Brevet FR2514138A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne une installation d'inspection visuelle à distance de certaines régions de cu- ves dont l'accès est interdit à du personnel Elle concerne en particulier l'inspection d'une installation de stockage dans laquelle une cuve principale est destinée à contenir un fluide et une cuve externe, formant une cuve de confinement, entoure la cuve principale afin qu'elle empêche les pertes de fluide en cas de rupture ou de fuite de la cuve principale. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles une cuve principale contenant un fluide doit être placée dans une cuve secondaire de confinement Par exemple, si le fluide est dangereux pour l'environnement ou présente des risques, la cuve secondaire reçoit et conserve le fluide en cas de fuite En outre, lorsque la cuve-primaire contient un fluide qui est à une température extrême, par exemple un fluide cryogénique ou à haute température, notamment dans un réacteur nucléaire, l'espace compris entre les cuves principaleet secondaire, assure une isolation et réduit au mi- nimum les pertes de chaleur de la cuve primaire vers les environs. Un réacteur nucléaire présente un problème par- ticulièrement difficile d'inspection car l'espace séparant les deux cuves est à une température relativement élevée, en général supérieure ou égale à 2000 C En outre, l'espace. compris entre les cuves principale et secondaire est minimal. Dans le cas d'une rupture de la cuve principale, le fluide parvient dans la zone séparant les deux cuves Il se crée alors une situation très dangereuse si le niveau du fluide de la cuve principale s'abaisse jusqu'à ce que le coeur du- réacteur soit exposé Si le coeur est exposé, il ne recoit pas suffisamment de fluide de refroidissement circulant par. convection, si bien que le coeur peut présenter une fusion. Ainsi, si l'espace entre les deux cuves n'est pas relative- ment faible afin que cette possibilité soit interdite, il faut qu'une quantité extrêmement grande de fluide de refroi- dissement soit conservée dans la cuve principale. Une inspection périodique de la paroi externe de la cuve principale au moins est nécessaire afin qu'un réac- teur nucléaire par exemple puisse fonctionner dans des-condi- tions convenables et continues de sécurité Bien qu'on ait proposé divers procédés d'inspection de l'intérieur des cu- ves, très peu de procédés ou d'installations permettent l'inspection de l'anneau étroit formé en général entre une cuve primaire et une cuve de confinement, surtout aux tempé-ra- tures de travail présentées dans un réacteur nucléaire. Non seulement l'inspection de l'intérieur d'u n tel anneau est nécessaire, mais on doit aussi connaître à tout moment avec précision l'emplacement du dispositif d'ins- pection visuelle afin de comparer des inspections successives aux inspections antérieures, au moment o on savait que la cuve avait toute son intégrité En outre, il est en général souhaitable, surtout dans le cas des réacteurs nucléaires, que la cuve de confinement ne soit nullement traversée à un niveau quelconque inférieur à celui de la partie supérieure du coeur du réacteur, la raison étant évidente car une telle pénétration pourrait constituer un autre point de défaillance -20 possible de l'installation. Ainsi, l'invention concerne une-installation qui permet le positionnement précis d'un dispositif d'inspection visuelle à distance permettant l'examen de l'espace annulaire séparant une cuve principale d'une cuve de confinement Elle concerne aussi une installation d'inspection visuelle à dis- tance pouvant supporter l'exposition à des températures d'une plage très large. Plus précisément, l'invention concerne une ins- tallation d'inspection visuelle à distance d'une structure qui comprend une cuve principale entourée par une cuve de confinement L'installation comprend de façon générale au moins un organe formant un conduit fixe sensiblement rigide et de préférence plusieurs organes, aboutissant à une première extré- mité près d'une partie supérieure de la cuve et, à sa seconde extrémité, près d'une zone à inspecter L'organe ayant un conduit a au moins une ouverture proche de la zone à inspecter. L'installation comprend en outre un bottier contenant une caméra et une source lumineuse, destiné à être introduit à la première extrémité de l'organe en forme de conduit, et-un dispositif destiné à maintenir ou régler la température de la caméra dans le bottier Un dispositif de support du bottier comprend au moins une première tuyauterie souple, ayant une première extrémité reliée au bottier et une seconde extrémité aboutis- sant à proximité de la partie supérieure des cuves Le sup- port comprend en outre un conduit électrique destiné à trans- mettre de l'énergie électrique à la caméra et à la source lumineuse, et transmettant des signaux provenant de la caméra à un dispositif d'affichage éloigné de la caméra et qui est destiné à recevoir ces signaux Un dispositif de mise sous pression est destiné à introduire un fluide dans la tuyauterie, souple, en quantité suffisante pour que celle-ci ait une ri- gidité voulue facilitant la poussée du bottier et de la tuyauterie souple dans le conduit rigide fixe, jusqu'à un emplacement voulu. Dans certains modes de réalisation avantageux de l'invention, le conduit fixe et rigide est placé le long d'une soudure de l'une des cuves, en général la cuve princi- pale, et à plusieurs ouvertures très rapprochées, le long de cette soudure En général, plusieurs conduits fixes per- mettent l'inspection de toutes les soudures et de toutes les autres zones intéressantes Dans'un mode de réalisation, la tuyauterie souple et le bottier comportent un dispositif de positionnement assurant le maintien du bottier pratique- ment au centre du conduit De préférence, le dispositif de positionnement comporte des galets placés à la périphérie du bottier et de la tuyauterie souple et qui réduisent au minimum les forces de frottement lorsque le bottier est poussé dans le conduit rigide Dans un autre mode de réalisation de l'in- vention, le support comprend en outre une seconde tuyauterie souple, l'une des tuyauteries souples étant placée autour de la périphérie de l'autre, les deux tuyauteries étant coaxiales. La surface interne de l'une des tuyauteries souples et la surface externe de l'autre délimitent un espace annulaire intermédiaire, les deux tuyauteries souples formant un trajet de circulation de liquide du dispositif de mise sous pression au bottier puis au dispositif de mise sous pression, vers partie supérieure de la cuve Le fluide circule en assurant un échange de chaleur avec la caméra et permet le réglage de la température de celle-ci De préférence, le fluide est un gaz inerte tel que l'azote, l'hélium, l'argon ou l'anhydride carbonique. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation latérale en partie sous forme schématique et avec des parties arrachées, d'un réacteur nucléaire ayant une installation d'inspection visuel- le à distance selon un mode de réalisation avantageux-de- l'invention; la figure 2 est une perspective, avec des parties arrachées, de l'ensemble moteur de la figure 1, représentant des détails de construction la figure 3 est une coupe transversale de la. roue-motrice et d'un conduit souple, suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une élévation latérale de la roue motrice et de la tuyauterie souple, suivant les flèches 4 de la figure 3 la figure 5 est une coupe agrandie d'un exemple de.conduit rigide dans lequel sont placées une tuyauterie souple et une caméra; et la figure 6 est une perspective éclatée d'un ensemble comprenant une caméra et d'un ensemble comportant des galets. Par raison de commodité, on décrit l'invention dans son application à un réacteur nucléaire Cependant, l'ins- tallation selon l'invention convient aussi à-beaucoup d'au- tres installations Elle convient particulièrement bien à un réacteur nucléaire car de nombreuses parties du réacteur, telles que les soudures ou analogues, doivent être inspectées pério- diquement et ne sont pas accessibles aux personnes étant '4138 donné les restrictions de température, de rayonnement et d'espace disponible. La figure 1 représente un réacteur nucléaire 10, par exemple un réacteur surrégénérateur refroidi par un métal liquide, ayant notamment une cuve principale 12 destinée à contenir un coeur de réacteur, du fluide de refroidissement et d'autres éléments non représentés La cuve principale * 12 est entourée par une cuve 14-de confinement La paroi ex- terne de la cuve principale 12 et la paroi interne de la cuve 14 de confinement délimitent entre elles un espace annulaire. Un conduit fixe et sensiblement rigide 16 et de préférence plusieurs, sont placés dans l'espace annulaire Comme repré- senté, chaque conduit fixe 16 aboutit à une première extrémi- té près d'une partie supérieure de l'espace annulaire délimité entre les cuves 12 et 14 et, à l'autre extrémité, près d'une zone dont l'inspection présente de l'intérêt, comme décrit plus en'détail dans la suite du présent mémoire. Lorsque l'installation comprend plusieurs con- duits 16, ceux-ci sont regroupés les uns près des autres en un ou plusieurs groupes, à l'extrémité supérieure, afin-que le déplacement nécessaire à l'introduction d'une tuyauterie souple 18 dans les divers conduits fixes 16 soit réduit au minimum Il est avantageux qu'un ensemble moteur ou d'entral- nement 20 facilite l'introduction et l'extraction de la tu- yauterie souple 18 dans un conduit fiye 16 Comme représenté, la tuyauterie 18 est conservée sur une bobine 22 qui la trans- met Par l'intermédiaire de rapports convenables connus des hommes du métier, la tuyauterie souple 18 reçoit un fluide 24 sous pression d'une réserve, de l'énergie électrique d'une alimentation 26 et elle est reliée à un écran de télévision et à un enregistreur 28. La figure 2 représente l'ensemble moteur 20 qui comporte une roue 30 d'entralnement qui, à sa périphérie externe a plusieurs ensembles 32 de saisie qui sont séparés les uns des autres afin que, dans ce mode de réalisation avantageux, ils coopèrent avec des ensembles 34 à galets qui sont fixés à intervalles réguliers sur la longueur de la tuyauterie souple 18 Comme représenté sur les figures 3 et 4, les ensembles 32 de saisie comportent deux organes distants en U 36 qui dépassent vers l'extérieur-de la roue et qui sont destinés a se loger entre la tuyauterie 18 sans permettre le passage des ensembles 34 à galets Les organes 36 en Usont fixés à la périphérie externe de la roue 30 d'entraînement d'une ma- nière connue, par exemple par collage, par soudage ou à l'ai- de d'organes mécaniques tels que des boulons 38 Dans une variante, les organes en U peuvent évidemment être usinés directement dans la roue 30. Comme l'indique la figure 2, la roue 30 est re- liée à un moteur 40 qui facilite l'introduction ou l'extrac- tion de la tuyauterie 18 Le moteur 40 et la roue 30 sont supportés par un organe 42 qui est fixé à un organe 44 de base. Dans ce mode de réalisation avantageux, l'organe 44 a des roues 46 qui roulent dans des voies 48 formées à la périphérie supérieure de lacuve 14 de confinement afin que le position- nement de la roue 30 et de la tuyauterie 18 au-dessus d'un conduit fixe choisi 16 soit facilité Lorsque l'espace dis- ponible le permet, il est préférable en général que l'ensem- ble 22 qui forme un rouleau soit aussi fixé à l'organe 44 de base afin que l'alignement de laroue 30 et de l'ensemble 22 soit convenable Pour des raisons de sécurité du person- nel travaillant au voisinage de l'ensemble 20, la roue 30 est en général protégée par un bottier ou couvercle 50, dans la mesure du possible En outre, ce couvercle 50 empêche la sortie des ensembles 34 à galets des ensembles 32 de saisie. On se réfère maintenant à la figure 5 qui repré- sente un exemple de segment de conduit fixe 16 dans lequel est placée une tuyauterie souple 18 aboutissant à un ensem- ble 52 contenant une caméra de télévision Le conduit fixe 16 a plusieurs ouvertures ou fentes 54 qui sont très rappro- chées et qui sont formées en des points choisis afin que l'extérieur de la cuve principale 12 ou l'intérieur de la cuve 14 de confinement puisse être observé auxpoints intéres- sants La circulation d'un fluide sous pression et d'un flui- de de refroidissement vers la caméra 52, ainsi que la trans- mission d'énergie électrique et la réception des signaux de la caméra 52 sont assurées par des'conduits 56 placés à l'intérieur de la tuyauterie souple 18 et coaxiaux à celle-ci. Par exemple, la tuyauterie souple est formée par un tronçon de soufflet métallique placé dans une toile métallique dispo- nible dans le commerce auprès de divers fournisseurs. La figure 6 représente sous forme agrandie et éclatée un ensemble 52 comprenant une caméra de télévision, les détails apparaissant clairement A titre illustratif, on a représenté un conduit fixe 16 fixé à la paroi interne de la cuve principale 12 par un support 58, si bien que le conduit fixe 16 est placé au-dessus de la soudure 60 à ins- pecter et le long de celle-ci Une série d'ouvertures rap- prochées ou fentes 54 est formée dans le conduit fixe 16 afin que la soudure 60 puisse être inspectée visuellement par l'ensemble 52 qui comporte une caméra Les fentes peu- vent être transversales comme représenté, ou longitudinales. La tuyauterie souple représentée 18 aboutit à un ensemble 34 ayant des galets, fixé à l'ensemble 52 Ce dernier comporte, à son autre extrémité, un autre ensemble 34 à galets L'éner- gie électrique nécessaire à l'ensemble 52 et un dispositif de réception des signaux provenant de la caméra sont placés dans le conduit 56, à l'intérieur de la tuyauterie souple 18 et coaxialement à celle-ci. L'ensemble 52 comporte un bottier 62 ayant des orifices 64 et 66 qui sont chacun fermés par une matière trans- parente, par exemple du verre Une caméra 67 est disposée dans le bottier 62 et a un objectif 68 tourné vers un miroir incliné 70 afin qu'une observation soit possible par l'orifice' 64 La caméra 67 a aussi une source lumineuse 72 destinée à éclairer la zone à inspecter par l'orifice 66, dans le bottier 62. L'ensemble 34 à galets comprend par exemple un corps creux 74 destiné à porter plusieurs galets 76, quatre- en général, les galets pouvant tourner sur des axes 78 por- tés par le corps 74 L'ensemble 34 placé à l'extrémité la plus éloignée du bottier 62 a son extrémité aval du corps -74 qui est fermée par exemple par un bouchon 80 Dans certai- nes applications, il peut être avantageux que les galets 76 soient repoussés élastiquement en direction radiale vers le conduit fixe 16 afin que le risque de coincement soit minimal en cas de défaut d'uniformité du diamètre du conduit fixe 16 En outre, dans certains cas, il peut être avantageux que le fluide de mise sous pression ou le fluide de refroidissement ne soit pas recyclé Dans ces conditions, le boîtier 62 peut aussi comporter u'n dispositif d'évacuation du fluide vers l'espace annulaire compris entre les cuves 12 et 14. Pendant la construction d'un réacteur nucléaire par exemple, un nombre prédéterminé de conduits fixes rigides 16 est placé dans l'espace annulaire séparant les cuves 12 et 14 afin que les zones qui doivent être inspectées visuel- lement puissent être accessibles Par exemple, ils peuvent être placés le long des soudures formées sur les cuves Une série d'ouvertures très rapprochées est formée dans le con- duit fixe 16 près de la surface de la zone à inspecter Lors- que les fentes 54 sont transversales à l'axe du conduit 16 comme représenté, la largeur de la fente doit évidemment être inférieure au diamètre des galets 76 afin que ceux-ci ne puis- sent pas-se coincer dans les fentes Pendant l'inspection, l'ensemble moteur 20 et l'ensemble 22 sont placés près de l'extrémité supérieure du conduit rigide choisi 16 En géné- ral, l'extrémité du conduit 16 adjacent à la partie supérieure des cuves 12 et 14 est fermée pendant le fonctionnement nor- mal du réacteur afin que l'espace annulaire des cuves soit isolé par rapport à l'atmosphère Lorsque l'organe de ferme- ture est retiré, la tuyauterie souple 18 et l'ensemble 52 à caméra sont introduits à l'extrémité supérieure du conduit fixe 16 et transmis par la roue 30 à la zone à inspecter. Selon l'invention, un fluide sous pression est introduit dans la tuyauterie 18 afin qu'il lui donne la rigidité nécessaire pour qu'elle puisse pénétrer facilement dans le conduit fixe 1-6 En général, dans le cas d'un réacteur nucléaire, il est aussi nécessaire qu'un fluide de refroidissement parvienne à la caméra afin qu'elle reste dans une plage normale de tem-' 41 38 pératures de fonctionnement Le fluide de refroidissement peut aussi être transmis par un autre conduit 56 Il est avan- tageux que le fluide de refroidissement et le fluide de mise sous pression soient un seul et même fluide. L'énergie électrique et le 7 S signaux renvoyés par la caméra de télévision parviennent par des conduits sup- plémentaires 56 qui sont aussi placés dans la tuyauterie sou- ple 18, coaxialement à celle-ci Les signaux provenant de la caméra sont avantageusement présentés par un écran de télé- vision, observés pendant l'inspection et ils sont en outre en- registrés afin qu'ils permettent des inspections ultérieures à titre de comparaison L'ensemble moteur 20 peut aussi com- prendre un dispositif d'enregistrement de la longueur de tu- yauterie souple 18 introduite dans le conduit 16, ainsi que de la direction vers laquelle la caméra est tournée, se- lon qu'elle est tournée vers la cuve principale 12 ou la cuve de confinement 14 afin que les inspections suivantes donnent plus de renseignements Les inspections ainsi effectuées à des moments différents peuvent être facilement comparées -et facilitent la détermination de l'existence de défauts poten- tiels quelconques. Bien qu'on ait décrit un exemple particulier d'installation selon l'invention, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les hommes du métier peuvent met- tre en oeuvre de nombreuses variantes Ainsi, on a décrit l'utilisation d'une caméra et d'une source lumineuse classique. Cependant, on peut aussi utiliser une caméra qui reçoit un autre type de rayonnement électromagnétique, permettant un affichage et un enregistrement Un exemple d'une telle caméra est'une caméra sensible au rayonnement nucléaire et non à la lumière Une source d'un tel rayonnement est alors utilisée, cette source pouvant être le rayonnement du coeur d'un réac- teur nucléaire Dans une variante, on peut utiliser une caméra sensible au rayonnement infrarouge d'une source de chaleur, celle-ci pouvant encore être le coeur du réacteur Ainsi, bien qu'on ait décrit l'invention dans une application parti- culière à un réacteur nucléaire, elle s'applique à toute autre 2514 1 38 installation ou appareil dont l'inspection est nécessaire et qui, pour des raisons de température, d'encombrement ou de rayonnement, ne permet pas l'accès du personnel aux zones à inspecter. 4 138 REVENDICATIONS 1 Installation d'inspection visuelle à dis- tance d'une structure comprenant une cuve principale entourée par une cuve de confinement, caractérisée en ce qu'elle com- prend au moins un conduit fixe et sensiblement rigide ( 16) aboutissant à une première extrémité près d'une partie supérieure des cuves ( 12, 14) et dont la seconde extrémité est adjacente à une zone à inspecter, le conduit ayant au moins une ouverture ( 54) adjacente à la zone à inspecter, un bottier ( 62) contenant une caméra ( 52) et une source lumineuse ( 72) destiné à être introduit à la pre- mière extrémité du conduit, un dispositif destiné à régler la température de la caméra, un support du bottier, le support ayant une première tuyauterie souple ( 18) dont une première extrémité est raccordée au bottier et une seconde extrémité aboutit près de la partie supérieure des cuves, un dispositif ( 26) destiné à transmettre de l'énergie électrique à la-caméra et à la source lumineuse et à transmettre les signaux provenant de la caméra, un dispositif d'affichage ( 28) destiné à rece- voir les signaux de la caméra, et un dispositif ( 24) de mise sous pression, des- tiné à introduire un fluide dans la tuyauterie-souple, en quantité suffisante pour que cette tuyauterie souple ait une rigidité qui facilite le déplacement du bottier et de la tuyauterie souple dans le conduit fixe rigide; 2 Installation, selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la zone à inspecter est un cordon de soudure ( 60) formé le long de l'une des cuves, et le conduit fixe et sensiblement rigide ( 16) est disposé le long de la soudure et comporte plusieurs ouvertures très rapprochées ( 54) pro- ches de la soudure. 3 Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comporte plusieurs conduits fixes et sensiblement rigides ( 16). 4 Installation selon la'revendication 3, carac- térisée' en ce qu'elle comporte un enregistreur-( 28) destiné à recevoir et enregistrer des signaux provenant de la caméra ( 52) afin que les inspections visuelles exécutées à des mo- ments différents puissent être comparées. Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le bottier comporte en outre un dispositif de positionnement ( 34) destiné à maintenir le bottier ( 62) pratiquement au centre du conduit. 6 Installation selon la revendication 7, carac- térisée en ce que le dispositif de positionnement ( 34) comporte au moins un jeu de galets ( 76) placé autour de la périphérie du bottier. 7 Installation selon la revendication 5, carac- térisée en ce que le dispositif de positionnement ( 34) com- porte plusieurs jeux de galets ( 76) placés autour de la péri- phérie du bottier et du conduit. 8 Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le support comprend en outre une seconde tuyauterie souple, l'une des tuyauteries souples étant pla- cée dans l'autre, les deux tuyauteries étant coaxiales, la surface interne d'une tuyauterie souple et la surface exter- ne de l'autre délimitant un espace annulaire intermédiaire,- les deux tuyauteries souples formant un trajet de circula tion d'un fluide provenant du dispositif de mise sous pres- sion et dirigé vers le bottier puis revenant vers la partie supérieure des cuves, le fluide circulant en échangeant de la chaleur avec la caméra et constituant ainsi le dispositif de réglage de la température de la caméra. 9 Installation selon la revendication 8, carac- térisée en ce que le fluide est un gaz. Installation selon la revendication 9, carac- térisée en ce que le gaz est choisi dans le groupe qui comprend l'azote, l'hélium, l'argon et l'anhydride carbonique.