Brevet FR2508691A1 — publié le 19821231

Appareil de blocage des, assemblages combustibles. La présente invention se rapporte à un appareil pour bloquer et maintenir un assemblage combustible nucléaire pendant que les barres de com Uustille sont extraites de l'assemblage combustible. Après une période de fonctionnement d'un réacteur nucléaire, il faut arranger de nouveau les assemblages combustibles constituant le coeur du réacteur, les assemblages combustibles appauvris ou épuisés étant rem- placés par des assemblages combustibles frais Les assemblages combustibles épuisés sont retirés de la cuve du réacteur et stockés généralement dans une piscine remplie d'eau, installée aux abords du réacteur Du fait qu' un assemblage combustible classique est constitué, en plus des barres de combustible, d'une structure telle que des sommiers et des tubes de gui- dage des barres de commande, un assemblage combustible épuisé occupe, dans la piscine de stockage, plus d'espace que n'en exigeraient les barres in- dividuelles de combustible Le volume de la piscine de stockage étant li- mité, il serait souhaitable de pouvoir entreproser les barres de combus- ti:ble en rangs serrés et avec une structure minimum de support, afin de porter au maximum la quantité de combustible nucléaire épuisé qui peut 2 Q O être entreprosée dans un volume donné de la piscine de stockage Il en résulterait une plus grande capacité de stockage des barres de combusti- ble épuisé jusqu'à ce que ces dernières soient transportées loin des abords du réacteur pour être stockées ou traitées. Cependant, du fait que les barres de combustible épuisé ont été irradiées pendant le fonctionnement du réacteur, elles sont fortement ra- ditoactives et ne peuvent être manoeuvrées qu'a l'aide de télémanipulateurs, tout en étant immergées dans un fluide de refroidissement La nature ra- dioactive des assemblages combustibles épuisés accroît la difficulté non seulement de leur transport mais également de leur désassemblage et du stockage des barres de combustible épuisé. Afin de p Quvoir dém Qnter ou désassembler un assemblage combustible irradié de man:ère telle que les barres de combustible épuisé puissent être extraites de l'assemblage combustible sans être endommagées, on doit fixer ou maintenir l'assemblage combustible pendant l'extraction des bar- res de combustible Du fait que le démontage s'effectue sous l'eau, on doit fixer rigidement et à distance l'assemblage combustible qui doit, de plus, pouvoir être libéré par une manoeuvre à distance. L'objet principal de la présente invention est donc de fournir un appareil pour fixer rigidement et à distance un assemblage combustible immergé dans l'eau, pendant que les barres de combustible en sont extrai- tes, et sans endommager ni l'assemblage combustible ni les barres de com- bustible. Afin de réaliser cet objet, la présente invention consiste en un appareil pour bloquer et maintenir un assemblage combustible nucléaire de forme carrée comportant un manchon inférieur avec des pieds dans les coins de l'assemblage, pendant que les barres de combustible sont extraites de l'assemblage combustible et que ce dernier reste immergé dans un fluide Cet appareil, comprenant un élément de support sur lequel sont disposés les pieds de l'assemblage combustible afin de supporter celui-ci, se caracté- rise par le fait qu'une plaque tournante sensiblement carrée est posée sur l'élément de support dans l'espace compris entre les pieds, chacun des coins de la plaque présentant un évidement dans lequel peut s'engager chacun des pieds de l'assemblage combustible Un dispositif rotatif de commande est associé à la plaque pour la faire tourner sélectivement et à distance, par rapport à l'élément de support et par rapport aux pieds de l'assemblage combustible afin de bloquer et maintenir ce dernier sur l'élément de support pendant que les barres de combustible sont extraites de l'assemblage com- bustible. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. la figure 1 es-t une vue en perspective d'un montage d'assemblage combustible et de barres de commande; la figure 2 est une vue partielle en élévation d'un système de resserrement des barres de combustible; la figure 3 est une vue de dessous d'un manchon inférieur d'assem- blage combustible et de l'appareil de blocage; et la figure 4 est une vue avec coupe partielle suivant le plan de coupe IV-IV de la figure 3. On se reportera à la figure 1 L'assemblage combustible 10 comprend un manchon supérieur 12 et un manchon inférieur 14 Plusieurs tubes creux 16 de guidage sont fixés, à une extrémité, au manchon supérieur 12 et, à l'autre extrémité,au manchon inférieur 14 Comme il est bien connu de l'hom- me de l'art, les tubes 16 de guidage sont disposés de telle sorte qu'on peut y introduire plusieurs barres 18 de commande lorsqu'elles sont utili- sées dans un réacteur nucléaire Plusieurs barres 20 de combustible, qui peuvent être des éléments métalliques cylindriques contenant le combusti- ble nucléaire, sont disposées dans des sommiers 22 qui les supportent Ces sommiers 22 sont fixés aux tubes 16 de guidage et servent à supporter et à espacer les barres 20 de combustible, mais ils ne sont pas fixés à demeure aux barres 20 de combustible I 1 l est plutôt d'usage courant de maintenir les barres 20 de combustible dans les sommiers 22 àc la manière de pinces à ressort de sorte que, lorsque le manchon supérieur 12 a été enlevé, les barres 20 de combustible peuvent être extraites des sommiers 22 par un effort de traction Du fait que les tubes 16 de guidage sont fixés à de- meure au manchon supérieur 12, aux sommiers 22 et au manchon inférieur 14, les tubes 16 de guidage constituent la liaison structurelle entre le man- chon inférieur 14 et les barres 20 de combustible. Après une période de fonctionnement d'un réacteur nucléaire, le combustible nucléaire des barres de combustible s'appauvrit ou s'épuise, de sorte qu'il faut retirer du réacteur nucléaire les assemblages combusti- bles 10 et les remplacer par des assemblages combustibles frais Les assem- blages combustibles épuisés sont transférés généralement du réacteur nuclé- aire à une piscine de stockage du combustible épuisé, qui est remplie d'un fluide de refroidissement tel que l'eau On peut continuer à entreposer les assemblages combustibles épuisés dans la piscine de stockage jusqu'à ce que celle-ci soit remplie Cependant, une fois que la piscine de stockage est remplie, il devient alors souhaitable d'extraire les barres 20 de combusti- ble de l'assemblage combustible 10 et de stocker en rangs serrés les barres de combustible épuisé, en éliminant de ce fait la structure de support de l'assemblage combustible et en fournissant ainsi un plus grand volume de stockage des barres 20 de combustible Un tel système de resserrement des barres de combustible épuisé est décrit dans la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique sous le no 268225 le 29 Mai 1981. On se reportera à la figure 2 Le système de resserrement des barres de combusti:ble épuisé comprend une plate-forme rotative 24 qui peut tourner autour de son axe vertical sous l'action d'un système d'entraînement (non représenté) et qui peut fonctionner tout en étant immergée complètement dans un fluide tel que l'eau La plate-forme 24 comprend un support verti- cal 26, un poste 28 de maintien des assemblages combustibles, un poste 30 de resserrement des barres de combustible et un poste 32 de mise en conte- neur de ces barres de combustible Les postes 28, 30 et 32 sont fixés à une premi;ère et à une deuxième plaques 34 et 36 de support qui sont fixées au support vertical 22, de manière à pouvoir tourner Les plaques 34 et 36 de support sont montées de telle sorte que, lorsqu'elles tournent autour du support vertical 26, le poste 28 de maintien des assemblages combustibles, le poste 30 de resserrement des: barres de combustible et le poste 32 de mise en conteneur des barres de combustible peuvent être positionnés sélec- ti'vement par rapport à un mécanisme 38 à pince qui est monté de manière à pouvoir coulisser sur le support vertical 26 Le mécanisme 38 à pince peut être choisi parmi ceux qui' sont bien connus de l'homme de l'art et il per- met d'extraire plusieurs barres 20 de combustible de l'assemblage combusti- ble 10 Un mécanisme 40 d'enlèvement du manchon est disposé également près de la plate-forme 24 pour retirer le manchon supérieur 12 de l'assemblage la combustible 10. D'une manière générale, le poste 28 a pour objet de maintenir l'assem- blage combustible épuisé 10 pendant que le manchon supérieur 12 et les barres 20 de combustible épuisé en sont retirés Le poste 30 a pour fonc- tion de disposer les barres 20 de combustible en rangs serrés sans que le reste de la structure de support de l'assemblage combustible soit nécessai- re Le poste 3 ? a pour rôle de placer à l'endroit voulu un conteneur qui reçoit et maintient les barres 20 de combustible après qu'elles ont été resserrées au poste 30. On se reportera maintenant aux figures 2 à 4 Unmécanisme 42 de 2 Q blocage est monté sur la deuxième plaque 36 de support pour immobiliser l'assemblage combustible 10 pendant que sont retirés le manchon supérieur 12 et les barres 20 de combustible Ce mécanisme 42 de blocage comprend une plaque tournante 44, qui peut être une plaque sensiblement carrée, dis- posée sur un élément 46 de support, lequel est monté sur la deuxième pla- que 36 de support Un axe métallique 48, solidement fixé à la plaque tour- nante 44, traverse l'élément 46 de support dans lequel il peut tourner, et est fixé au dispositif rotatif 50 de commande pour faire tourner sélecti- vement et à distance la plaque tournante 44 par rapport au manchon infé- rieur 14 et à l'élément 46 de support Le dispositif rotatif 50 de comman- de peut être un dispositif de commande à couple moteur tel que celui qui est fabriqué par Roto Actuator Corporation, St Clair Shores, Michigan Un coussinet 52 en bronze imprégné d'huile peut être monté sur l'élément 46 de support, autour de l'axe 48, afin d'augmenter la rotativité de ce der- nier dans l'élément 46 de support. On se reportera maintenant aux figures 3 et 4 Le manchon inférieur 14 comprend quatre pieds 54 placés chacun à ses quatre coins et dont les rôles sont d'entrer en contact avec l'élément 46 de supportet de supporter l'assemblage combustible 10 Chaque pied 54 présente un rebord 56 formé sur sa partie intérieure pour s'engager dans la plaque tournante 44, fi- xant de ce fait 1 'assemnlage combustible 1 Q à 1 'élément 46 de support La plaque tournante 44 est faâriquée avec quatre coins arrondis 58 situés à 90 degrés les uns par rapport aux autres et formés de telle sorte qu'ils ne se prolongent pas au-delà du bord du manchon inférieur 14 A chaque coin 58 est formé un évidement 60 dans lequel s'adapte sans jeu le rebord 56 lorsque la plaque tournante 44 subit une rotation L'-un au moins des évidements 60 com- porte à son extrémité une butée 62 qui entre en contact avec le rebord 56 et qui' empêche toute rotation de la plaque tournante 44 au-del& du pied 54, constituant ainsi un mécanisme qui bloque rigidement l'assemblage combusti- 1 Q ble 10 sur l'élément 46 de support En outre, ce dernier élément peut com- porter sur sa face supérieure plusieurs goujons 64 qui s'introduisent dans des trous formés dans les pieds 54 afin de stabiliser le manchon inférieur 14 Comme on peut le voir à la figure 3, lorsque le dispositif rotatif 50 de commande fait tourner la plaque tournante 44 pour l'amener dans la posi- tion de dégagement, les quatre coins 58 sont tous situés à 45 degrés de leur position d'engagement avec le rebord 56 Lorsqu'ils sont dans cette position, les quatre coins 58 sont tous dégagés des pieds 54 et ces derniers ne sont gênés par aucune partie de la plaque tournante 44 Ceci est dû au fait que, lorsque la plaque tournante 44 a tourné de 45 degrés par-rapport à sa position d'engagement, les faces planes 66 de la plaque tournante 44 se trouvent dans l'alignement des pieds 54, permettant ainsi un déplacement libre de ceux-ci et, à son tour, l'assemblage combustible 10 peut être sé- paré de l'élément 46 de support par un mouvement de montée commandé à dis- tance. Lorsque l'assemblage combustible 10 est placé à distance sur l'élé- ment 46 de support, le dispositif rotatif 50 de commande peut être mis en marche à distance pour faire subir à la plaque tournante 44 une rotation d'environ 45 degrés dans le sens de la rotation des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde la figure 3 La rotation de la plaque tournante 44 a pour effet d'engager simultanément les quatre rebords 56 dans les quatre évide- ments 60, bloquant ainsi les quatre pieds 54 sur l'élément 46 de support. Bien entendu, du fait que l'élément 46 de support peut être solidaire de la deuxième plaque 36 de support ou former une seule et-même pièce avec cette plaque, cette action a pour effet de fixer solidement et rigidement l'assem- blage combustible 10 sur la deuxième plaque 36 de support De cette manière, l'assemblage combustible 10 peut être fixé sur la plate-forme 24 d'un systè- me de resserrement des barres-de combustible L'assemblage combustible 10 étant maintenu solidement par le mécanisme 42 de blocage, les barres 20 de combustible peuvent être extraites de l'assemblage combustible 10 par le mé- cani'sme 38 à pince sans aucune gêne de la part du mécanisme 42 de blocage. En maintenant l'assemblage combustible 10 depuis les quatre pieds 54 du manchon inférieur 14, le mécanisme 42 de blocage exerce une force uniforme et équilibrée sur l'assemblage combustible 10 pendant l'extraction des bar- res 2 Q de combustible Cette force équilibrée empêche la flexion ou la tor- sion des barres 20 de combustible ou de l'assemblage combustible 10 pendant que les barres 20 de combustible sont extraites, la force appliquée étant cependant suffisante pour retenir l'assemblage combustible 10 En outre, le mécanisme 42 de blocage empêche la rotation de l'assemblage combustible 10 pendant l'extraction des barres 20 de combustible sans gêner cette extrac- ti:on et sans endommager ni les barres 20 de combustible ni l'assemblage combustible 10. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. R E Y E N D r CA T I O N S 1 Appareil pour bloquer et maintenir un assemblage combustible nucléaire ( 10) de forme carrée comportant un manchon inférieur ( 14) avec des pieds ( 54) dans les coins de l'assemblage, pendant que les barres de combustible sont extraites de l'assemblage combustible ( 10) et que ce der- nier reste immergé dans un fluide, cet appareil comprenant un élément ( 46) de support sur lequel sont disposés les pieds ( 54) de l'assemblage combus- tible ( 10) afin de supporter ce dernier, caractérisé en ce qu'une plaque tournante ( 44) sensiblement carrée est posée sur l'élément ( 46) de support dans l'espace compris entre les pieds ( 54), chacun des coins de la plaque ( 44) présentant un évidement ( 60) dans lequel peut s'engager chacun des pieds ( 54) de l'assemblage combustible ( 10); et en ce qu'un dispositif rotatif ( 50) de commande est associé à la plaque ( 44) pour la faire tourner sélectivement et à distance par rapport & l'élément ( 46) de support et par rapport aux pieds ( 54) de l'assemblage combustible ( 10) afin de bloquer et maintenir ce dernier sur l'élément ( 46) de support pendant que les barres de combustible sont extraites de l'assemblage combustible ( 10). 2 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que cha- cun des coins est arrondi, les parties arrondies des coins étant adaptées 2 Q pour s'engager sur les pieds ( 54). 3 Appareil suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un des évidements ( 60) comporte une butée ( 62) afin de limi- ter la rotation de la plaque tournante ( 44). 4 Appareil suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un axe ( 48) est solidement fixé à la plaque tournante ( 44) et tra- verse l'élément ( 46) de support dans lequel il peut tourner, un coussinet ( 52) étant placé dans l'élément ( 46) de support autour de l'axe ( 48) afin d'augmenter la rotativité de ce dernier, le dispositif rotatif ( 50) de com- mande étant accouplé à l'axe ( 48) pour faire tourner sélectivement et à distance la plaque tournante ( 44) par rapport à l'élément ( 46) de support et par rapport aux pieds ( 54) de l'assemblage combustible ( 10). Appareil suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, carac- térisé en ce que l'élément ( 46) de support est fixé sur un support vertical ( 26) de manière à pouyoir tourner, un mécanisme ( 38) à pince étant monté de manière à pouvoir coulisser sur ce support vertical ( 26) afin de saisir les barres ( 20) de combustible et les extraire de l'assemblage combustible ( 10).