des centrales nucléaires. En particulier, dans le cas des réacteurs à neutrons rapides, cette conception a paru particulièrement avantageuse. Cependant, jusqu'ici on n'a pas concu de dispositif de transfert et de stockage du combustible nucléaire, qu'il soit neuf ou irradié, permettant de bénéficier au maximum de cette implantation groupée des réacteurs. En effet, jusqu'ici, l'évacuation des assemblages irradiés vers les usines de retraitement et le rechargement du réacteur en assembla- ges neufs ont toujours supposé un ensemble d'opérations de préparation et de conditionnement de l'assemblage effectuées par télémanipulation dansdes cellules blindées attenantes au réacteur nucléaire. De telles cellules blindées ou sont effectuées les principales opérations doivent être prévues pour chaque réacteur dont on effectue l'exploitation. Par exemple, l'évacuation d'un assemblage irradié prélevé dans le coeur du réacteur nucléaire vers une usine de retraitement suppose les opérations suivantes: extraction du réacteur, désactivation dans un barillet de stockage, mise en étui de l'assemblage combustible, fermeture de l'étui, insertion de l'étui dans un chateau de transport, transport du chateau par voie ferrée jusqu'à l'usine de retraitement et transfert de l'étui dans une enceinte de stockage dans l'usine de retraitement, après son extraction du chateau de transport. Dans le cas des réacteurs nucléaires à neutrons rapides, les étuis sont étanches et contiennent du sodium assurant les échanges thermiques entre l'assemblage et l'étui, pour l'évacuation des calories rejetées par l'assemblage vers le milieu extérieur. Les opérations nécessaires pour le transport du combustible irradié sont donc extrêmement nombreuses et extrêmement complexes et nécessitent des installations spéciales associées au réacteur nucléaire. De plus, le fait que le chateau de transport doive emprunter des voies de circulation appartenant au domaine public- nécessite une conception très sure de ce chateau qui en augmente le coût. Le transport des assemblages neufs, leur conditionnement et leur chargement dans le réacteur ne posent pas de problème technique particulier mais supposent néanmoins des installations spéciales asso- ciées à chacun des réacteurs. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de transfert et de stockage d'assemblages combustibles-pour réacteur nuclé- aire sur un site o se trouvent plusieurs réacteurs et au moins un bâti- ment renfermant des installations con=unes à ces réacteurs qui per- mette de simplifier les opérations d'évacuation des assemblages irra- diés et de-rechargement en combustible neuf et de réduire le nombre et la complexité des installations spéciales nécessaires pour la réalisation de ces opérations au niveau de chacun des réacteurs. Dans ce but, le dispositif comporte - des modules de transfert et de stockage des assemblages combustibles comportant une enceinte pouvant contenir plusieurs assemblages montée sur un véhicule de transport, - un ensemble de voies de circulation des modules entre les réacteurs et les installations communes, - des dispositifs de manutention associés à chacun des réacteurs pour faire passer les assemblages irradiés, du réacteur à un module de trans- fert disposé en position de chargement sur une voie desservant le réacteur et inversement pour faire passer les assemblages neufs depuis un module de transfert vers le réacteur, - et au moins un dispositif de- manutention disposé dans le bâtiment des installations communes pour le chargement des modules en assemblages neufs. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisations d'un dispositif de transfert et de stockage suivant l'invention appliqués au cas d'un site o se trouvent regroupés 2 ou 4 réacteurs nucléaires à neutrons rapides. La figure 1 représente dans une vue en plan schématique un dispo- sitif de transport et de stockage d'assemblages suivant l'invention, dans le cas d'un site comportant 4 réacteurs nucléaires à neutrons rapides. La figure 2 représente un second mode de réalisation du dispo- sitif suivant l'invention dans le cas d'un site comportant également 4 réacteurs nucléaires à neutrons rapides. La figure 3 représente dans une vue schématique en plan, un dispositif suivant l'invention appliqué au cas d'un site comportant deux réacteurs nucléaires à neutrons rapides. La figure 4 représente dans une vue en coupe par un plan verti- cal de symétrie, un module de tranfert d'assemblages irradiés utilisa- ble dans l'un des dispositifs représentésschématiquement aux figures 1 - 2 et 3. La figure 5 représente dans une vue en coupe par un plan vertical, la partie du bâtiment des installations communes o se trouvent la capa- cité de stockage et un dispositif de manutention des assemblages irra- diés dans cette capacité de stockage. La figure 6 représente dans une vue en coupe par un plan vertical, le dispositif de manutention des assemblages irradiés depuis la cuve du réacteur jusqu'à un module de transport. Sur la figure 1, on voit une vue en plan d'un site comportant 4 réacteurs nucléaires à neutrons rapides 1, 2, 3 et 4, un bâtiment des installations communes aux 4 réacteurs 5 et un bâtiment des interventions spéciales sur ces réacteurs 6. Un réseau de voies 7 permet de joindre chacun des bâtiments réacteurs renfermant les cuves de ces réacteurs au bâtiment 5 des instal- lations communes. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, chacun des bâtiments réacteurs est relié indépendamment des autres à un réseau de circulation commun vers le bâtiment 5. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les bâti- ments réacteurs 10 et 11 d'une part et 12 et 13 d'autre part sont reliés au bâtiment des installations communes 15 par des réseaux indépendants 14 et 16 respectivement. Dans les deux cas, le bâtiment des installations communes com- porte une partie de stockage et de conditionnement des assemblages neufs 18,une capacité de stockage 19 et un atelier de démantelement des assem- blages des combustibles irradiés 20. Après démantèlement, les aiguilles de combustible irradié sont acheminées vers une usine de retraitement 21. Le réseau de voies de circulation comporte donc au niveau des bâtiments des installations communes, une branche 24 permettant le départ des assemblages neufs et une branche 25 permettant l'arrivée des assemblages irradiés. Le circuit 7 ou chacun des circuits:14 et 16 comporte donc deux branches différentes permettant la circulation des assemblages irradiés ou la circulation des assemblages neufs. Chacun de ces circuits comporte également des embranchements et des voies secondaires permettant le retour des véhicules servant au transfert des assemblages neufs ou irradiés, à vide, vers la zone de chargement des assemblages neufs ou vers le réacteur. Suivant les conditions locales, on pourra choisir la disposition de la figure 1 o les 4 réacteurs sont disposés en parallèle ou la disposition de la figure 2 o les réacteurs sont disposés en ligne et opposés deux à deux. A titre d'exemple, dans le cas d'un site comportant deux réac- teurs on a représenté ces deux réacteurs 30 et 31 sur la figure 3 dispo- sés en ligne et opposés avec un bâtiment des interventions spéciales 36 entre ces deux réacteurs, le bâtiment des installations communes 35 étant relié à chacun des réacteurs par un double réseau de voies de cir- culation 37 comportant des embranchements pour le retour des véhicules de transfert soit au bâtiment 35, soit aux réacteurs 30 et 31. Comme dans le cas des dispositions à 4 réacteurs, le bâtiment des installations communes comporte une zone de stockage et de condi- tionnement des assemblages neufs 38, une zone de stockage des assemblages irradiés 39, une zone de démantèlement des assemblages irradiés 40 qui permet l'envoi du combustible vers une usine de retraitement 41. En se reportant à la figure 4, on voit un module de transfert 44 permettant le transfert des assemblages irradiés sur des voies de cir- culation telles que représentées sur les figures 1, 2 et 3 grace à deux bogies 45 sur lesquels repose un chassis commun 46 portant une cuve 47 remplie de sodium jusqu'à un niveau 48 servant de capacité pouvant conte- nir 6 assemblages combustibles tels que 50. La cuve 47 comporte une double enveloppe 51 dans laquelle se trouve un fluide caloporteur, elle-même contenue dans une enveloppe de protection radiologique 49. Une vanne 52 disposée à la partie supérieure de l'enceinte permet d'isoler l'enceinte de l'atmosphère ou de mettre l'enceinte en communication avec les dispositifs de manutention des assem- blages. A l'intérieur de l'enceinte est disposé un barillet 53 comportant un axe central 54 pour le support d'étuis 56 contenant les assemblages , reposant par leur partie inférieure sur le barillet 53. L'axe du barillet peut être entraîné en rotation par un moteur de commande de ce barillet 55 disposé à la partie supérieure du module du transport 44 et à l'extérieur de l'enceinte 47. De cette façon, lorsque la vanne 52 est ouverte on peut amener successivement chacun des 6 étuis 56 renfermant un assemblage irradié 50 au niveau de la cheminée de sortie 59 du module de transport 44; pour son extraction de ce module. Sur la figure 5, on voit la zone du bâtiment des installations communes comportant la zone de stockage des assemblages irradiés 19 à l'intérieur de laquelle une cuve 60 permet le stockage d'un grand nombre d'assemblages, par exemple le nombre d'assemblages correspondant au renouvellement annuel de 4 tranches disposées sur le site. Cette capacité permet de desservir 4 tranches disposées sur le site telles que représentées sur les figures 1 et 2. La cuve 60 renferme un support 61 qui permet le stockage des des assemblages, l'ensemble étant noyé dans du sodium liquide dont le niveau supérieur 62 a été représenté sur la figure 5. Un organe de manutention 64 permet de déposer ou de prélever les assemblages dans le support 61, ces assemblages pouvant être amenés grace à un treuil 65 dans une zone 66 de la cuve 60, à partir de la zone intermédiaire 67 disposée à un niveau supérieur au niveau de la cuve. La zone 67 communique par l'intermédiaire d'un conduit 68 avec un couloir de circulation 69 dans lequel un module 44 peut venir en posi- tion déterminée de façon que son conduit de sortie 59 vienne dans le prolon- gement du conduit 68. Sur la figure 6, on voit une partie de la cuve 70 du réacteur fermée par une dalle 71 au dessus de laquelle est disposé un sas à bascu- leurs 72 en communication avec une rampe 73 à l'intérieur de laquelle les assemblages combustibles peuvent être entraînés dans un chariot par un treuil 79, pour leur passage de la cuve 70 au sas à basculeurs et inver- sement du sas à basculeurs 72 à la cuve 70. A l'intérieur du sas 72, une platine rotative 74 permetde faire passer les basculeurs 75 de la position 75 a o le basculeur est dans le prolongement de la rampe 73, à la position 75 b o le basculeur est dans le prolongement d'un conduit vertical 76 reliant le sas à basculeurs à la zone 77 de chargement et déchargement du module 44. Pour ce passage de la position 75 a à la position 75 b et inversement, le basculeur 75 subit une rotation autour d'un axe vertical et autour d'un axe horizontal. Le treuil 79 permet de déplacer le chariot contenant les assem- blages dans la rampe 73 et un second treuil 80 permet de déplacer les assemblages dans les basculeurs et le conduit vertical 76. Une vanne 81 permet d'isoler le sas à basculeurs 72 du conduit 76. Une voie de circulation des modules de transfert 44 débouche dans la zone de chargement et déchargement 77, si bien que les modules 44 peuvent être amenés en position de chargement lorsqu'ils arrivent à vide ou en position de déchargement, s'ils arrivent remplis d'assemblages neufs, dans la zone 77. Le passage des assemblages irradiés de la cuve 70 au module 44 peut se faire directement sans passage par une capacité intermédiaire de stockage. On peut garnir un module 44 tel que décrit précédemment avec 6 assemblages irradiés prélevées dans la cuve du réacteur grâce à la rampe 73 et au treuil 79, le barillet dispose dans le module 44 permettant de venir placer dans le prolongement des conduits 59 et 76, successivement, les 6 positions de stockage du combustible dans le module 44. Lorsque le chargement des assemblages irradiés est terminé on ferme les vannes 52 et 81 et l'on sépare les conduits 59 et 76. Le module est alors libre de se déplacer sur sa voie de circulation, pour se rendre, par exemple en position de chargement au niveau de la capaci- té de stockage du bâtiment des installations communes telle que représentée à la figure 5. Les assemblages irradiés peuvent alors être prélevés un par un dans le module 44 et déposés dans la capacité de stockage 60 grace à un treuil 65 et à l'organe de manutention 64. On peut également réaliser le stockage des assemblages irradiés dans les modules de transfert 44 eux- memes. Après un certain temps de stockage de désactivation, les assem- blages sont amenés dans l'atelier de démantèlement 40 o le démontage des aiguilles combustibles contenues dans les assemblages est effectué. On place alors ces aiguilles combustibles dans des étuis étanches remplis de gaz pour leur expédition vers l'usine de retraitement. On évite ainsi le transport d'assemblages complets et non démantelés à l'intérieur d'étuis de grandes dimensions eux-mêmes disposés à l'intérieur de chateaux de transport extrêmement lourds. De préférence, l'usine de retraitement pourra être implantée sur le site lui-même ou sur un site voisin relié au premier site o se trouvent les réacteurs par des voies de circulation non accessi- bles au public. Le chargement des modules de stockage et de transfert avec des combustibles neufs est effectué au niveau de la zone des assembla- ges neufs du bâtiment des installations communes, grace à des disposi- tifs de chargement semblablesà ceux qui ont été décrits pour le con- bustible irradié. On peut utiliser les mêmes modules de transfert pour les assemblages neufs et pour les assemblages irradiés. Ces modules de transfert devront comporter un dispositif de chauffage auxiliaire pour maintenir le sodium contenu dans l'enceinte du module à l'état liquide. Le chargement des assemblages combustibles neufs dans le réac- teur nucléaire se fait par le dispositif utilisé pour le déchargement des assemblages irradiés. On voit que les principaux avantages du dispositif suivant l'invention sont de mettre en commun des installations relatives à la manutention du combustible irradié et du combustible neuf pour un ensem- ble de réacteurs, par exemple 2 ou 4 réacteurs. En particulier, la capa- cité de stockage commune à l'ensemble des réacteurs peut-être une source d'économies dans la conception des réacteurs. Mais l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que les modules de transport peuvent avoir une capa- cité supérieure à celle des modules décrits qui contenaient 6 assemblages. Ces modules peuvent être utilisés sans protection radiologique si le réseau des voies de communication passe à l'intérieur de tunnels isolant ces voies du milieu extérieur. Au lieu d'un barillet tournant, l'enceinte des modules de transfert peut contenir un support fixe pourles assemblages. Dans ce cas la paroi supérieure de l'enceinte peut comporter un ensemble d'ouver- tures obturables, à la verticale de chacune des positions occupées par les assemblages sur le support fixe. Dans ce cas, on réalisera un déplacement relatif entre les moyens de préhension des assemblages et le module, aux postes de chargement ou de déchargement des modules. La capacité de stockage prévue dans le bâtiment des installations communes n'est pas indispensable, si le nombre et la capacité des modules de transfert 44 sont suffisants pour que le stockage puisse être effectué dans les modules eux-mêmes. A la sortie du réacteur, les assemblages irradiés peuvent être chargés immédiatemnent dans les modules ou au contraire déposés dans une capacité de stockage placée au voisinage de la cuve du réacteur, pour leur désactivation. Enfin, le dispositif suivant l'invention peut être utilisé pour le stockage et le transport d'assemblages de réacteurs nucléaires qui ne sont pas des réacteurs à neutrons rapides. Ce dispositif est applicable toutes les fois o des réacteurs sont regroupés sur un même site et associés à des installations communes. 9 2475784 REVENDICATIONS 1. Dispositif de transfert et de stockage d'assemblages combustibles pour réacteurs nucléaires sur un site o se trouvent au moins deux réacteurs et au moins un bâtiment renfermant des installations communes à ces deux réacteurs caractérisé par le fait qu'ils comportent: - des modules de transfert et de stockage des assemblages combustibles comportant une enceinte pouvant contenir plusieurs assemblages portée par un véhicule de transport, - un ensemble de voies de circulation des modules entre les réacteurs et les installations communes, - des disiwitifs de manutention associés à chacun des réacteurs pour faire passer les assemblages irradiés du réacteur à un module de trans- fert disposé en position de chargement sur une voie desservant le réacteur et inversement pour faire passer les assemblages neufs depuis un module de tranfert vers le réacteur, - et au moins un dispositif de manutention disposé dans le bâtiment des installations communes pour le chargement des modules en assemblages neufs. 2. Dispositif de transfert et de stockage suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte en outre: - au moins une capacité de stockage disposée dans le bâtiment des ins- tallations communes, - et au moins un dispositif de manutention associé à la capacité de sto- ckage, pour le passage des assemblages d'un module en position détermi- née sur une voie de circulation desservant le bâtiment des installations communes, à la capacité de stockage. 3. Dispositif de transfert et de stockage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que les modules de transfert et de stockage comportent, à l'intérieur de l'enceinte contenant les assemblages, un barillet tournant autour d'un axe vertical pour amener successivement en position de chargement ou de déchargement chacune des zones réservées aux assemblages dans l'enceinte. 4. Dispositif de transfert et de stockage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que les modules de transfert et de stockage comportent à l'intérieur de l'enceinte, un support fixe pour les assemblages et des ouvertures dans la paroi supérieure de l'enceinte, à la verticale de chacune des positions occupées par les assemblages sur le support. 5. Dispositif de transfert et de stockage suivant l'une quelcon- que des revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé par le fait que les enceintes des modules de transfert et de stockage contiennent au moins 6 assemblages.