Brevet FR2520917A1 — publié le 19830805

Manipulateur de transfert de combustible pour des réacteurs nucléaires à métal liquide La présente invention concerne un manipula- teur de transfert decombustible pour des réacteurs nucléaires surrégénérateurs rapides refroidis par mé- tal liquide La fonction du manipulateur est de trans- -5 férer des éléments combustibles d'une gouttière à com- bustible provenant de la cuve du réacteur, vers et de- puis une gouttière à combustible provenant d'unef Osse de stockage de combustible pour faciliter le passage des éléments combustibles entre elles pendant les opé- rations de rechargement du réacteur. Les éléments combustibles des réacteurs nu- cléaires surrégénérateurs rapides à métal liquide sont plongés dans un caloporteur métallique liquide, généra- lement du sodium liquide, qui peut brûler s'il est ex- posé à l'oxygène ambiant Par conséquent, les sytàmes pour enlever et remplacer les éléments combustibles du réacteur doivent effectuer ces opérations tout en main- tenant les éléments dans un environnement fermé et pro- tégé Le procédé habituel consiste à lever les éléments vers et depuis la cuve de réacteur nucléaire et vers et depuis la fosse de stockage de combustible par deux gouttières à combustible Les gouttières se terminent par une extrémité dans une chambre de transfert dans la- quelle les éléments combustibles doivent être transférés d'une gouttière à l'autre La chambre de transfert est normalement remplie avec un gaz inerte, comme de l'argon. Etant donné que la chambre de transfert est ouverte vers le réacteur et vers la fosse de stockage de combustible pendant le transfert de combustible, elle est considérée 3 O comme une zone à fort rayonnement et haute température, à laquelle l'accès humain est limité. La chambre de transfert doit avoir de petites dimensions en raison de la condition de gaz inerte et en raison des limitations de volume qu'impose la proximité d'autres équipements. Le manipulateur de transfert peut être un treuil monté sur un pont roulant, mais cette solution ne permet pas facilement le mouvement requis car le levage du treuil doit être coordonné à distance avec le mouvement du pont roulant Le manipulateur peut *tre un treuil monté sur un balancier, mais cette so- lution impose une structure haute pour laquelle il n'y a pas suffisamment de place dans les locaux du réacteur. L'objet essentiel de l'invention est donc de proposer un manipulateur de transfert dont le fonction- nement et la réalisation sont simples, qui convient pour un usage à long terme dans des zones de tempéra- ture élevée et de fort rayonnement, et dont les dimen- Bions sont réduites. Compte tenu de cet objets l'invention concerne un manipulateur de transfert d'éléments combustibles destiné à transférer des éléments combustibles entre des gouttières à combustible ouvertes vers le haut, in- îlinées l'une par rapport à l'autre, ce manipulateur comprenant une botte à treuil avec un dispositif de le- vage supporté au-dessus des gouttières à combustible et comprenant un tube de levage en saillie vers le bas supporté pour être aligné avec les gouttières à combus- tible pour transférer les éléments combustibles entre elles, ce manipulateur se caractérisant par le fait que la botte à treuil est supportée par des montants pivo- tants dont les extrémités inférieures sont articulées sur une base et dont les extrémités supérieures sont articulées sur la botte à treuil, les montants pivo- tants n'étant pas parallèleeet étant disposés sous un angle tel que le tube de levage se trouve en aligne- ment et en juxtaposition sur les gouttières à combusti- ble dans les positions de pivotement opposées des mon- tante, et un d L*positif étant Prévu pour commander le pivotement de ce montant. Gràce à cette disposition, le treuil peut i être déplacé entre deux positions extrêmes qui corres- pondent à des configurations respectives d'alignement entre le treuil et une gouttière à combustible de la cuve de réacteur et entre letreuil et une gouttière à combustible de la fosse à combustible. D'autres caractéristiques et avantages doe l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va auivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexée sur lesquels: La Figure 1 est une représentation schématique du chassie à montants mobiles, la Figure 2 est une représentation schématique du chassie à montants mobiles, montrant trois positions, la, Figure 3 est une vue en plan du chassie à montants mobiles, et la Figure 4 est une vue de profil du chassie à montants mobiles. La Figure 1 montre une gouttière à combustible 1 de fosse à combustible provenant d'une fosse à combus- tible (non représentée> sous un angle 91 par rapport à la verticale Une gouttière à combustible 2 de cuve de réacteur est représentée, provenant d'une cuve de réacteur (non représenté) sous un angle 02 par rapport à la verti- cale Dans la disposition représentée sur la Figure 1, a 1 et 92 sont égaux, et font environ 200. Des éléments combustibles (non représentés) pe- sant environ 55 kg, doivent être transférés entre les gouttières 1 et 2 qui ne sont pas verticales Un ensemble à treuil et pont roulant pourrait effectuer le transfert avec difficulté en coordonnant le mouvement du pont sui- vant l'axe x (voir axe de coordonnées 10) avec un mouve- ment du treuil suivant l'axe y, et en remplissant la cham- bre de transfert La coordination imposerait une commande humaine visuelle ou une commande par calculateur complexe, les deux étant indésirables. Le dispositif selon l'invention comporte un chas- sie à montants mobiles comprenant plusieurs montants 4, qui supportent une botte à treuil 6 Les montants 4 sont fixés sur la botte à treuil 6 et sur une plaque de base ou une série de plaques de base Il par des axes d'articulation 7 La botte à treuil 6 contient un dispositif de levage (non représenté) et peut sup- porter un tube de levage 5. Le déplacement du chariot dans un sens et dans l'autre le long de l'axe x est prédéterminé par certains paramètres de réalisation pour amener le tube de levage 5 en alignement respectivement avec la gout- tière 1 et la gouttière 2 et pour amener également l'extrémité du tube de levage 5 en toute proximité de ces gouttières. La Figure 1 définit les symboles pour des an- gles et des longueurs utilisés pour la réalisation du chassie à montants mobiles La référence 12 désigne le centre de gravité du châssis, avec un élément combusti- ble chargé. Il faut noter que le tube de levage 5 peut Otre incliné par rapport à la verticale d'un angle 3 quand le centre de gravité 12 est à mi-chemin entre les gouttières 1 et 2, ce qui peut ftre le cas quand les an- gles el et * 2 des gouttières sont différents l'un de l'autre. La Figure 2 montre le chassie à montants mo- biles dans trois positions La position 13 montre le tube de levage 5 juxtaposé sur la gouttière à combustible 1 de la fosse à combustible, la position 15 montre le tube de levage 5 Juxtaposé sur la gouttière à combustible 2 de la cuve de réacteur et la position 14 à mi-chemin en- tre les deux. Dans les positions 13 et 15, le tube de levage peut recevoir ou délivrer un élément combustible hors ou dans la gouttière Dans les deux positions, le tube de levage 5 est aligné avec la gouttière saus un angle O ou OR# de sorte que le transfert de l'élément combustible entre les gouttières se fait de façon régulière par une simple opération de levage. Il faut noter que le centre de gravité 12 du chassie (avec un élément combustible dans le tube de levage 5) se déplace A peu près sur un cercle de rayon relativement grand, de sorte que le mouvement du centre de gravité est à peu près horizontal Le mouve- ment du chassis entre les positions 13 et 15 ne nécessite donc pas de grandes forces, il suffit en fait de forces Juste suffisantes pour surmonter les résistances de frottement, principalement aux axes 7- Les Figures 3 et 4 illustrent untode de réa- lisation dans lequel quatre montants 4 supportent une boite à treuil 6 par six axes 7 Dans la vue en plan de la Fig 3 et dans la vue de profil de la Figure 4, des dispositifs 16, 17, 18 de, déplacement du chassis sont représentés Un arbre 16 d'entratnement pour le transfert traverse la paroi 3 et entraine une chaine de transfert 17 La chaine de transfert 17 est disposée entre l'arbre d'entratnement 16 et la poulie libre 18 Au point 19, un brin de la chatne 17 est accroché au tube de levage 5 de manière que sous l'effet de la rotation de l'arbre d'entrafnement 16, le tube de levage 5 se déplace entre les gouttières à combustible 1 et 2. La chatne 17, l'arbre 16 et les éléments asso- ciés n'ont qu'à développer l'effort et résister à des contraintes que juste pour surmonter les forces de frotte- ment pendant le transfert et n'on pas à être suffisamment solides pour supporter le poids d'un élément combustible. La Figure 3 montre également un arbre d'entrat- nement de treuil avec une chaîne de treuil 21 pour comman- der le treuil placé dans la botte 6. Les arbres tournants 16 et 20 peuvent être facilement rendus étanches aux endroits de traversée de la paroi 3 pour éviter les fuites de gaz inertes et de rayonnement A l'extérieurde la ichambre de transfert, ces arbres peuvent Stre accouplés avec des moteurs d'entraîne- ment qui sont accessibles pour l'entretien. * M esv-&OT op Oq U 4 lT Pn-0 991100 JOO'u (LT) 9 U;Vq O Ouu luvu 4 u-x 4 u O ( 91) oiq -av un e 4 aodmoo 94 ue 4 uom sep 14 ueme 4 o &-çd el opuvumoa Tnb çz (ST 'LT & 9 T) j T 4,rooclo-rp 4-rpel enb eo ue 99 Txp 4 ovxvo 4 t uo Tq-&o Tpue &ez v T uoles xneq Le Tnd Wvi 4 Z $ 4 uvqu O Bm 94 TPOOP 4 u 9 m 94 O &Td OT Je P -uvamoo inod n Apad quelle ( 91 4 LT "Q- T) j Tq Teodel:p un 40 4 (f?) 94 uv 4 uow 94 TPUOP regooddo 4 ueme 4 o A Td op euo Tq Tood oz sep quiop (Z 9 Tq T 4 unqmoo 1 V seait T 44 no" 994 TPOOT -MO uo T 4 T 9 odu 4 xnr ue 4 a quetneu 2 T Tu ue emoiq os ( 9) e"" &OT op eqnq q Tpe T enb T 04 e T 2 uv un enou ageods-rp quu 4 y qe xne e Jl Iug 9 e T'TTO Jvd gvd 4 UV 49 &u ( 11) lululeqo &Td 04 "s -u Ow 04 TPOOT 4 ( 9) TTDOJ 4 'q 94 'i Gq elTPWT amff gep Tu OT 4 JM 4:109 BO Jne T Jgdnu "Pq TMP Jl IXO BOT qu OP le euvq eun ana 9 eg Tn OT 4 a'e lUOS $Oane Tigiu T O q 1 Tmq J 4 xe BOT lu OP ( 11) " 4 tre 4 o A Td 94 u Uquom sep avd eg>qlodclno qqe ( 9) T Tnex 4 lq oq 4 oq eq Tpv T enb oo ue go Tag 4 oiaivo d Ou Tq T Ignqut OO 914 uem P 19 Be P ge T Te OJ 4 u 9 aea 9 J 9 uval OP u TJV (Z Il O ot -e Tq Tqignqmoo Iq qej It Ti 4 N O â aeq Tpool Oe Av PUST Ta exle an O d 94 a Oddnff 918 q OT "Je A OTITTW u 9 ( ) 92 e Ae T OP eqn 4 un I Luuueidmoo 49 do Tq T 4 unqmoo 1 s*jiTlqno JV 9 o 4 Tp -sep quosep-nu 94 joddns 92,e Ael op JT 4 Tgode Tp un O e", T Tneúq -i? eq;oq eun quvuexdmoo zne 4 vlnd Tulem q-çpe-L 4 exq _M 38 T 'I 4 aoddvi sud eun T seg>u T Tou T iffle Tnb 44 neq el sae A 994 z -e&no elq Tqonqmoo -q seai?-F 41 no 2 sep e JIue *e Tq sep Jea 9 >Jgu'3-xlb _q Pu T 49 e P BOM 49 uq -moo squemg Tgp qiejou VJ 4 op au O IV Tnd"kj L lt 6 OZSZ