Brevet FR2515350A1 — publié le 19830429

La présente invention, due à la collabora- tion de Monsieur François CONCHE de la Société Généra- le des Techniques Nouvelles et de Monsieur Pierre NAUJALIS des Etablissements PALY, a pour objet un banc de prélèvement d'échantillons liquides et no- tamment d'échantillons liquides radioactifs. Le prélèvement à distance des échantillons de solutions actives dans les unités chimiques de traitement des combustibles irradiés est obtenu au moyen de dispositifs appelés "bancs de prise d'échan- tillons" ou "bancs de prélèvement". Les cuves contenant les liquides radioac- tifs à échantillonner sont en principe situées sous une dalle de protection biologique, dont la partie su- périeure sert de plan de travail, ces cuves étant si- tuées à des distances pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres De ces cuves, le liquide à échan- tillonner est remonté au niveau du banc de prise d'échantillons et circule de préférence en continu. L'obturateur en matière souple et élastique d'un réci- pient dénommé "cruchon", préalablement mis sous vide, est piqué à l'extrémité d'une aiguille reliée à la veine de liquide à échantillonner Après remplissage, le cruchon est transféré du banc de prise d'échantil- lons vers un laboratoire d'analyses. De tels bancs sont décrits dans les brevets français n 1 401 298, 1 401 405 et dans le certificat d'addition n O 2 058 751 au brevet français n O 1 401 298 Ces bancs connus comportent essentiel- lement, à l'intérieur d'une botte à gants, une série d'arrivées de liquides au moyen d'embouts d'aiguilles creuses reliées à des cuves contenant des liquides ra- dioactifs à doser, des moyens d'introduction des cru- chons dans la boîte à gants et d'expulsion de ces cru- 25153-50 chons de la boîte à gants, des moyens de manipulation permettant notamment de déplacer les cruchons à l'in- térieur de la boîte à gants Les moyens de manipula- tion sont fixés sur une porte-outil et sont générale- ment de trois types un outil de débouchage des em- bouts d'arrivée d'aiguilles, un outil de prise de cru- chons proprement dit, et un outil de démontage et re- montage des aiguilles. Dans ces bancs, les extrémités desdits em- bouts sont situées suivant au moins un arc de circon- férence Au-dessus de ces embouts et à l'intérieur de la boîte à gants, est disposé un support rotatif au- tour d'un premier axe Sur ce support peut tourner un porte-outil autour d'un deuxième axe différent du pre- mier, ce porte-outil pouvant en outre se déplacer le long de ce deuxième axe Sur ce porte-outil sont pla- *cés, dans des positions excentrées parallèles au deuxième axe et à égale distance de cet axe, les ou- tils à utiliser pour la prise d'échantillons. Dans le certificat d'addition N O 2 058 751, on décrit plusieurs perfectionnements, dont l'un a pour objet un embout à aiguille courte de changement aisé. Ces bancs d'échantillons fonctionnent cor- rectement, mais ils présentent un certain nombre d'in- convénients Tout d'abord, les bancs du type ci-dessus sont disposés à l'intérieur d'une boîte à gants, elle- même située au-dessus de la dalle de béton de protec- tion biologique Pour la protection contre les parti- cules alpha, l'ensemble des panneaux de la boîte à gants et des outils est monté avec des joints d'étan- chéité En outre, pour se protéger des rayons gamma, il est nécessaire que la partie mécanique supérieure des outils soit constituée de pièces massives corres- pondant à une protection de 7 cm au moins de plomb. Par ailleurs, le pourtour du banc est entouré de pla- ques de plomb et sur la face, côté travail, on prévoit un hublot et des pinces d'intervention dans la boite à gants Dans ce cas, la boite à gants et sa protection biologique forment un ensemble encombrant et très pesant. Dans le certificat d'addition N O 2 058 751, on propose d'extraire automatiquement le cruchon rem- pli, et de le transporter hors du banc cuve au moyen d'un départ par pneumatique Pour cela, on décrit un dispositif mécanique de conditionnement et d'évacua- tion du cruchon permettant automatiquement de confiner le cruchon dans un curseur et d'évacuer pneumatique- ment l'ensemble cruchon-curseur Ces dispositifs mé- caniques sont assez complexes, et il est souhaitable d'en limiter le nombre en vue d'augmenter la fiabilité de l'ensemble de l'appareil. D'autre part, dans les bancs ci-dessus les embouts ne sont pas disposés verticalement mais sui- vant une certaine inclinaison Les outils présentent également une certaine inclinaison par rapport à la verticale et opèrent suivant un axe oblique Cette disposition rendue nécessaire par la conception même des bancs à plusieurs embouts décrits dans le brevet ci-dessus nécessite un positionnement précis et une construction mécanique de précision dont la fiabilité peut être insuffisante Enfin, lorsque le cruchon, après remplissage, est retiré de l'embout de l'aiguil- le, il subsiste une goutte sur la surface extérieure de l'obturateur souple et élastique percé par l'ai- guille et cette goutte peut être une source dangereuse de contamination. La présente invention a justement pour objet un banc de prélèvement qui élimine ces inconvénients grâce à la suppression de la boite à gants et dans lequel le nombre de dispositifs mécaniques est limité. Selon la -principale caractéristique du banc de prélèvement objet de l'invention, celui-ci, du genre de ceux dans lesquels le prélèvement est effec- tué à l'aide d'un récipient ou cruchon fermé par un bouchon élastique que l'on pique sur une aiguille creuse reliée à un réservoir ou "capacité" contenant le liquide à échantillonner, cette dernière étant si- tuée sous une dalle de protection biologique, comprend une cuve fermée située sous la dalle de protection et solidaire de celle-ci, dans laquelle se trouvent les embouts desdites aiguilles creuses, et au moins un dispositif mécanique pour l'introduction et la manipu- lation des cruchons dont au moins la partie inférieure traverse la dalle et aboutit dans la cuve au niveau des embouts d'aiguilles. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la dalle comprend un bouchon tournant si- tué au-dessus de la cuve précitée, les embouts d'ai- guilles étant disposés suivant un arc de cercle ou plusieurs arcs de cercle concentriques tels que l'axe de rotation du bouchon passe par les centres de ces cercles Dans ce cas, le ou les dispositifs mécaniques pour l'introduction et la manipulation des cruchons traversent le bouchon tournant et sont munis d'au moins un porte-outil situé à une distance de l'axe de rotation du bouchon égale au rayon des cercles définis ci-dessus Pour plus de commodité, et afin de permet- tre leur transport par un système pneumatique, les cruchons sont disposés à l'intérieur de récipients ap- pelés "curseurs" et ce sont les ensembles cruchon-cur- seur qui se déplacent à l'intérieur du banc. Selon une dernière caractéristique du banc de prélèvement objet de l'invention, chaque dispositif mécanique de manipulation des cruchons comprend au moins une vis hélicoïdale disposée verticalement, li- bre en rotation et immobilisée en translation, permet- tant de déplacer un ensemble cruchon-curseur le long d'un puits de descente, un outil de préhension, et un barillet permettant de déplacer l'ensemble cruchon- curseur entre le puits de descente et l'outil de pré- hension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va sui- vre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe verti- cale d'un banc de prélèvement conforme à l'inven- tion, la figure 2 est une vue de dessus d'un dispositif mécanique d'introduction et de manipulation des cru- chons, la figure 3 est une vue agrandie en coupe verticale suivant la ligne III-III de la figure 2, la figure 4 est une vue schématique en coupe de la partie supérieure d'un dispositif mécanique de mani- pulation des cruchons montrant l'introduction d'un ensemble cruchoncurseur dans le dispositif, la figure 5 est une vue schématique en coupe mon- trant un tel ensemble dans la partie inférieure du dispositif mécanique, la figure 6 est une vue schématique montrant un cru- chon disposé à l'intérieur d'un curseur, et la figure 7 est une vue schématique en coupe mon- trant un mode de réalisation particulier d'un bou- chon élastique pour un cruchon de prélèvement. Sur la figure 1, on voit que le banc de pré- lèvement selon l'invention, portant la référence géné- rale 1, comprend tout d'abord une cuve 2 fixée sous une dalle de protection 4 et solidaire de celle-ci: la cuve 2 est donc en zone active Elle est soudée sur une couronne circulaire 6 prenant appui sur la partie supérieure de la dalle 4 Au-dessus de la cuve 2 est disposé un bouchon tournant 8 qui peut être mis en mouvement grâce à un moteur électrique 10 On délimite ainsi un espace 9 entre le bouchon 8 et la cuve 2 A la partie inférieure du bouchon 8 est fixé un manchon circulaire 11 qui plonge dans un récipient annulaire 12 lui-même solidaire de la cuve 2 et situé à la péri- phérie de celle-ci Ce dispositif apparaît mieux sur la vue agrandie de la figure 3 On voit que le réci pient 12 est rempli d'un liquide dans lequel plonge le manchon 11, ce qui constitue une garde hydraulique et assure l'étanchéité Comme l'intérieur de la cuve 2 est mis en dépression, le niveau du liquide dans le récipient 12 est plus élevé du côté intérieur du man- chon 11 que du côté extérieur Le fond de la cuve est en communication avec une tuyauterie 15 de vidange d'effluents munie-d'un siphon 16 ou reliée à une tu- yauterie plongeant dans une cuve Sur le fond de la cuve on voit deux embouts d'aiguille creuse, 17 et 18, reliés par des canalisations 19 et 20, respective- ment, à une capacité de stockage de produits radioac- tifs (non représentée) Les embouts d'aiguille 17 et 18 sont reliés par deux canalisations de sortie 21 et 22 aux séparateurs 23 et 24 de deux dispositifs de mise en circulation de liquide par air-lift. Les embouts d'aiguille peuvent être placés sur des supports munis chacun d'une conduite d'arrivée et d'une conduite de sortie du liquide à échantillon- ner séparées par une capacité intermédiaire afin d'as- surer une bonne homogénéisation du liquide Avantageu- sement, on peut prévoir une conduite supplémentaire, ou canalisation de vidangefortement inclinée et re- liant la partie inférieure de la capacité intermédiai- re à la conduite d'arrivée, permettant ainsi une vi- dange efficace du dispositif On peut encore prévoir un manchon cylindrique ouvert à son extrémité infé- rieure et prolongeant l'embout d'aiguille à l'inté- rieur de la capacité intermédiaire ce manchon joue un r'le de tranquilliseur afin de protéger l'aiguille contre les turbulences pouvant se produire au sein du liquide. Les embouts 17 et 18 sont situés sur des arcs de cercle par le centre desquels passe l'axe de rotation 25 du bouchon tournant 8 Le fond de la cuve comporte encore deux orifices de départ des ensembles cruchon-curseur par les canalisations 27 et 28 vers l'unité d'analyse Dans une variante, les ensembles cruchon-curseur sont renvoyés vers l'unité d'analyse par les dispositifs d'introduction Dans le cas parti- culier décrit ici, le dispositif comporte un certain nombre d'embouts tels que 17 répartis sur un premier arc de cercle et un certain nombre d'embouts tels que. 18 répartis sur un deuxième arc de cercle concentrique au premier Les canalisations 27 et 28 débouchent dans le fond de la cuve en des points situés sur les cer- cles définis par les embouts d'aiguille, à savoir le cercle défini par les embouts tels que 17 pour la ca- nalisation 27 et le cercle défini par les embouts tels que 18 pour la canalisation 28 Le fond de la cuve comporte également deux orifices d'évacuation des dé- chets, reliés à deux canalisations 29 et 30 représen- tées en traits interrompus sur la figure et situés sur les deux cercles précédemment définis On voit encore deux dispositifs mécaniques d'introduction et de mani- pulation des cruchons tels que 31 disposés verticale- ment à travers le bouchon 8 et aboutissant à l'inté- rieur de la cuve 2. La partie supérieure d'un tel dispositif ap- parait sur la vue de dessus de la figure 2 Un tube 41 permet à un ensemble cruchon-curseur d'arriver dans une chambre 42 o un piston 43 le pousse jusqu'au con- tact d'une vis hélicoïdale 32 dont le mouvement lui permet de descendre jusqu'au fond d'un puits de des- cente 46 Un plateau solidaire d'un barillet mobile autour de l'axe 35 permet d'amener l'ensemble cruchon- curseur sous l'un ou l'autre des porte-outils 36, 36 a, mobiles verticalement grâce à des crémaillères coopé- rant avec des pignons 37, 37 a. Ces dispositifs apparaissent sur la vue en coupe de la figure 3 On voit la vis 32, immobilisée en translation, mais entrainée en rotation par un mo- teur 33. Le mécanisme d'introduction des cruchons dans le puits de descente sera décrit ultérieurement en référence à la figure 4 A la partie inférieure du dispositif se trouve un barillet 34 mobile autour d'un axe 35 et permettant d'amener l'ensemble cruchon-cur- seur de la partie inférieure du puits de descente à une position située sous le porte-outil 36 (figure 3). Ce dernier est mobile verticalement grâce à une cré- mallière 38 coopérant avec le pignon 37 La partie inférieure du porteoutil 36 est munie d'un outil de préhension 39 permettant d'agripper l'ensemble cru- chon-curseur et de l'amener au droit d'un embout d'ai- guille préalablement sélectionné La position des por- te-outils à l'intérieur des dispositifs tels que 31 et la position de ces derniers dans le bouchon 8 sont déterminées de sorte que, par rotation du bouchon, on puisse amener un porte-outil au-dessus de n'importe quel embout d'aiguille Dans le cas o ces derniers sont disposés suivant deux arcs de cercle concentri- ques, comme c'est le cas dans l'exemple décrit ici, les deux porte-outils 36, 36 A sont identiques et si- tués à des distances de l'axe de rotation du bouchon égales au rayon des arcs de cercle définis par les embouts d'aiguilles 18 et 17 respectivement. L'introduction d'un cruchon dans le dispo- sitif 31 va être maintenant décrite en détail en réfé- rence à la figure 4 L'ensemble cruchon-curseur 40 est amené par transfert pneumatique dans un tube 41 débou- chant dans une chambre 42 Un piston 43 commandé par une tige 44 peut se déplacer à l'intérieur de la cham- bre 42 Lorsqu'il est en position rétractée, l'ensem- ble 40 tombe dans la chambre 42 puis le piston 43 est poussé en avant afin d'amener l'ensemble cruchon-cur- seur 40 au sommet du puits de descente 46 Cependant, l'ensemble ne tombe pas dans le puits, car le curseur est muni à ses deux extrémités de renflements 47 coo- pérant avec les parties en creux du filetage de la vis 32 Cette dernière étant immobilisée en translation, sa mise en rotation assure la descente progressive de l'ensemble 40 jusqu'au barillet 34 qui se trouve à la partie inférieure du dispositif 31 (figure 5) Par ro- tation de celui-ci autour de l'axe 35, l'ensemble cru- chon-curseur 40 est amené au-dessous du porte-outil 36 Ce dernier est alors descendu jusqu'à ce que la pince 49 de l'outil 39 puisse agripper l'ensemble cru- chon-curseur 40 et piquer celui-ci sur l'aiguille 50. Une fois le prélèvement effectué, le porte-outil 36 remonte l'ensemble cruchon-curseur et, par un mouve- ment approprié du bouchon tournant, le porte-outil 36 est amené au droit d'un point de départ pneumatique des ensembles cruchon-curseur, par exemple au-dessus de la canalisation 28 (figure 1). La figure 6 représente un ensemble cruchon- curseur utilisé dans le banc de prélèvement selon l'invention Cet ensemble 40 comporte un cruchon 51 en polyéthylène logé en force dans un manchon cylindrique 52 ou curseur ouvert à ses deux extrémités et compor- tant sur sa paroi latérale un certain nombre de bossa- ges circulaires 53, ce qui permet d'emmancher en force le cruchon 51 dans le curseur 52 De plus, celui-ci comporte à ses deux extrémités des renflements 47 coo- pérant avec le filetage de la vis hélicoïdale 32, ce qui permet la descente de l'ensemble dans le puits 46. La figure 7 illustre un mode particulier de réalisation du bouchon élastique 55 du cruchon 51. Après le prélèvement, lorsqu'on retire le bouchon de l'aiguille, il reste généralement une goutte à l'exté- rieur du bouchon, et celle-ci peut être une source dangereuse de contamination Afin d'éviter un tel ris- que, le bouchon 55 du cruchon 51 comporte un alvéole 54 entièrement fermé, dans lequel la goutte est rete- nue lorsque le cruchon est retiré de l'aiguille Le bouchon 55 peut par exemple être réalisé en deux par- ties 57 et 58 collées ensemble, et dont seule la par- tie 58 comporte une cavité 54. Le banc de prélèvement selon l'invention présente de nombreux avantages dont le principal est la simplicité puisque, du fait que les embouts d'ai- guille sont situés dans une cuve placée sous la dalle de protection, il n'y a plus besoin de boîte à gants. D'autre part, les dispositifs mécaniques de manipula- tion des cruchons ont leurs organes de commande situés à l'extérieur de la cuve 2, ce qui facilite les con- trôles de positionnement Ils sont également plus sim- ples que dans les bancs de prélèvement de l'art anté- rieur, puisque le même outil peut servir aussi bien à la manipulation des cruchons qu'à l'enlèvement des bouchons protecteurs des embouts d'aiguille et au rem- placement de ceux-ci. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul exemple de réalisation qui vient d'être décrit, mais que l'on peut envisager des va- riantes sans sortir pour autant du cadre de l'inven- tion. il REVENDICATIONS 1 Banc de prélèvement d'échantillons li- quides à l'aide d'un récipient ou cruchon fermé par un bouchon élastique que l'on pique sur une aiguille creuse reliée à une capacité contenant le liquide à échantillonner, cette dernière étant située sous une dalle de protection biologique ( 4), caractérisé en ce qu'il comprend une cuve fermée ( 2) située sous la dal- le de protection ( 4) et solidaire de celle-ci, dans laquelle se trouvent les embouts ( 17, 18) desdites ai- guilles creuses, et au moins un dispositif mécanique ( 31) pour l'introduction et la manipulation des cru- chons dont au moins la partie inférieure traverse la dalle ( 4) et aboutit dans la cuve ( 2) au niveau des embouts d'aiguilles ( 17, 18). 2 Banc de prélèvement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les embouts d'aiguilles ( 17, 18) sont disposés suivant un arc de cercle ou plusieurs arcs de cercle concentriques. 3 Banc de prélèvement selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la dalle ( 4) comporte un bouchon tournant ( 8) dont l'axe de rotation ( 25) passe par le centre du ou des arcs de cercles définis par les embouts d'aiguilles. 4 Banc de prélèvement selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif mécanique ( 31) d'introduction et de manipu- lation des cruchons dont la partie inférieure traverse ledit bouchon tournant ( 8), ce dispositif comprenant au moins un porte-outil ( 36) situé à une distance de l'axe de rotation ( 25) du bouchon ( 8) égale au rayon de l'un des arcs de cercles définis par les embouts d'aiguilles creuses ( 17, 18). Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la cuve ( 2) comporte à sa périphérie un récipient an- nulaire ( 12) dans lequel plonge un manchon ( 11) soli- daire du bouchon tournant ( 8). 6 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cruchon ( 51) est disposé à l'intérieur d'un curseur ( 52) permettant le transport pneumatique de l'ensem- ble. 7 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bouchon élastique ( 55) du cruchon ( 51) comprend une cavité entièrement fermée ( 54) traversée par l'aiguil- le lors du prélèvement. 8 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque dispositif mécanique ( 31) comprend au moins une vis hélicoïdale ( 32) libre en rotation et immobilisée en translation, permettant le mouvement de l'ensemble cruchon-curseur ( 40) dans un puits de descente ( 46), un outil de préhension ( 39) et un barillet ( 34) situé à sa partie inférieure permettant de déplacer l'ensem- ble cruchon-curseur entre le puits de descente ( 46) et l'outil de préhension ( 39). 9 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque embout d'aiguille ( 17, 18) repose sur un sup- port muni d'une conduite d'arrivée et d'une conduite de départ du liquide à-échantillonner ainsi que d'une capacité intermédiaire située entre les conduites de départ et d'arrivée, la partie inférieure de ladite capacité intermédiaire étant reliée à la conduite d'arrivée par une canalisation de vidange fortement inclinée et la partie inférieure de chaque embout ( 17, 18) ayant la forme d'un manchon plongeant dans la ca- pacité intermédiaire et ouvert à son extrémité infé- rieure.