Brevet FR2520150A1 — publié le 19830722

Dispositif pour transférer horizontalement entre deux enceintes des élé- ments combustibles nucléaires stockés en position verticale L'invention concerne un dispositif pour transférer horizontalement entre deux enceintes des éléments combustibles nucléaires stockés en position verticale. Ce dispositif est notamment applicable aux centrales nucléaires du type à eau sous pression PWR, dans lesquelles les éléments combustibles se présentent sous la forme de barres ayant par exemple une longueur de deux mètres et une section rectangulaire de 200 x 100 mm environ. Lors de leur mise en service, ces éléments sont introduits verticalement à l'aide d'une machine de chargement dans le coeur du réacteur qui est contenu dans une cuve. Lorsqutils sont uss ils en sont extraits par la même machine et déposés provisoirement, élément par élément, toujours en position verticale, dans une piscine de déchargement surmontant la cuve du réacteur.Ils sont ensuite transférés vers une piscine de désactivation située par exemple à une distance de 10 mètres de la piscine de déchargement, sensiblement au même niveau, où ils sont stockés en position verticale jusqu'à ce que la décroissance naturelle de leur radioactivité permette leur évacuation hors de la centrale. L'eau assure en effet la fonction de refroidissement des éléments et de protection du milieu exterieur contre une partie des rayonnements. La présente invention vise à améliorer les moyens disponibles pour effectuer un tel transfert. Il est connu de le réaliser sous eau à l'aide d'un chariot portant ltélément combustible et parcourant un tunnel étanche reliant la piscine de déchargement à la piscine de désactivation. Ce tunnel est disposé horizontalement au-dessous du niveau de l'eau dans ces deux piscines, de manière à permettre de maintenir les éléments combustibles en immersion aussi bien pendant leur transfert que pendant leur stockage, et sa paroi participe à la protection contre les rayonnements. On lui donne un diamètre beaucoup plus faible que la longueur des éléments combustibles, ceci pour limiter son encombrement et les dimensions de l'ouverture par laquelle il débouche dans l'enceinte de confinement contenant la cuve du réacteur et la piscine de déchargement. De trop grandes dimensions de cette ouverture conduiraient en effet soit à affaiblir mécaniquement cette enceinte essentielle à la sécurité de la centrale en cas d'accident, soit à prendre des dispositions coûteuses pour renforcer la paroi de l'enceinte autour de cette ouverture. Dans ces conditions, la dépose de l'élément combustible sur le chariot par la machine de chargement et sa préhension ultérieure dans le chariot par une machine dite "de transfert" ne peuvent s'effectuer qu'en position verticale, et son transfert à l'intérieur du tunnel qu'en position horizontale. Il faut donc le basculer avant de l'introduire dans le tunnel, et le redresser en fin de parcours pour en permettre la préhension. Plus précisément le dispositif de transfert doit répondre aux impératifs suivants - Il doit permettre la dépose de l'élément combustible en position verticale sur le chariot de transfert, la préhension de l'élément dans le coeur et la dépose étant assurées par la machine de chargement. - Il doit assurer le transfert de l'élément, de la piscine de déchargement vers la piscine de désactivation, en position horizontale, notamment lors du passage à l'intérieur du tunnel de transfert. - Il doit permettre la préhension de l'élément combustible en fin de parcours à l'entrée de la piscine de désactivation, c'est-à-dire que cet élément doit être alors revenu en position verticale pour permettre sa préhension par la machine de transfert. - Il doit assurer les mouvements de basculement et de translation de l'élément combustible de façon parfaitement synchronisée afin de permettre le passage à ltintérieur du tunnel sans aucun risque d'interférence. - Il doit libérer les extrémités du tunnel de tout organe mécanique continu afin d'en permettre l'obturation, après les interventions de renouvellement de combustible. Dans les installations existantes, le basculement et le transport de l'élément combustible sont réalisés par plusieurs systèmes indépendants c'est-à-dire que le dispositif de transfert comprend - Un basculeur côté piscine de déchargement. - Un dispositif de transport horizontal entre la piscine de déchargement et la piscine de désactivation. - et un basculeur côté piscine de désactivation. Chacun de ces systèmes comporte ses propres organes de commande, ce qui a pour inconvénients de multiplier ces organes et de nécessiter une synchronisation soignée des manoeuvres. De plus l'encombrement de l'ensemble est alors important. La présente invention a pour but d'apporter une solution à chacun des impératifs précités en proposant un dispositif de transfert tel que le nombre d'organes de commande et l'encombrement du dispositif soient minimaux et que la synchronisation des divers mouvements soit assurée de manière simple. Ce dispositif est'essentiellement constitué par un chariot porteur guidé latéralement et se déplaçant dans des rails soutenus par des structures prenant appui, soit à l'intérieur du tunnel de transfert, soit sur le cuvelage des piscines de déchargement ou de désactivation. Ce chariot comporte une balancelle articulée permettant la dépose et la préhension de l'élément combustible. Le basculement (900) de cette balancelle est directement provoqué à l'aide d'un système à came, par la translation même du chariot. Cette balancelle, porteuse de l'élément combustible, se trouve en position verticale à chaque extrémité du parcours, et en position "couchée", c'est-à-dire horizontale, lors du passage dans le tunnel de transfert. La translation du chariot porteur est réalisée à l'aide d'une chaste mécanique spéciale de type connu, appelée "chatne pousseuse" ayant la propriété de devenir rigide en poussée, comme en traction, grâce à une conception particulière de ses maillons. Une telle channe est par exemple fournie sous la référence 40 PSG par la société française SERAPID. Elle peut être aisément commandée à partir d'un ensemble motoréducteur installé hors d'eau sur la margelle de la piscine, par l'intermédiaire d'un arbre de transmission vertical et d'un bottier de commande et de renvoi à 900. L'adaptation de ce type de commande permet donc de libérer totalement le tunnel de transfert et de procéder à l'obturation de celui-ci, lorsque l'ensemble chariot et channe est stocké côté piscine de désactivation. L'originalité réside notamment en ce que le mouvement permettant le positionnement de l'objet est directement provoqué par le mouvement de translation du chariot, ce qui évite toute fausse manoeuvre, et rend le dispositif très fiable. La présente invention a donc pour objet un dispositif pour transférer horizontalement entre deux enceintes des éléments combustibles nucléaires stockés en position verticale, ce dispositif comportant : - un tunnel de transfert sensiblement horizontal réunissant ces deux enceintes et présentant une hauteur inférieure à celle des éléments combustibles, - un chariot porteur se déplaçant dans ce tunnel sur une structure de guidage pour recevoir et transporter ces éléments en position couchée, - au moins une première machine disposée dans au moins une première des deux enceintes et propre à déplacer ces éléments en position verticale notamment pour les déplacer entre le chariot porteur, et leurs positions de stockage, - et des moyens de basculement pour faire basculer ces éléments entre leur position verticale de déplacement par cette machine et leur position couchée de transport par le chariot, - ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une balancelle allongée propre à recevoir un élément combustible disposé selon sa longueur, cette balancelle étant articulée sur le chariot porteur pour pouvoir basculer entre une position verticale et une position couchée, - les moyens de basculement comportant une pièce de basculement fixe solidaire de la structure de guidage du chariot à au moins une extrémité de cette structure, - et une pièce de basculement mobile solidaire de la balancelle et coopérant avec la pièce de basculement fixe de manière à faire basculer la balancelle en position verticale quand le chariot arrive à l'extré- mite de la structure de guidage, et à la faire retourner en position couchée quand le chariot repart de cette extrémité. D'autres caractéristiques de l'invention apparattront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels : - La figure 1 est une vue partielle de côté et en coupe longitudinale de l'ensemble du dispositif et de son environnement, sur laquelle les basculements aux extrémités du parcours sont schématisés. - La figure 2 est une vue de côté montrant le chariot côté piscine de désactivation ainsi que le stockage de la chaine et l'interruption des rails au droit de la porte d'obturation du tunnel. - La figure 3 est une vue de côté montrant le chariot à l'intérieur du tunnel et en position coté piscine de déchargement. - Les figures 4 à 7 sont des vues de côté indiquant les diverses configurations des pièces de basculement en positions extrêmes de parcours. La figure 8 est une vue du même dispositif en coupe par un plan horizontal passant par l'axe du tunnel de transfert. La figure 9 est une vue de côté du chariot porteur isolé, avec sa balancelle en position verticale. La figure 10 est une vue du chariot porteur à l'intérieur du tunnel de transfert en coupe transversale, selon un plan X-X de la figure 3, les articulations et galets de supportage étant représentés coupés seulement dans la partie droite de la figure. La figure 1 situe le dispositif de transfert et de positionnement du combustible nucléaire dans son environnement. Les éléments combustibles usés 1 sont extraits du coeur de la cuve 2 par la machine de chargement 3 qui les remonte dans la piscine de déchargement 4 dont la fonction est d'assurer la protection biologique latérale ainsi qu'une hauteur d'eau suffisante au-dessus de l'élément combustible en cours de transfert. Cette piscine de déchargement 4 est reliée à la piscine de désactivation 5 par le tunnel de transfert 6, étanche et protégé biologiquement. La machine de stockage 7 assure la reprise et le transfert des éléments combustibles vers les casiers de la piscine de désactivation. Les éléments mécaniques du dispositif de transfert comportent un chariot porteur 8 roulant dans des rails de guidage 30, 31 et 32 et portant une balancelle articulée 9 montée sur les tourillons 21 en extrémité de chariot. Cette balancelle est équipée pour recevoir et maintenir les éléments combustibles mis en place par la machine de chargement. Une channe mécanique "pousseuse" 10 est attachée à l'extrémité du chariot opposée à celle de l'articulation de la balancelle et assure la translation du chariot. La constitution de cette chaste est telle qu'elle peut s'incurver vers le bas mais non vers le haut, de sorte que, lorsqu'elle s'appuie sur les rails 30, 31 et 32 elle apparat comme complétement rigide, tout en conservant la possibilité des'enrouler vers le bas sur des guides convenables au delà de ces rails. Elle est commandée à partir d'un ensemble motoréducteur il installé sur une console 22 fixée sur la margelle de la piscine de désactivation. Un arbre de transmission vertical 12 relie le motoreducteur à un bottier de commande et de renvoi 13 qui provoque le déplacement de la channe et par conséquent du chariot à balancelle. Un magasin 14 de stockage de la channe est prévu à l'entrée de la piscine de désactivation. On notera également sur cette figure 1 d'une part les mouvements de basculement de la balancelle à chaque extrémité du parcours, et d'autre part l'interruption des rails de guidage d'une part au droit de la porte d'obturation 15 du tunnel de transfert, entre les rails 30 et 31, et d'autre part à la sortie de la piscine de déchargement, entre les rails 30 et 32 (voir fig.3). La figure 2 montre de façon plus nette que le chariot comporte des galets de supportage vertical qui lui permettent de rouler en conservant sa stabilité même à l'endroit des interruptions des rails de guidage. Ces galets sont au nombre de 4 sur chaque face latérale du chariot, à savoir deux galets extrêmes 16 et deux galets intermédiaires 16a. Cette figure montre également que lorsque l'ensemble du dispositif est en fin de parcours, côté piscine de désactivation l'extrémité du tunnel est entièrement libérée et qu'il est alors possible de mettre en place un dispositif d'obturation, telle que la porte 15. Elle montre encore le positionnement de la chaste 10 dans son magasin de stockage 14. La figure 3 montre -le chariot en fin de parcours côté piscine de déchargement. La balancelle 9 est en position verticale permettant la mise en place d'un élément combustible par la machine de chargement. Le chariot 8, avec sa balancelle 9 en position horizontale est représenté à l'intérieur du tunnel de transfert 6. Les figures 4 et 5 montrent les pièces assurant le basculement de la balancelle en fin de parcours côté piscine de désactivation Cette balancelle est équipée d'une came 17 et d'une came 18. C'est cette dernière came qui opère sur cette fin de parcours. La balancelle est en position horizontale et se déplace dans le sens de la flèche (figure 4) vers un galet fixe 19 monté latéralement sur les structures de support et de guidage du chariot. Le galet s'engage dans une gorge de la came et provoque la rotation de la balancelle par rapport au chariot pour aboutir, en fin de course, à la position indiquée sur la figure 5. Les figures 6 et 7 montrent le basculement de la balancelle, suivant le même principe, côté piscine de déchargement. Le sens de translation du chariot est indiqué par une flèche sur la figure 6. Le mouvement de basculement est également provoqué par l'attaque d'un galet fixe 20, et la position de la balancelle en fin de course est celle représentée sur la figure 7. La figure 9 montre des galets de guidage latéral-34 au nombre de 4 de chaque côté du chariot. Les figures 3 et 10 montrent un tubage métallique 6A disposé à l'intérieur du tunnel 6 et supportant les rails 30. Des systèmes annexes tels qu'un système de verrouillage de la balancelle par rapport au chariot, lorsque celle-ci est en position horizontale, et un système de maintien de l'élément combustible dans la balancelle n'ont pas été représentés mais sont à la portée de l'homme du métier. Des avantages importants de la présente invention sont constitués par la réalisation à la fois des mouvements de basculement de la balancelle et de translation du chariot à partir d'un seul moteur de commande, ainsi que par la libération automatique du tunnel après transfert sans aucun démontage, grâce à l'utilisation d'une channe mécanique spéciale. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour transférer horizontalement entre deux enceintes des éléments combustibles nucléaires stockés en position verticale ce disposé sitif comportant - un-tunnel de transfert (6) sensiblement horizontal réunissant ces deux enceintes et présentant une hauteur inférieure à celle des éléments combustibles (4), - un chariot porteur (8) se déplaçant dans ce tunnel sur une structure de guidage (30 31, 32) pour recevoir et transporter ces éléments en position couchée, - au moins une première machine (3, 7) disposée dans au moins une première des deux enceintes (2, 5) et propre à déplacer ces éléments en position verticale notamment pour les déplacer entre le chariot porteur et leurs positions de stockage, - et des moyens de basculement pour faire basculer ces éléments entre leur position verticale de déplacement par cette machine et leur position couchée de transport par le chariot, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre :: - une balancelle allongée (9) propre à recevoir un élément combustible disposé selon sa longueur, cette balancelle étant articulée sur le chariot porteur pour pouvoir basculer entre une position verticale et une position couchée, - les moyens de basculement comportant une pièce de basculement (19, 20) fixe solidaire de la structure de guidage du chariot à au moins une extrémité de cette structure, - et une pièce de basculement mobile (17, 18) solidaire de la balancelle et coopérant avec la pièce de basculement fixe de manière à faire basculer la balancelle en position verticale quand le chariot arrive à l'extrémité de la structure de guidage, et à la faire retourner en position couchée quand le chariot repart de Cette extrémité. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte à chaque extrémité de la structure de guidage, une pièce de basculement fixe constituée par un galet de roulement, fixe, ce galet étant un galet haut (19) à une extrémité et un galet bas (20) à l'autre extrémité ,- - la balancelle portant deux pièces de basculement mobile constituées par des cames (17, 18) comportant des gorges dans lesquelles s'engageant les galets fixes. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la structure de guidage (30, 31, 32) se prolonge dans au moins la première enceinte, avec interruption entre un tronçon (30) intérieur au tunnel de transfert (6) et un tronçon extérieur (31, 32) disposé dans cette enceinte, - le chariot porteur (8) roulant sur cette structure grâce à des galets porteurs extrêmes (16) et intermédiaires (16a) de manière à rester stable au franchissement de cette interruption. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chariot porteur (8) est entrainé dans les deux sens par une extrémité d'une chaine (10) rigidifiée en poussée tout en étant susceptible de s'enrouler dans un magasin (14) dans l'une des deux enceintes.