Brevet FR2516240A1 — publié le 19830513

La présente invention se rapporte à une instal- lation pour inspection visuelle à distance de certains em- placements et, en particulier, de certaines régions de réci- pients qui ne sont pas accessibles pour une inspection par le personnel Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une installation d'inspection visuelle d'un agencement de stockage comprenant un récipient primaire, destiné à contenir un certain fluide, et un récipient extérieur, qualifié de ré- cipient de sécurité ou de protection, qui entoure le récipient primaire pour éviter une perte de fluide en cas de rupture ou de fuite dans le récipient primaire. Il y a beaucoup de raisons pour lesquelles un récipient primaire contenant un fluide peut être placé 'dans un récipient de sécurité C'est le cas, par exemple, lorsque ce fluide est instable ou dangereux pour l'environnement, le ré- cipient de sécurité servant, dans un tel cas, à recueillir et à retenir le fluide dans l'éventualité d'une fuite dans le récipient primaire De plus, quand le récipient primaire contient un fluide à une température extrême, par exemple, un fluide cryogénique ou un fluide à haute température, com- me celui qu'on peut rencontrer dans les réacteurs nucléaires, l'espace compris entre les récipients primaires et de sécurité constitue une isolation qui diminue les pertes de chaleur du récipient primaire en direction de l'environnement. Un réacteur nucléaire à refroidissement par un métal liquide pose un problème particulièrement difficile du fait que l'espace compris entre les deux récipients est à une température relativement élevée, en général égale ou supérieu- re à 2000 C De plus, on maintient à un minimum la largeur de l'espace compris entre les récipients primaires et de sécurit( Dans le cas d'une fissure dans le récipient primaire, le flui. de qu'il contient s'échappe dans l'espace annulaire compris entre les deux récipients Ceci pourrait créer une situation extrêmement dangereuse si le volume de l'espace annulaire de- vait permettre au niveau du fluide du récipient primaire de s'abaisser assez pour découvrir le coeur du réacteur En effet, si le coeur était découvert, il ne serait plus suffi- samment refroidi pour éviter une rupture et une fusion éven- 2 516240 tuelles des ensembles combustibles du coeur, avec pour ré- sultat une fusion de ce dernier En conséquence, on main- tient relativement étroit l'espace entre les deux réci- pients afin de prévenir cette éventualité L'autre terme de l'alternative consiste à maintenir dans le récipient primai- re une réserve suffisante de fluide réfrigérant pour remplir le volume de l'anneau sans découvrir pour autant le coeur du réacteur, ce qui revient à utiliser un récipient primaire plus grand et plus coûteux. Pour garantir un fonctionnement continu sans danger d'un réacteur nucléaire, par exemple, une inspection périodique de la paroi extérieure du récipient primaire, au moins, est exigée par le "ASME Boiler Code", section XI, division III /&ode ASME (association américaine des ingé- nieurs mécaniciens) des bouilleurs 7 Or, aucun système fia- ble d'inspection n'a, jusqu'à présent, pu être réalisé pour un examen visuel de l'anneau étroit qui subsiste entre le récipient primaire et son récipient de sécurité, en particu- lier aux températures de fonctionnement que l'on rencontre dans un réacteur nucléaire. De plus, il est non seulement nécessaire de pou- voir inspecter l'intérieur d'un tel anneau, mais également de connaître, à tout moment, avec précision, l'emplacement que le dispositif d'inspection visuelle occupe afin de pou- voir comparer par exemple, les bandes vidéo du moment avec des bandes vidéo enregistrées quand le récipient était neuf. De plus, dans le cas des réacteurs nucléaires, le système d'inspection ne doit pas exiger une pénétration dans le récipient de sécurité La raison en est qu'une telle pénétra- tion pourrait constituer une source de fuite et pourrait ainsi déjouer l'action du récipient de sécurité. En conséquence, l'un des buts de la présente invention est de fournir une installation qui permet de localiser avec précision un dispositif d'inspection visuelle à distance, destiné à examiner l'espace annulaire compris entre un récipient primaire et son récipient de sécurité. Un autre but de l'invention est de fournir une installation d'inspection visuelle à distance, qui est capable de suppor- ter une gamme extrêmement étendue de températures. En conséquence, la présente invention a pour objet une installation pour l'inspection visuelle à distance d'une structure incluant un récipient primaire s'étendant vers le haut, entouré extérieurement par un récipient de sécurité s'étendant vers le haut La surface de la paroi ex- térieure du récipient primaire et la surface de la paroi in- térieure du récipient de sécurité délimitent entre elles un anneau L'installation comprend un dispositif de guidage s'étendant circonférentiellement autour du pourtour supé- rieur de l'un desdits récipients, sur lequel sont montés deux chariots à moteur diamétralement opposés A ces chariots est suspendue une pisteflexible allongée, qui s'abaisse dans l'anneau à partir de l'un des chariots et qui remonte le long de l'anneau vers l'autre chariot La piste comporte, en outre, un dispositif de contact qui s'étend d'une extrémité de la piste à l'autre Sur la piste est monté au moins un curseur, qui comporte un moteur relié audit dispositif de contact Le curseur porte également une ou plusieurs caméras de télévision orientée(s) vers une partie de l'un, au moins et, généralement des deux récipients et des moyens pour éclairer la partie du récipient vers la- quelle les caméras sont dirigées Un dispositif est égale- ment prévu pour entraîner en synchronisme les deux chariots à moteur de façon à les maintenir diamétralement opposés, et aussi pour faire monter et descendre le curseur le long de la piste vers n'importe quelle position voulue, ce qui fait qu'en sélectionnant judicieusement les mouvements des cha- riots et du curseur, on peut placer ce dernier n'importe o dans l'anneau Les signaux de la caméra montée sur le curseur sont transmis à un emplacement éloigné pour permet- tre une inspection visuelle à distance des surfaces du récipient Il est avantageux de prévoir aussi des moyens pour enregistrer les signaux reçus de la caméra, ainsi que l'em- placement précis occupé par celle-ci afin de pouvoir compa- rer les images reçues avec celles d'inspections visuelles précédentes ou ultérieures. Dans un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, on place des marqueurs ou des témoins à des points choi- sis à l'avance dans l'anneau sur l'un ou sur les deux récipients, afin de pouvoir vérifier la position de la caméra et du c-ur- seur En général, on donne à ces marqueurs ou témoins la for- me d'une mire, ce qui permet de vérifier aussi la netteté de l'image transmise par la caméra Dans certaines applica- tions du système, il peut être avantageux ou nécessaire de prévoir un dispositif destiné à chauffer, ou à refroidir,la caméra afin de la maintenir au voisinage d'une température de fonctionnement voulue. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui va suivre, en réfé- rence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue latérale schématique, partiellement en coupe, d'un réacteur nucléaire équipé d'un dispositif d'inspection visuelle à distance conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une vue en plan partielle, par- tiellement en coupe, du réacteur nucléaire de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective, partiel- lement écorchée, d'une partie du réacteur nucléaire des figu- res 1 et 2, montrant certains détails de construction de l'installation d'inspection; la figure 4 est une perspective agrandie d'un mode de réalisation préféré du curseur et de la piste repré- sentés sur la figure 1, et qui montre des détails de construc- tion de ceux-ci; et la figure 5 est une vue en plan d'un tronçon de la piste de la figure 1, et qui montre des détails de construc- tion de cette piste. Pour la commodité de l'exposé, la présente in- vention sera décrite en prenant pour exemple son application à un réacteur nucléaire On comprendra cependant que le sys- tème de la présente invention peut aussi être utilisé dans toutes sortes d'autres installations o deux récipients déli- mitent un anneau qui est inaccessible pour le personnel Tou- tefois, l'invention est particulièrement bien adaptée aux réacteurs nucléaires puisque ceux-ci comportent des parties, telles que des cordons de soudure et parties semblablesqui doivent être périodiquement inspectées et qui sont inacces- sibles au personnel à cause de facteurs tels que la tempéra- ture, la radioactivité ou par manque de place. En se référant aux figures 1 à 3, on voit un réacteur nucléaire 10, par exemple, un surrégénérateur à refroidissement par un métal liquide qui comprend, entre autres, un récipient primaire 12 destiné à contenir le coeur, le fluide de refroidissement et d'autes composants, non repré- sentés Le récipient primaire 12 est entouré d'un récipient de sécurité ou de protection 14 La surface extérieure de la paroi du récipient primaire 12 et la surface intérieure de la paroi du récipient de sécurité 14 délimitent entre elles un espace annulaire 16, auquel on donne généralement le nom d'"anneau" Dans l'espace annulaire 16 est suspendue une pis- te flexible 18 qui est supportée par deux chariots 20 à moteur diamétralement opposés De leur côté, les chariots 20 sont supportés par des éléments d'un dispositif 22 de guidage qui encerclent le pourtour supérieur du récipient de sécurité 14 Normalement, le dispositif 22 est constitué par une couron ne dentée permettant un positionnement précis des chariots Sur la piste flexible 18 sont montés un et parfois deux. curseurs 24. En se référant aux figures 4 et 5, on voit plus clairement les détails du curseur 24 et de sa piste flexible 18 Le curseur 24 comprend une enveloppe 26 qui, dans ce mode de réalisation préféré, comporte quatre bras 28, dont cha- cun porte une roue 30 afin de réduire à un minimum les forces de frottement quand le curseur 24 a été introduit dans l'espa- ce annulaire 16 De préférence, les bras 28 sont montés à rotation sur l'enveloppe 26, par exemple, au moyen de pi- vots 32,et des moyens tels que des ressorts ou autres, sont prévus pour solliciter les bras 28 vers l'extérieur afin de s'assurer que les roues 30 viennent bien en contact avec les surfaces des parois du récipient primaire 12 et du récipient de sécurité 14, afin de maintenir le curseur 24 pratiquement centré dans l'espace annulaire 16 L'enve- loppe 26 comporte également une ou plusieurs caméras, telles que des caméras de télévision en circuit fermé, qui permet- tent de voir à distance ce qui se passe dans l'espace annu- laire 16 C'est ainsi, par exemple, que des caméras 34 on t été prévues sur le dessus et sur le fond de l'enveloppe 2 e, afin d'examiner simultanément la surface des parois du récipient primaire 12 et du récipient de sécurité 14 Des caméras 36 pourraient également être installées soit sur l'une soit aux deux extrémités de l'enveloppe 26, afin de pouvoir voir dans la direction du mouvement du curseur 24 Des sour- ces lumineuses 38 sont également prévues pour éclairer les ré- gions vers lesquelles les différentes caméras sont dirigées. A l'intérieur de l'enveloppe 26 est logé un moteur comportant une roue dentée pour propulser le curseur 24 le long de la piste 18 Un câble 40 alimente en énergie électrique le mo- teur, les caméras et les sources lumineuses, et assure la transmission des signaux entre la caméra et un emplacement éloigné. En considérant maintenant la figure 5, on voit que, dans ce mode de réalisation préféré, la piste 18 se com- pose d'une série de plaquettes 42 parallèles et recouvrantes, qui sont articulées à leurs extrémités superposées, par exem- ple, au moyen d'axes 44 qui leur confèrent une certaine flexi- bilité dans une direction perpendiculaire à l'axe longitu- dinal de la piste 18 A des points déterminés le long de la piste 18, sont prévues un certain nombre de plaques 46 de raidissement, qui assurent la liaison entre les plaquettes 42 Les plaques 46 de raidissement sont reliées aux plaquettes 42 opposées par des moyens classiques, tels que le collage, le soudage, le rivetage, etc Les plaques 46 produisent une certaine rigidité de la piste 1 B suivant une direction trans- versale à son axe longitudinal Divers autres agencements capables de combiner la flexibilité verticale avec une rigi- dité latérale se présenteront d'eux-mêmes à l'esprit du technicien averti Entre les plaquettes parallèles 42, est prévu un dispositif destiné à venir en prise avec la roue dentée d'entraînement du curseur 24 Dans le mode de réalisa- tion préféré représenté, ce dispositif est constitué par une double chaîne 48 à rouleaux, qui est fixée aux plaques de raidissement 46, à des emplacements déterminés, de façon à maintenir la chaîne 48 'dans la position voulue En outre, un certain nombre d'éléments 50 de guidage sont espacés t out au long de la piste 18 afin de faciliter le mouvement du cur- seur 24 et, pour assurer également que ce dernier est main- tenu dans une position appropriée par rapport à la piste 18 et à la chaîne 48 Comme représenté, ces éléments de guidage sont constitués par une série de disques ou de roulettes montés sur les plaques 42 et disposés à des intervalles déterminés le long de la piste 18. Pendant le fonctionnement normal du réacteur nucléaire 10, l'espace annulaire 16 est isolé de l'environ- nement qui l'entoure Pour permettre une inspection conformé- ment à la présente invention, au moins deux ouvertures d'accès diamétralement opposées et comportant des couvercles amo- vibles doivent être prévues près de la partie supérieure de l'espace annulaire 16 afin de permettre d'accéder aux élé- ments de guidage 22 En général, on prévoit de deux à quatre paires d'orifices d'accès diamétralement opposés, afin de réduire la longueur du câble qui doit être introduit dans l'espace annulaire 16 Après que le réacteur a été arrêté en vue de procéder à l'inspection nécessaire, on enlève les couvercles et on installe sur le dispositif de guidage 22 deux chariots 20 à moteur diamétralement opposés On relie à ces chariots un câble de télécommande et on les fait en- suite tourner autour du dispositif de guidage-22 afin de s'as- surer qu'il n'y a pas d'obstacle Après s'être assuré qu'il n'y a aucun obstacle, on ramène les chariots aux orifices d'accès En utilisant un câble de traction installé aupara- vant, on attache l'une des extrémités de ce câble à la pis- te flexible 18 et l'on introduit celle-ci dans l'une des ou- vertures d'accès, puis au moyen du câble on la tire vers le bas à travers l'anneau, jusque sous le récipient primaire 12, puis on la fait remonter le long de l'autre côté de l'anneau 16 jusqu'à l'ouverture d'accès opposée On enlève ensuite le câble et on attache les extrémités de la piste flexible 18 aux chariots 20. Après cela, on fixe au moins un curseur à la piste 18 Dans certaines applications, on fixe un curseur à la pis- te 18 près de chaque chariot 20 On relie un câble au curseur 24, puis on vérifie le bon fonctionnement de la caméra et des sources lumineuses Ensuite, on fait descendre les curseurs 24 le long de l'espace annulaire 16 et les si- gnaux de la caméra sont transmis par le câble à une station éloignée afin d'être simultanément vus et enregistrés La longueur du câble doit être suffisante pour permettre aux cha- riots 20 et aux curseurs 24-de se déplacer sur les distances 1 a prévues C'est ainsi que le câble pourrait se dérouler d'une bobine, suivant les besoins, ou bien qu'une longueur suffisante de câble pourrait être suspendue dans l'espace annulaire 16 La manière dont le câble est débité et est gui- dé est principalement une affaire de choix. Pendant que le curseur 24 descend le long de la piste 18, on observe les marqueurs ou les témoins placés précédemment à la surface des parois des récipients 12 et 14,afin de confirmer que la clarté et la finesse de résolu- tion des signaux optiques reçus sont conformes aux objectifs visés par l'inspection, et de vérifier aussi la position des caméras Ensuite, on entraîne les chariots 20 simultané- ment, soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit dans le sens contraire, de façon à obtenir un certain recouvrement du champ de la caméra, puis on répète la procédure De cette manière, toute la surface des parois des récipients délimitant l'espace annulaire 16 peut être observée De plus, on conçoit que les curseurs 24 pourraient également servir à transporter, en plus des caméras de télévision, des outillages télécom- mandés, tels que des meules, des équipements de soudage et autres, dans l'éventualité o une réparation serait né- cessaire. Dans un réacteur nucléaire, la température dans l'espace annulaire 16 peut atteindre 2000 C, ce qui est au- dessus de la température de fonctionnement normale de la plupart des caméras de télévision en circuit fermé En con- séquence, quand on utilise un tel système d'inspection dans un réacteur nucléaire, il est nécessaire de prévoir des moyens appropriés de régulation de la température En géné- rai, ceci est accompli par des moyens passifs de régulation, par exemple, par de la matière isolante placée dans l'en- veloppe 26 et entourant les caméras. En variante, il est bien évident que le curseur 24 pourrait contenir un fluide de refroidissement ou bien pourrait être continuellement alimenté en un tel fluide par un conduit logé dans le câble 40 et circulant en relation d'échange de chaleur avec la caméra. Quand l'inspection est achevée, on ramène les chariots vers une ouverture d'accès et l'on enlève les cur- seurs 24 On attache le câble de traction à l'une des extré- mités de la piste 18 et l'on retire l'autre extrémité de la piste par l'ouverture d'accès opposée On détache ensuite le câble de traction qu'on laisse sur place en vue de sa réutilisation quand une nouvelle inspection sera néces- saire On retire ensuite les chariots 20 et l'on referme hermétiquement les ouvertures d'accès. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'invention a été décrite en prenant pour exemple une caméra utilisant une source lumineu- se traditionnelle Toutefois, on comprend aisément qu'il entre dans le cadre de la présente invention d'utiliser une caméra qui capte d'autres types de radiations électromagné- tiques aux fins de projection et d'enregistrement C'est ainsi, par exemple, qu'on pourrait utiliser une caméra sen- sible non pas aux radiations lumineuses mais aux radiations nucléaires Il faudrait alors prévoir la présence d'une source de telles radiations et qui pourrait, dans ce cas, être constituée par les radiations issues du coeur du réacteur nucléaire. Une autre solution *consisterait à utiliser une caméra répondant aux rayons infrarouges issus d'une source chaude, laquelle pourrait, dans ce cas aussi, être le coeur du réacteur En conséquence, bien que l'invention ait été décrite dans le contexte d'une application particulière préférée, dans un réacteur nucléaire, elle peut également être appliquée à d'autres systèmes ou appareils dans lesquels 16240 une inspection s'impose mais o, pour des raisons de tempé- rature, d'espace ou de radiation, certaines zones sont inac- cessibles pour le personnel On notera donc que la présente description n'a aucun caractère limitatif, et n'a pour buts que d'exposer et de bien faire comprendre l'idée et les principes de l'invention. 16240 REVENDICATIONS 1., Installation pour inspecter à distance une structure comprenant un récipient primaire ( 12) s'étendant vers le haut et entouré par un récipient de sécurité ( 14) s'étendant vers le haut, lesdits récipients ( 12, 14) étant espacés l'un de l'autre de manière à délimiter entre eux un anneau ( 16), installation caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif ( 22) de guidage entourant un pour- tour extérieur de l'un desdits récipients; deux chariots à moteur ( 20) diamétralement oppo- sés et placés sur le dispositif ( 22) de guidage; des éléments destinés à entraîner les chariots ( 20) pendant le fonctionnement de l'installation et à les maintenir dans des positions diamétralement opposées; une piste flexible allongée ( 18) s'abaissant dans l'anneau ( 16) à partir de l'un desdits chariots et remon- tant le long de l'anneau vers l'autre chariot, l'une des extrémités de la piste ( 18) étant attachée à l'un des cha- riots, tandis que son autre extrémité est attachée au second chariot, ladite piste comportant en outre un dispositif al- longé de contact ( 49) s'étendant de l'une desdites extrémités à l'autre; au moins un curseur ( 24) placé sur la piste ( 18) et comportant un moteur et des organes pour relier ce moteur au dispositif de contact, afin de faire monter et descendre ledit chariot ( 20) le long de la piste ( 18), une caméra ( 34) installée sur le curseur ( 24) et dirigée vers une partie de l'un au moins des récipients ( 12, 14); des éléments ( 38) destinés à éclairer la partie du récipient vers laquelle la caméra ( 34) est dirigée; un organe ( 40) destiné à alimenter en énergie élec- trique le moteur ( 20, 24) et la caméra ( 34) et à transmettre des signaux de la caméra ( 34); et des dispositifs de visualisation destinés à re- cevoir les signaux de la caméra ( 34) afin de permettre de voir et d'examiner la partie du récipient vers laquelle la caméra est dirigée. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que des marqueurs ou des témoins sont dispo- sés à des emplacements prédéterminés dans l'anneau ( 16) sur l'un, au moins, desdits récipients ( 12, 14) afin de permettre de vérifier la position de la caméra ( 34) et du curseur ( 24). 3 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les marqueurs ou témoins se présentent sous la forme d'une mire,qui permet de vérifier la netteté de l'image transmise par la caméra ( 34). 4 Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le dispositif de guidage comprend une cou- ronne dentée. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite couronne dentée est montée le long du pourtour supérieur du récipient de sécurité ( 14). 6 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend également des moyens pour enregistrer les signaux émis par la caméra ( 34). 7 Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour enregis- trer simultanément la position de la caméra ( 34). 8 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif destiné à refroidir la caméra ( 34).