Brevet FR2484684A1 — publié le 19811218

L'invention concerne la manutention des éléments combustibles d'un réacteur nucléaire. On utilise depuis longtemps, pour une telle manutention des grap- pins à doigts articulés. A titre d'exemple, on pourra se reporter au bre- vet français nO 1.528.762. Il arrive parfois que l'on se trouve dans l'impossibilité de ma- noeuvrer le grappin. Cette impossibilité peut provenir de causes diverses défaillance électrique ou mécanique du système de commande des doigts arti- culés, coincement des doigts, objets parasites empêchant le mouvement des doigts, etc.... Quelle que soit la cause de l'impossibilité de manoeuvre des doigts articulés du grappin, il est nécessaire d'agir rapidement pour dé- arrêter gager l'élément combustible du grappin afin de ne pas/trop longtemps le ré- acteur nucléaire. Cette tâche est d'autant plus difficile que l'on doit agir à distance et que le grappin se trouve sous eau. On connaît des dispositifs de manutention d'éléments combustibles utilisant un grappin à doigts articulés, qui ont un système intégré de dé- pannage permettant en secours d'agir sur le verrouillage du grappin. Toute- fois ces dispositifs sont des machines de manutention assez complexes o le système de dépannage s'intègre à un mât et à une ossature rigide (on pourra par exemple se reporter à la demande de brevet français nO 7612545 du 28 Avril 1976 au nom de la Demanderesse). En outre ces systèmes ne constituent qu'un secours de la commande de verrouillage et n'interviennent pas direc- tement sur les doigts du grappin. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif de dépannage de grappins à doigts articulés dont la structure soit simple et qui agisse directement sur les doigts, On pourra agir ainsi rapidement et sous eau de façon très efficace en libèrant immédiatement l'élément combus- tible maintenu par les doigts du grappin. L'invention s'applique au dégagement d'une pièce maintenue dans les doigts d'un grappin comportant au moins deux doigts articulés et, plus particulièrement, au dégagement d'un élément combustible de réacteur nuclé- aire des doigts d'un grappin destiné à la manutention de celui-ci dans le réacteur, et sous une protection constituée par une lance d'eau. Selon l'invention, le dispositif est destiné à être placé sur l'embout d'une alvéole de dépose ou de reprise d'élément combustible. Ce dispositif comporte: - des moyens d'ajustement des positions relatives dudit dispositif et de l'ensemble grappin-élément combustible et de maintien de ces positions, - des moyens de désolidarisation des doigts du grappin du corps du grappin - des moyens de basculement des doigts du grappin permettant aux doigts de lâcher leur prise sur l'élément combustible. Dans un mode préfèré de l'invention, lesdits moyens d'ajustement sont constitués: - d'une plaque de base permettant le centrage du dispositifsur l'embout de l'alvéole, - portés par cette plaque de base, au moins deux moyens de guidage verticaux constitués chacun d'une colonne de guidage sur laquelle est monté un ressort et supportant une deuxième plaque, parallèle à la plaque de base, - portés par la seconde plaque, au moins deux vérins actionnant des taquets destinés à venir s'appliquer sur une face de référence du grappin et assurer le maintien des positions relatives du dispositif de dégagement et du grap- pin. Toujours dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de désolidarisation des doigts du grappin du corps du grappin sont constitués d'au moins deux vérins placés chacun dans le prolongement de l'axe d'articulation de l'un des doigts et munis chacun d'un poussoir qui chasse l'axe du doigt en cisaillant les goupilles de retenue de cet axe. Quant aux moyens de basculement des doigts du grappin, ils sont de préférence constitués par au moins deux vérins, chacun des vérins étant per- et pendiculaire à l'un des doigts/étant équipé d'une patte de retenue et de pous- sée de ce doigt. L'invention concerne aussi un procédé de dégagement d'un élément combustible de réacteur nucléaire d'un grappin à au moins deux doigts arti- culés. Ce procédé utilise le dispositif que l'on vient de décrire. Selon ce procédé, on place sous eau, à l'aide d'un pont de manutention utilisé de fagon usuelle dans les réacteurs nucléaires, un dispositif selon l'inven- tion sur l'embout d'une alvéole de dépose ou de reprise d'éléments combus- tibles; on introduit dans l'alvéole l'élément combustible que l'on veut dé- gager du grappin; on ajuste les positions relatives du dispositif de déga- gement et du grappin; on chasse successivement les axes de chacun des doigts tout en retenant simultanément ceux-ci à l'aide des pattes de retenue; on fait basculer chacun des doigts au moyen desdites pattes afin de libérer lté- lément combustible et l'on remonte le grappin. Afin d'être mieux comprisê l'invention va maintenant être dé- crite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation parti- culier donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. La figure 1 représente une vue de dessus du dispositif de déga- gement selon l'invention. La figure 2 représente une coupe suivant Il-Il de la figure i. La figure 3 représente un détail de la figure 2, montrant, à une plus grande échelle, un doigt du grappin avec un vérin d'actionnement d'un taquet qui vient s'appliquer sur une face de référence du grappin. Les figures 4, 5 et 6 représentent des détails d'une coupe suivant IIIIII de la figure 1. Plus précisément, ces figures montrent les vérins de basculement des doigts. La figure 4 représente le doigt avant que son axe ait été chassé, la patte de retenue du vérin étant en course intermédiaire, prête à retenir le doigt. La figure 5 représente le doigt, immédiatement après que son axe ait été chassé, la patte de retenue maintenant le doigt. La figure 6 représente la patte de retenue en course totale, après que celle-ci ait poussé le doigt de façon à le faire basculer et à libérer l'élément combustible de la prise du doigt. On se reportera tout d'abord aux figures 1 et 2. Le dispositif de dégagement de l'élément combustible d'un grap- pin à doigts articulés selon l'invention comporte une plaque de base 1 sus- ceptible de s'adapter sur le c8ne femelle d'une alvéole 2 de dépose ou de reprise d'éléments combustibles. La plaque de base 1 remplit ainsi la fonc- tion de centrage du dispositif. La plaque de base l porte quatre guidages verticaux comportant chacun une colonne de guidage 3 sur laquelle est monté un ressort 4. Ces colonnes de guidage supportent une deuxième plaque 5, parallèle à la plaque de base 1. La deuxième plaque. 5 supporte un cornet de guidage 6 prévu pour l'introduction de l'ensemble élément combustible-grappin; elle porte aussi douze vérins équipés de poussoirs et d'embouts spécialisés qui seront dé- crits ci-dessous. La plaque 5 supporte également des anneaux de manutention 7, les supports d'arrivée pneumatique et hydraulique pour les vérins (non représentés), les divers supports de vérins et repères témoins de dépla- cement des vérins. Le dispositif comporte trois séries de quatre vérins, chacun des quatre vérins étant prévu pour l'un des quatre doigts. Les quatre vérins 8 actionnent des taquets 9 qui, lorsqu'ils sont sortis, viennent s'appuyer entre une face de référence 10 du grappin et le rebord Il de l'embout su- périeur de l'élément combustible 12. On pourra se reporter à la figure 3 qui représente en détail un vérin 8 dont le taquet 9 est sorti. Sur cette figure, on a représenté le corps 13 du grappin sur lequel sont articulés les doigts 14 au moyen d'axes d'articulation 15 retenus par des goupilles d'arrêt 16. Les doigts 4 sont eiprise avec un-élément combustible 12 dont le rebord supérieur a été dé- signé par 11. Le taquet 9 du vérin 8 est venu se placer sous une face de référence du grappin que l'on a désignée par le repère 10 au-dessus du bord 11 supérieur de l'embout combustible. Une fois que le taquet 9 est placé sous la face de référence 10 et au-dessus du rebord 11, la position de la plaque 5 est déterminée, par l'accostage au-dessus du taquet 9 et de la face de référence 10 du grappin. Ainsi les vérins destinés à chasser les axes des doigts sont placés exactement dans le prolongement de ces axes et sont prêts à agir. Comme les-vérins 8 n'ont pas d'effort à fournir, des vé- rins pneumatiques sont suffisants. Une deuxième série de vérins 17 équipés chacun d'une patte de retenue 18 constitue le moyen de basculement de doigts du grappin et déter- mine la cinématique dtescamotage des doigts lorsque ceux-ci sont libérés de leur axe de pivotement. Ces vérins ayant à fournir un effort supérieur à l'effort fourni par les vérins 8, seront de préférence des vérins hydrau- liques. Des repères témoins des déplacements des vérins 17 sont désignés par 19 (figure 1). Avant d'étudier plus en détail la cinématique d'escamotage des doigts au moyen des vérins 17, il est nécessaire de parler de la troiseème série de vérins 20, hydrauliques également, qui sont équipés de poussoirs 21 destinés à cisailler les goupilles de retenue 16 des axes 15 des doigts 14 et à chasser les axes 15. Sur la figure 1, deux des poussoirs 21 ont été représentés en action, les axes 15 étant chassés et prêts à tomber dans leurs goulottes de réception respectives 22. Les deux autres poussoirs 21 sont encore en position de repos. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être lécrit. Dans le cas o un grappin est en panne, c'est-à-dire quand on ne peut pas désaccoupler l'élément combustible du grappin assurant sa préhen- sion par les moyens usuels prévus à-cet effet, on utilise le dispositif se- lon l'invention. Tout d'abord, on choisit sous eau une alvéole de dépose ou de reprise d'élément combustible; cette alvéole peut être quelconque. Au fond de cette alvéole on place une cale d'épaisseur au moyen d'un outil manuel (en vue de cette manipulation, la cale d'épaisseur a une géométrie identique à celle d'un embout supérieur de l'élément combustible). La fonc- tion de cette cale est de réhausser le niveau de pose de l'assemblage de l'élément combustible de manière que l'embout supérieur de celui-ci dépasse suffisamment de l'alvéole pour être accessible. On connaît toujours la lon- gueur approximative de l'élément combustible concerné; on choisira donc une cale correspondant à cette longueur. On place sous eauensuite,à l'aide d'un outil de manutention u- suelle dispositif selon l'invention sur l'embout de l'alvéole; plus exac- tement on centre la plaque de base 1 sur cet embout 2. On introduit ensuite dans l'alvéole l'élément combustible qui est tenu par le grappin. On procède alors à l'ajustement des positions relatives du disposi- tif de dégagement selon l'invention et de l'ensemble élément combustible- grappin. Cet ajustement est effectué au moyen des vérins 8 comme cela a été expliqué plus haut. La deuxième plaque 5, support des vérins, prend lors de la descente du grappin la position qu'elle gardera pendant tout le dépanna- ge du grappin. On actionne alors les vérins 17 afin que les pattes de retenue 18 remplissent la fonction de maintien des doigts du grappin: ceci est repré- senté à la figure 4 (on remarquera que les doigts 14 sont munis chacun d'une encoche permettant le passage de la patte 18). On est alors prêt à actionner les vérins 20 de manière à chasser les axes 15 des doigts 14 en cisaillant les goupilles 16 de retenue. On ac- tionne les vérins 20 deux par deux symétriquement par rapport au centre du grappin. Les axes 15 sont récupérés dans des goulottes 22 appropriées (voir figure 1). En se reportant à la figure 5 on voit la position d'un vérin 17 après que l'axe 15 du doigt ait été chassé. La patte de retenue 18 maintient le doigt 14 dans sa position initiale. On actionne alors les vérins 17 de manière que la patte 18 joue un r8le de patte de poussée faisant basculer le doigt 14 jusqu'à dégagement de sa position de prise sous le rebord Il de l'embout supérieur de l'élé- ment combustible 12 (voir figure 6). On peut alors lever légèrement le grappin de façon que les doigts arrivent au-dessus de leur plan de prise puis rétracter les vérins 17 avant de dégager les taquets 9 et remonter entièrement le grappin. Main- tenant que l'élément combustible a été libéré du grappin on peut réparer celui-ci plus facilement et en y consacrant un temps aussi long qu'il est nécessaire. On peut ensuite aller rechercher l'élément combustible qui est resté dans l'alvéole au moyen d'un grappin neuf. Le présent dispositif ainsi que le procédé d'utilisation de ce dispositif comportent l'avantage très important de pouvoir dépanner très rapidement et à distance-sous eau.un grappin en prise avec un élément com- bustible. Il présente en outre l'avantage d'être très simple et de pou- voir utiliser les installations déjà existantes pour sa mise en place et le fonctionnement des vérins. En effet, l'alimentation pneumatique ou hydraulique des vérins est très emple à réaliser car il existe déjà dans le bâtiment du réacteur une armoire de distribution pneumatique pour la manutention courante des éléments combustibles et une-centrale hydraulique utilisée pour le cisail- lement des échantillons d'irradiation. Le dispositif selon l'invention ne nécessite donc aucun équipement autre que ceux qui existent déjà dans le réacteur. Bien entendu l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple mais elle comporte éga- lement tous les modes de réalisation qui n'en différeraient que par des dé- tails ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi l'invention s'applique à des grappins comprenant un nombre de doigts qui peut être différent de quatre. Il suffit de prévoir pour cha- que doigt les trois vérins nécessaires. Le dispositif et le procédé selon l'invention sont utilises plus particulièrement dans un réacteur nucléaire mais on pourrait imaginer l'uti- lisation d'un tel dispositif et d'un tel procédé dans d'autres domaines, en modifiant éventuellement certains détails. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de dégagement sous eau d'un élément combustible de réacteur nucléaire d'un grappin à au moins deux doigts articulés, caractérisé par le fait qu'il est destiné- à Pre placé sur l'embout d'une alvéole de dépose d'éléments combustibles et comporte: - des moyens d'ajustement des positions relatives dudit dispositif et de l'ensemble grappin-élément combustible et de maintien de ces positions, - des moyens de désolidarisation des doigts du grappin du corps du grappin, - des moyens de basculement des doigts du grappin permettant aux doigts de lâcher leur prise sur l'élément combustible. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens dtajustement sont constitués - d'une plaque de base permettant le centrage du dispositif sur l'embout de l'alvéole, - portés par cette plaque de base, au moins deux moyens de guidage verticaux constitués chacun d'une colonne de guidage sur laquelle est monté un ressort et supportant une deuxième plaque parallèle à la plaque de base, portés par la seconde plaque, au moins deux vérins actionnant des taquets destinés à venir s'appliquer sous une face de référence du grappin et assu- rer le maintien des positions relatives du dispositif de dégagement et du grappin. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de désolidarisation des doigts du grappin du corps du grappin sont constitués d'au moins deux vérins placés chacun dans le prolongement de l'axe d'articulation de l'un des doigts et munis chacun d'un poussoir qui chasse l'axe du doigt en cisaillant les gou- pilles de retenue de cet axe. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des goulottes de récupération des axes d'articulation. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les moyens de basculement des doigts du grappin sont constitués par au moins deux vérins, chacun des vérins étant perpendi- culaire à l'un des doigts et étant équipé d'une patte de retenue et de pous- sde de ce doigt. 6.- Procédé d dégagement d'un élément combustible de réacteur nu- cléaire d'un grappin à au moins deux doigts articulés, caractérisé par le fait que l'on place sous eau à l'aide d'un outil de ma- nutention utilisé de façon usuelle dans le réacteur, un dispositif selon l'une des revendications précédentes, sur l'embout d'une alvéole de dépose d'élément combustible, que l'on introduit dans l'alvéole l'élément combus- tible que l'on veut dégager du grappin, que l'on ajuste les positions re- latives du dispositif de dégagement et du grappin, que l'on chasse succes- sivement les axes de chacun des doigts tout en retenant simultanément ceux- ci à l'aide des pattes de retenue, que l'on fait basculer chacun des doigts au moyen desdites pattes afin de libérer l'élément combustible et que l'on remonte le grappin.