Brevet FR2535431A1 — publié le 19840504

La présente invention a trait à une structure pour étancher une tige de transmission de poussée qui doit s'étendre à traversXune paroi de cellule isolant l'intérieur de'la cellule, dans laquelle est manipulée une substance radioactive, de l'extérieur, qui est propre. L'étanchéité de la tige de transmission est nécessaire pour qu'on puisse transmettre de l'énergie à des machines ou outils prévus dans la cellule sans contamination radioactive de l'extérieur de la cellule. Pour entrainer des machines ou outils présents dans une cellule dans laquelle est manipulée une substance radioactive, on utilise généralement un mécanisme dans lequel une source d'énergie d'entraînement est placée à l'extérieur de la cellule et lténergie est transmise de la source d'énergie aux machines ou outils par un moyen de transmission, ceci en vue de simplifier l'entretien et la réparation du mécanisme et permettre de modifier l'action (par exemple la course et 1' orientation) de ce dernier ainsi que la pression qui y règne. On fait aussi usage d'un tel mécanisme de transmission, par exemple, dans une machine à cisailler les ensembles de combustible nucléaire usés. Dans une telle machine a cisailler, un chariot à lame de cisaillement, placé dans une cellule, et un vérin hydraulique prévu à l'extérieur-de celle-ci sont reliés par une tige de prolongement en vue de permettre le fonctionnement. Attendu que la tige de prolongement traverse la paroi de la cellule, des substances radioactives présentes dans la cellule peuvent se propager le long de la tige pendant que celle-ci se meut à va-et-vient suivant son axe, ce qui contamine le cylindre et l'huile motrice à l'extérieur de la cellule. On a proposé un agencement comportant un manteau du genre sac prévu sur le coté intérieur d'une paroi de cellule pour que la tige de prolongement et la lame de cisaillement soient reliées l'une à l'autre à travers le manteau, en vue de résoudre ce problème de contamination. Toutefois, dans une telle structure munie d'un manteau du genre sac intérieur à la cellule, le manteau et les parties de la paroi de cellule auxquelles il est fixé sont inévitablement endommagées par les morceaux sectionnés d'assemblage de combustible nucléaire usé, et il est très difficile de réparer le manteau et les parties de paroi endommagées. La présente invention a donc pour but de proposer unestructure, pour étancher une tige de transmission de poussée mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur d'unie cellule, qui soit exempte des inconvCnients inhrents à la structure courante décrite ci-dessus et soit capable d'éviter la contamination de l'extérieur d'une cellule par des substances radioactives. La présente invention a encore pour but de proposer une structure, pour étancher une tige de transmission de poussée mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur d'une cellule, qui permette d'éviter l'endommagement d'un manteau, de vérifier de l'extérieur si le manteau est endommagé et de réparer aisément toute partie endommagée du manteau. Une structure pour étancher une tige de transmission de poussée mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur d'une cellule selon la présente invention comprend - une tige de transmission traversant une paroi de cellule, qui isole l'un de l'autre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, et se déplaçant à va-et-vient suivant son propre axe - un organe terminal fixe placé à l'extérieur de la cellule et présentant un trou à travers lequel s'étend la tige de transmission - un tube de barre interposé entre l'organe terminal fixe et la paroi de la cellule de façon à enfermer la tige de transmission - un manteau sous la forme d'un soufflet contractible disposé sur le côté intérieur du tube et fixé par une extrémité à l'organe terminal fixe et par l'autre extrémité à un élément de fixation de manteau formé autour de la surface périphérique extérieure de la tige de transmission ; et - un mécanisme d'amenée et d'évacuation de gaz propre agencé pour faire arriver du gaz propre à l'intérieur et à l'extérieur du manteau selon que celui-ci se dilate ou se contracte de façon à éviter que la pression régnant dans le manteau ne devienne négative par rapport à celle régnant à 1' extérieurde celui-ci, et pour évacuer dans la cellule le gaz amené. On va maintenant décrire ci-dessous la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue partiellement en coupe d'une machine à cisailler type pour-ensembles de combustible nucléaire usés, comportant application de la présente invention; - la figure 2 est une vue grossie d'une partie de la machine représentée sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partiellement en coupe d'une autre réalisation de la présente invention ; et - la figure 4 est une vue partiellement en coupe d'une autre réalisation encore de la présente invention. On se réfère maintenant aux figures 1 et 2, qui illustrent une réalisation dans laquelle la présente invention est appliquée à une machine à cisailler type pour ensembles de combustible nucléaires usés. L'extérieur 19 d'une cellule, qui est propre, et l'intérieur 20 de la cellule, dans lequel est manipulée une substance radioactive, sont isolés l'une de l'autre par une paroi de cellule 18. Une enveloppe 17 de machine à cisailler est prévue dans l'intérieur 20 de la cellule. L'enveloppe 17 est munie intérieurement d'un chariot de fixation de combustible 13 destiné à maintenir fermement un ensemble de combustible nucléaire usé 15 contre une lame fixe 12, et d'un chariot 11 pourvu d'une lame lla destinée à cisailler l'ensemble de combustible nucléaire usé 15.Un vérin 14 de déplacement à va-et-vient du chariot porteexcbustible 13 et un vérin 2 de déplacement à va-et-vient du chariot à lame de cisaillement 11 sont prévus à l'-extérieur 19 de la cellule. Des barres de prolongement 3, 22 sont respectivement prévues entant que tiges de transmission entre le vérin 2 et le chariot à lame de cisaillement 11 et entre le vérin 14 et le chariot porte-combustible 13. La présente invention à trait à une structure réalisée fondamentalement comme décrit cidessus pour étancher les barres de prolongement 3, 22. Attendu que la section de chariot porte-combustible et la section de chariot à lame à cisailler ont la même structure, on ne décrira que la seconde de ces sections, la description ainsi donnée étant pplicable à la première section. ta barre de prolongement 3 qui traverse la paroi de cellule 18 est reliée par une barre de liaison 6 au chariot à lame de cisaillement 11 et à la tige de piston 1 du vérin 2 pour déplacer le chariot 11. Dans cet agencement, la tige de piston 1 et la barre de prolongement 3 sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un tube de raccordement et de centrage 4. L'expression "tige de transmission de poussée" utilisée dans le présent mémoire désigne une tige pouvant se déplacer à va-et-vient pour transmettre de l'énergie d'une source d' énergie prévue à l'extérieur de la cellule à des machines ou outils situés dans la cellule. Par conséquent, dans la réalisation illustrée par la figure 1, on peut appeler tige de transmission de poussée la combinaison d'une série d'organes tige de piston 1, tube de raccordement 4 et barre de prolongement 3. Une plaque terminale fixe 8, percée d'un trou que traverse la tige de transmission, est placée à l'extérieur 19 de la cellule. Un tube de barre 7 est interposé entre la plaque terminale fixe 8 et la paroi de cellule 18 de manière à enfermer la barre de prolongement 3. Un palier 21 est prévu à l'extrémité intérieure, située côté paroi de cellule, du tube de barre 7 et supporte à coulissement la barre de prolongemment 3. Un manteau 5 sous la forme d'un soufflet contractile est maintenu par des frettes 5a à l'intérieur du tube de barre 7 entre la plaque terminale fixe 8 et un élément de fixation de manteau 4b saillant annulairement sur la surface périphérique extérieure du tube de raccordement 4. Des joints d'étanchéité toriques 4a, 7a, 7b, 8a sont prévus en des emplacements appropriés sur ces pièces pour assurer l'étanchéité à l'air entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. En 9 et 10 sont indiqués des orifices par lesquels l'huile motrice atteint et quitte la structure et en 16, un trou dans lequel tombent les morceaux coupés d'ensemble de combustible nucléaire usé. Quand la tige de piston 1 du vérin 2 d'entraînement du chariot à lame de cisaillement se déplace vers l'avant, le tube de raccordement 4 se deplace aussi vers l'avant, de sorte que le manteau 5 se dilate (comme indiqué en traits mixtes sur la figure 2). Réciproquement, quand la tige de piston 1 se déplace vers l'arrière, le manteau 5 se contracte et re prend sa position initiale (indiquée en trait plein sur la figure 2). Pendant ces déplacements vers l'avant et vers 1' arrière de la tige de piston 1, le volume de 1espace intérieur au manteau 5 et celui de l'espace extérieur à ce manteau (région définie entre la surface extérieure du manteau et la surface intérieure du tube de barre) varie. Plus précisément, quand la tige de piston 1 se déplace vers l'avant, le volume de l'espace intérieur augmente tandis que celui de l'espace extérieur diminue.Quand la tige de piston 1 se déplace vers l'arrière, cette relation entre les variations de volume des espaces intérieur et extérieur s'inverse : le volume de l'est pace intérieur diminue pendant que celui de l'espace extérieur augmente. Par conséquent, pendant que le manteau 5 se dilate et se contracte, des pressions négatives et positives par rapport à celle régnant dans l'espace extérieur apparaissent al- ternativement dans l'espace intérieur. Si l'on utilise la machine à cisailler sans prendre de mesures pour éviter ces va- riations alternées de la différence de pression entre les espaces intérieur et extérieur, le manteau n'a qu'une longévité grandement réduite et risque même d'éclater.En outre, la substance radioactive présente dans l'enveloppe 17 de la machine à cisailler se déplace sur la surface extérieure de la tige de prolongement 3 et se propage jusqu'à l'extérieur du manteau 5 du fait du mouvement alternatif de la barre de prolongement 3, de sorte qu'elle contamine l'extérieur du manteau 5. Pour éviter ces défauts, la présente invention prévoit un mécanisme d'amenée de gaz propre et d'évacuation 100 tel que représenté sur la figure 2. On atteint ainsi les buts de l'invention grâce au mécanisme 100, en combinaison avec la structure de manteau et de tube de barre et analogue. Ce mécanisme amenée de gaz propre et d'évacuation 100 comporte des détendeurs 30, 31 pour régler à un niveau préfixé la. pression du gaz arrivant ; des débitmètres 32, 33 pour surveiller le débit de gaz ; des filtres 34, 39, 40 pour éviter la contamination des conduites de gaz ; des électrovannes 35, 36, 37, 38 qui peuvent être ouvertes et fermées par des signaux électriques engendrés en fonction du mouvement à vaet-vient de la tige de piston 1 ou de la barre de prolongement 3 , et des jauges de pression différentielle 41, 2 indiquant la pression différentielle entre l'extérieur 19 de la cellule et la pression atmosphérique. Ce mécanisme est conçu de façon qu'on puisse faire arriver constaçment du gaz propre (par exemple air) à l'intérieur et à l'extérieur du manteau 5 sans amener la pression régnant à llintérieur du manteau à devenir négative par rapport à l'extérieur de celui-ci même quand le manteau 5 se dilate et se contracte, et d'évacuer l'inté- rieur de la cellule le gaz amené. Les électrovannes 35-38 changent d'état conformément au tableau suivant. TABLEAU Action de la barre de prolongement Electro- Déplacement Déplacement Mise à vanne vers l'avant vers l'arrière l'arrêt 35 ouverte fermée ouverte 36 fermée ouverte ouverte 37 fermée ouverte ouverte 38 ouverte fermée ouverte Comme on le voit d'après le tableau ci-dessus, du gaz propre est constamment amené à l'intérieur et à l'extérieur du manteau, puis est évacué dans la cellule. Quand la barre de prolongement ne se déplace pas, toutes les électrovannes sont ouvertes, de sorte que du gaz propre s écoule constamment tant dans l'intérieur que dans l'extérieur du manteau 5. Quand la barre de prolongement se déplace vers l'avant, 1'électro- vanne 35 est ouverte et l'électrovanne 36 fermée.Par consé- gent, du gaz propre arrive à l'intérieur du manteau pour empêcher la pression d'y devenir négative. Pendant ce temps, il y a fermeture de l'électrovanne 37 et ouverture de l'elec- trovanne 38, le gaz cesse de pénétrer dans l'extérieur du manteau 5 et seule l'opération d'évacuation de gaz est effectuée. En conséquence, le manteau n'éclate pas. Quand la barre de prolongement se déplace vers l'arrière, il intervient des opérations inverses de celles effectuées pendant le déplacement vers l'avant de la barre de prolongement. Comme décrit ci-dessus, l'intérieur du manteau 5 est parfaitement protégé contre les contaminants et son extérieur, qui peut être facilement contaminé, est aussi alimenté en air propre, ce qui minimise la diffusion de contaminants. De plus, les conduites de gaz prévues dans l'extérieur 19 de la cellule se trouvent aussi protégées contre la contamination grâce aux filtres 34, 39, 40 qùi y sont prévus. L'ensemble de la description ci-dessus se rapporte à la structure des pièces entourant la barre de prolongement 3 qui sert à entraRner le chariot à lame de cisaillement 11. Suivant la présente invention, on peut utiliser, comme indiqué précédemment, la même structure pour étancher les pièces autour de la barre de prolongement 22 servant à entraîner le chariot porte-combustible 13. On peut bien entendu appliquer la structure selon la présente invention pour étancher toute tige de transmission de poussée autre que celle d'une machine à cisailler telle que decrite ci-dessus. Les figures 3 et 4 illustrent d'autres réalisations. Dans la réalisation selon la figure 3, on utilise une tige allongée 50 composée d'une combinaison d'un seul tenant d'une tige de piston intérieure à un cylindre et d'une barre de prolongement, et un élément de fixation de manteau 51 est réalisé d'un seul tenant autour de la surface périphérique extérieure de la barre 50. Dans la réalisation selon la figure 4, l'élément de fixation de manteau 51 est formé d'un seul tenant autour d'une barre de prolongement 52 qui est reliée à une tige de piston 54 par une vis 53. La structure selon la présente invention est telle qu' une cellule contaminée par une substance radioactive et une tige de transmission de poussée traversant une paroi de cellule peuvent être complètement isolées l'une de l'autre par une double structure composée d'un manteau du type soufflet contractile et d'un tube de barre, en combinaison avec du gaz propre amené à l'intérieur et à l'extérieur du manteau. Ceci évite complètement la contamination du cylindre et de la tige de transmission, disposés du côté extérieur de la cellule. Grâce à l'arrivée de gaz, aucune différence de pression excessive n'apparat entre les surfaces intérieure et extérieure du manteau, même lorsque celui-ci se dilate ou se contracte. Par conséquent, la longévité du manteau se trouve nettement améliorée De plus, même si le manteau est endommagé, on peut le réparer très aisément du fait qu'on peut minimiser la con tinination de son côté extérieur. En outre, suivant la pré- sente invention, on peut vérifier rapidement la pression dif- férentielle et le débit d'amenée et d'évacuation de gaz propre existant dans le mécanisme, ce qui permet de-déterminer aisément si le manteau est en bon état (ou endommagé) . Par conséquent, le travail d'entretien de la structure selon la présente invention peut être opére rapidement. En fait, la présente invention permet d'améliorer grandement la sécurité de fonctionnement d'une machine à cisailler pour assemblages de combustible nucléaire usés. De manière générale, les dispositions décrites se prêtent à diverses modifications sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Structure pour étancher une tige de transmission mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur d'une cellule, ca ractérisée par - une tige de transmission (1, 3, 4) traversant une paroi de cellule (18), qui isole l'une de l'autre l'intérieur et 1' extérieur de la cellule, et se déplaçant à va-et-vient suivant son propre axe - un organe terminal fixe (8) placé à l'extérieur de la cellule et présentant un trou à travers lequel s'étend la tige de transmission - un tube de barre (7) interposé entre l'organe terminal fixe et la paroi de la cellule de façon à enfermer la tige de transmission ;; - un manteau (5) sous la forme d'un soufflet contractile disposé sur le côté intérieur du tube de barre et fixé par une extrémité à l'organe terminal fixe et par l'autre extrémité à un élément de fixation de manteau (46) formé autour de la surface périphérique extérieure de la tige de transmission; et - un mécanisme (100) d'amenée et d'évacuation de gaz propre agencé pour faire arriver du gaz propre à l'intérieur et à l'extérieur du manteau selon que celui-ci se dilate ou se contracte de façon à éviter que la pression régnant dans le manteau ne devienne négative par rapport à celle régnant à l'ex térieur de celui-ci, et pour évacuer dans la cellule le gaz amené. 2 Structure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d' amenée et d'évacuation de gaz propre (100) est composé d'une conduite de gaz pour l'amenée de gaz propre du côté intérieur dudit manteau (5) à travers une électrovanne (35), d'une conduite de gaz pour l'évacuation du gaz de l'in térieur du manteau dans la cellule à travers une électrovanne (36) ; d'une conduite de gaz pour l'amenée de gaz propre à 1' extérieur du manteau à travers une électrovanne (37), et dV une conduite de gaz pour l'évacuation du gaz à partir de l'ex- térieur du manteau à travers une électrovanne (38), chacune desdites électrovannes étant agencée pour être ouverte et fer mée par des signaux électriques engendrés d'après le mouvement à va-et-vient de la tige de transmission (1, 3, 4). 3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de transmission de poussée (1, 3, 43 est une barre pour llentralnement d'un chariot à lame de cisaillement (11) dans une machine à cisailler les ensembles de combustible nucléaire usés disposée à l'intérieur de la cellule.