Brevet FR2474230A1 — publié le 19810724

La présente invention concerne principalement une installation destinée à l'examen de corps radioactifs, le terme examen" s'entendant ci-après pour inclure des essais aussi bien destructifs que non destructifs, avec toutes les opérations que ces termes englobent. Un exemple d'un but auquel l'installation peut être appliquée est un examen métallurgique, par exemple par ultrasons, par radiographie ou par d'autres dispositifs d'essais non des- tructifs. Un autre exemple est la mensuration par des disposi- tifs connus afin d'identifier des variations de forme, de di- mensions ou de poids. Les corps radioactifs précités peuvent être des objets qui ont été soumis à un rayonnement de neutrons ou à un autre rayonnement, comme des éléments combustibles d'un réacteur nucléaire après leur sortie de ce réacteur. Les instal- lations actuellement existantes pour l'examen de corps radio- actifs impliquent de grandes enceintes blindées, appelées "cellules ou enceintes étanches" en pratique, dans lesquelles diverses techniques d'examen sont mises en oeuvre à des postes successifs avec télécommande. Cela implique la mise en place et le fonctionnement d'un mécanisme extrêmement compliqué, non seulement pour l'examen, mais aussi pour le transport des corps entre les postes d'examen. Assurer au personnel et aux opérateurs une protection totale et maintenir un système de ventilation efficace avec 100% de protection soulève des problè- mes supplémentaires qui font de la mise en place et du fonction- nement de telles enceintes une entreprise très onéreuse. Il est souhaitable de maintenir l'intérieur des enceintes à une pres- sion inférieure à la pression ambiante afin de garantir que si une fuite se produit; elle aura lieu vers l'intérieur et non vers l'extérieur, et des filtres extrêmement efficaces peuvent être incorporés au système de ventilation (qui incorpore le sys- tème de régulation de la pression) pour tenir compte de la radioactivité véhiculée par l'air. Un objet de la présente invention consiste à proposer une installation qui, non seulement est considérablement moins onéreuse que les installations existantes, mais qui assure aussi une simplification considérable du fonctionnement et simplifie les problèmes qu'implique l'obtention d'une protection totale. Selon l'invention, une installation pour l'examen de corps radioactifs comprend un chariot mobile permettant de déplacer un ou plusieurs corps radioactifs, un passage blindé formant un trajet de déplacement du chariot et présentant des dimensions, en coupe transversale, qui ne sont pas très supérieures aux dimensions correspondantes du chariot et du dispositif destiné à déplacer celui-ci le long du passage entre plusieurs postes d'examen auxquels un équipement d'examen duou des corpsgest situé à l'extérieur du blindage. De tels postes comprennent avantageusement plusieurs saillies tubulaires latérales espacées qui communiquent avec l'inté- rieur du passage. Le passage peut être constitué de plusieurs unités tubulaires disposées bout à bout et reliées par des disposi- tifs d'étanchéité. De telles unités peuvent comprendre une partie du blindage total dont le passage est équipé. Il peut y avoir des dispositifs pour changer et remplacer des unités dans des conditions assurant la protection et l'étan- chéité. Lesdits postes comportent un équipement qui peut fonctionner à la main de façon à tirer profit de l'expérience des opérateurs ou qui peut fonctionner automatiquement, par exemple à l'aide d'un programme d'ordinateur. Cet équipement comporte ses moteurs ou dispositifs de commande à l'extérieur du passage blindé, ce qui permet d'effectuer facilement les opérations d'entretien, de réparation et de remplacement. Le passage blindé peut être linéaire (droit ou éventuellement incurvé), avec des dispositifs permettant d'inverser le mouvement du chariot pour le faire revenir à une position de départ, ou bien il peut impliquer un système parallèle avec ou sans aiguillage aux extrémités, ou bien il peut être sans fin, ce qui permet de limiter le mouvement du chariot à une seule direction. Lorsque le passage est linéaire et simple, il peut exister à une extrémité du trajet du chariot une position de stockage des corps examinés, cette position permettant l'enlèvement périodique des corps radio- actifs stockés et leur déplacement vers une installation de stockage plus permanent. Il existe un certain nombre de variantes pour la façon dont le mouvement de ce chariot peut s'effectuer. Le chariot peut glisser ou rouler dans le passage, ou bien il peut être suspendu ou mis en lévitation par de l'air, par du liquide ou par une force magnétique (de répulsion ou d'attraction). Il peut être déplacé longitudinalement par un moteur linéaire, ou par une répulsion et une attraction magnétiques fonctionnant successivement, ou bien il peut être relié de façon amovible à un convoyeur mobile ou il peut être tiré par une corde ou un câble s'enroulant sur un tambour. Les deux derniers moyens cités soulèvent des difficultés d'étanchéité aux extrémités du passage lorsque celui-ci est linéaire et lorsqu'il est sans fin, quand l'organe d'entraînement du convoyeur ou le tambour pénètre dans le passage. On préfère donc des moyens pouvant être télécommandés et qui n'obligent pas à opérer des brèches dans le passage blindé. L'installation peut comporter des moyens pouvant être télécommandés et qui sont destinés à déplacer le ou les corps radioactifs par rapport au chariot, par exemple à le faire tourner autour de son grand axe. De ters moyens ou dispositifs peuvent fonctionner électriquement et être commandés par un signal à haute fréquence ou d'une autre fréquence, engendré à l'extérieur du passage blindé. Quelques exemples non limitatifs de réalisation de l'invention seront maintenant décrits enregard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation d'une partie d'une installation destinée à l'examen de corps radioactifs; la figure 2 est une vue en plan de l'installation de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective d'une des unités constituant l'installation représentée sur la fi- gure 1; la figure 4 est une vue en perspective d'un cha- riot utilisé dans l'installation représentée sur les figures 1 à 3; la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de support d'un corps radioactif, ce dispositif coopérant avec le chariot représenté sur la figure 4;- les figures 6 et 7 sont des vues fragmentaires agran- dies montrant des dispositifs d'étanchéité entre des unités de l'installation, comme celle représentée sur la figure 3; la figure 8 est une vue en bout agrandie d'une autre forme de réalisation d'une installation pour l'examen de corps radioactifs; la figure 9 est une vue semblable à la figure 8 et qui illustre une autre forme encore de réalisation; et les figures 10 et 11 sont des vues en plan d'autres formes encore de réalisation. En se référant tout d'abord aux figures 1 à 7, on voit qu'une installation pour l'examen de corps radioactifs comprend un certain nombre d'unités de travail 1 disposées bout à bout avec un certain nombre d'unités d:e service 2, avec présence de joints d'étanchéité entre les unités I et 2. Chaque unité de travail 1 comprend un tube 3 à section cir- culaire entouré d'un cylindre épais 4-de matériau de blindage, par exemple du plomb. Un collier 5, également en un matériau de blindage, recouvre chaque joint entre des unités 1 et 2. Chaque unité de service 2 comprend un tube 6 ayant le même diamètre interne que le.tube 3 et qui est entouré d'un blin- dage cylindrique 7. Une valve d'isolement (non représentée), actionnée par un volant externe 8 de commande, est installée-- dans le tube 6. Dans une variante non représentée, la valve peut être télécommandée par un servo-mécanisme qui n'implique aucune pénétration dans le tube 6, ce qui contribue-au main- tien de l'intégrité du blindage et de la protection externe. Chaque unité de service 2 comporte un-support 9 assurant le montage de l'installation sur un sol 10. En outre, l'unité 2 donne accès aux services essentiels, comme un système de ventilation et d'extraction et des conducteurs électriques ou d'autres conducteurs ou canalisations pour l'équipement destiné à déplacer les corps radioactifs le long des unités 1 et 2 qui seront, décrites ci-après. Des exemples de tels services sont schématiquement illustrés en Il et 12 sur la figure 2. Une unité de travail 1 typique comporte un tube latéral 13 de raccordement constituant un poste 14 de travail logeant l'équipement destiné à inspecter ou à effectuer des opérations sur les corps radioactifs. Un tel équipement est schématiquement illustré en 15 sur les figures 1 et 2. Des exemples d'un tel équipement convenant pour des opérations sur un corps radioactif et l'examen de celui-ci, comme une aiguille irradiée de combustible de réacteur rapide sont un équipement de mensuration pour l'examen dimensionnel, des dispositifs mécaniques ou à laser pour enlever la gaine et/ou découper le combustible et la gaine en des échantillons, et divers genres d'équipements d'inspection pour effectuer par exemple une exploration par ultrasons, une analyse par spectroscopie aux rayons gamma, etc. Les corps radioactifs, dont un exemple est le corps cylindrique 16 représenté sur la figure 5, sont présentés successivement aux postes 14. A chaque extrémité de ces corps est monté un raccord d'extrémité 17 dont les ergots radiaux 18 sont destinés à s'engager dans des encoches à baïonnette 18' correspondantes à l'intérieur d'un chariot tubulaire 19 présentant des fenêtres périphériques 20 permettant à l'équi- pement 15 des postes 14 de travail d'accéder au corps 16. Chaque chariot 19 comporte des patins 21 externes espacés autour de ses régions extrêmes pleines, et les chariots 19 équipés des patins 21 se déplacent avec un ajustement glissant dans les tubes 3 et 6 des unités de travail et des unités de service, respectivement. Le-chariot 19 comportant le corps 16 et ses raccords d'extrémité 17 est déplacé entre des postes par n'importe quel moyen commode. Par exemple, chaque poste de travail 1 peut présenter des saillies laté- rales 23 (voir figure 3) disposées de manière à présenter le même écartement le long de l'installation comprenant des unités alternées 1 et 2 (voir figure 1). Chaque saillie 23 loge un bobinage de moteur synchrone à réluctance et les bobinages sont successivement alimentés de façon à provoquer le déplacement du chariot 19 et de son contenu entre des postes de travail 14. Dans d'autres formes de réalisation non représentées, on peut faire appel à d'autres moyens électromagnétiques, o.u à un convoyeur ou système à câble, pour déplacer le chariot 19. Au lieu des patins 21, le chariot peut être supporté par la pression d'un gaz ou par un liquide en vue d'un mouvement longitudinal le long des tubes 3 et 6 et à l'intérieur de ceux-ci, ou bien l'on peut faire appel à un support magnétique ou électromagnétique. Voici des dimensions nominales typiques pour une. unité de travail 1: 0,60 m pour le diamètre externe du blin- dage 4; 0,lQ m pour le diamètre interne du tube 3, 1,5 m pour la longueur de l'unité 1. On envisage la possibilité d'enlever de sa position une unité de travail 1 pour la réparer ou la décontaminer, et de la remplacer par une unité 1 de réserve. Dans ce but, il existe entre les unités 1 et 2 des dispositifs convenables d'étanchéité qui sont représentés sur les figures 6 et 7. Un tel dispositif 24 d'étanchéité comprend deux garnitures circu- laires d'étanchéité 25,26 dont les faces circulaires respec- tives 27,28 sont entièrement en contact; une garniture 25 est fixée par une nervure annulaire 29 à une unité de service 2 et l'autre garniture 26 est fixée par une nervure annulaire 30 à une unité' de travail 1. Chaque garniture 25,26 présente un compartiment annulaire 31,32, respectivement, dans lequel peut pénétrer une lame 33,34, respectivement, les lames ser- vant à dégager les extrémités des tubes 3,6 des unités res- pectives de travail 1 et de. service 2 (voir figure 7) lors- qu'on désire séparer ces unités pour remplacer une unité de travail 1. Les lames 33,34 peuvent être rétractées afin de libérer les alésages des tubes 3,6 lorsque l'unité de rem- placement est en position correcte. La valve blindée d'iso- lement sera également actionnée par le volant de -commande 8 lorsqu'on effectue un changement d'unité. Il sera également nécessaire de mettre en place un moyen supplémentaire de blindage de protection (non représenté) convenant pour cons- tituer une couverture temporaire de protection contre l'activité au niveau des joints correspondants pendant que l'on effectue l'enlèvement et le remplacement d'une unité de travail 1. On comprendra que plusieurs unités de travail 1 et de service 2 sont assemblées bout à bout de la façon alternée représentée sur les figures 1 et 2 afin de constituer une installation de configuration linéaire. Un élément d'extré- mite de l'assemblage est destiné à l'introduction d'un corps radioactif 16 et de ses raccords d'extrémité 17 de support dans un chariot vide 19 à un poste d'alimentation. L'instal- lation comporte en cet endroit des moyens convenables (non représentés) de blindage de l'installation et de protec- tion de l'environnement. A l'autre extrémité de l'installa- tion, celle-ci comporte des moyens permettant d'enlever un corps 16 et les raccords 17 d'un chariot 19 pour les faire passer dans une unité de stockage continu ou dans un con- teneur de transport convenable en vue de les jeter comme des déchets. Les raccords 17 peuvent être en une matière plastique et peuvent être considérés comme à jeter après une utilisa- tion. Le chariot vide 19 peut être renvoyé au poste d'alimen- tation, soit le long des tubes 3 et 6 par inversion du sys- tème d'entraînement, soit par enlèvement de ce chariot de l'installation et son placement dans un conteneur convenable- ment blindé destiné à revenir par l'extérieur au poste d'alimentation. On peut envisager d'autres formes d'installation mettant encore en oeuvre la présente invention. Par exemple, quelques unes, ou la totalité, des unités de travail et de service peuvent être incurvées et disposées selon une configu- ration sans fin, circulaire ou ovale, ou selon n'imoorte quelle autre configuration convenable. Des postes d'alimentation et d'enlèvement peuvent alors être adjacents. Dans une autre forme de réalisation, l'installation peut consister en deux ensembles parallèles de configuration linéaire comportant à leurs extrémités des dispositifs ou des bretelles de passage de l'un à l'autre, un tronçon linéaire servant à l'examen des corps radioactifs 16 et pour les opérations effectuées sur ces corps, et l'autre tronçon servant tout simplement à faire revenir les chariots 19 au poste d'alimentation. Cette forme de réalisation petmet d'envisager l'utilisation simultanée de plusieurs chariots 19. Ainsi, les postes 14 de travail peuvent très bien traiter/de manière continue ou séquentielle, des corps 16 présentés successivement. 247423o On va maintenant décrire brièvement d'autres formes encore de réalisation de détails mettant encore en oeuvre l'invention. La figure 8 montre une vue en bout agrandie d'un dispositif destiné à supporter un chariot. 40 hémi-cylindrique de support dans un tube 3 (ou 6), ce dernier étant semblable à ceux représentés sur les figures 1 à 7. Le chariot 40est destiné à porter un ou des corps radioactifs-16 (il peut- s'agir d'une aiguille de combustible irradié de réacteur nucléaire) dans un évidement 41 de sa surface diamétrale. Le chariot 40 comporte également plusieurs barres 42 en. un métal- paramagnétique, s'étendant longitudinalement et également espacée autour de la partie incurvée. voisine 'de la surface de ce chariot. Le tube 3 (ou 6) comporte au moins trois admissions 43 d'air ou d'un autre gaz, également espacées autour de la partie du tube se trouvant en face de la partie incurvée du chariot 40-. -De l'air ou un autre gaz est intro- duit constamment pour provoquer la suspension ou lévitation du chariot 40, et l'installation comporte des bobinages: - électromagnétiques 44 semblables. à ceux des saillies 23: de la forme antérieurement décrite de réalisation pour - déplacer le chariot 40 le long des tubes 3,6. - La figure 9 montre, dans un tube 3 (ou 6), un-type semblable de chariot 40 mais qui comporte, au lieu de barres 42, des bobinages 45 de propulsion incorporés avec prise de. courant par des contacts glissants (non représentés). L'ins- tallation comporte des barres conductrices 46 pour assurer_ un entraînement du type moteur linéaire. Un aimant 47, situé dans la partie la plus basse du chariot-40, se trouve en face d'un bobinage électromagnétique 48 au bas du tube 3 (ou 6) afin de réaliser la lévitation du chariot 40 par répulsion magnétique. La figure- 10 montre un chariot 50' du type à-plate- forme comportant un étrier 51 pour un corps radioactif 16. Le chariot 50 est maintenu en suspension oar un dispositif magnétique ou électromagnétique ou par la pres- sion d'un gaz en une région centrale et par des, moteurs liné- aires espacés 53, 54 avec rétroaction pour corriger une inclinaison de la plate-forme. La figure 11 est semblable à 9 2474230 la figure 10, mais l'installation comporte un canal 55 de liquide et un élément flottant 56 en forme de "barge"et sur lequel le chariot 50 à plate-forme est monté, l'entraîne- ment étant réalisé par des moteurs linéaires 53,54. Cette forme de réalisation présente aussi deux goujons 57 destinés à arrêter le chariot 50 en face d'un poste de travail 14. Ces goujons 57 peuvent se rétracter pour libérer le chariot et lui permettre de se déplacer vers le poste de travail suivant. Le principal avantage offert par la présente inven- tion est le maintien à une valeur aussi faible que possible du "volume actif" inhérent au système, ce volume étant infé- rieur de nombreuses fois au volume d-'une installation équiva- lente impliquant des enceintes blindées. On diminue ainsi dans une large mesure les problèmes associés aux grands volumes d'atmosphère ou de composants actifs contaminés. En outre, la grande diminution d'échelle réduit grandement les problèmes liés à la réparation et à l'entretien. De même, la dimension relativement faible de l'installation simplifie les problèmes de télécommande de l'équipement et du transport, et l'on peut s'arranger de manière que des opérateurs humains niaient pas besoin de travailler très près de cette installa- tion formée d'unités tubulaires blindées et modulaires. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven- ' tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'installation pour l'examen de corps radiocacitfs décrite et représentée. REVENDICATIONS 1. Installation pour l'examen de corps radioactifs, comprenant un chariot mobile destiné à supporter au moins un corps radioactif, un passage blindé formant un trajet de déplacement de ce chariot, un dispositif pour déplacer le chariot le long du passage, cette installation étant caracté- risée en ce que les dimensions transversales du passage ou tube (3,6) ne sont pas beaucoup plus grandes que les dimensions correspondantes du chariot (19) et en ce que plusieurs postes (14) d'examen, comportant un équipement (15) pour l'examen du ou des corps radioactifs, sont disposés le long et à l'extérieur du passage blindé (3). 2. Installation pour l'examen de corps radioactifs selon la revendication 1, caractérisée en ce que le passage comprend plusieurs unités tubulaires (1,2) blindées, disposées bout à bout et reliées par des dispositifs (24) intercalaires d'étanchéité. 3. Installation pour l'examen de corps radioactifs selon la revendication 2, caractérisée en ce que les unités comprennent des unités ou postes alternés d'examen (1) et de service (2) et des dispositifs permettant l'enlèvement et le remplacement sélectif d'unités individuelles.