Brevet FR2535511A1 — publié le 19840504

CHANTIER MULTIPLE D'INTERVENTIONS TELECOMMANDEES DANS LES GENERATEURS DE VAPEUR DE REACTEURS NUCLEAIRES L'invention concerne un chantier installé dans les botes à eau des générateurs de vapeur (GV) de réacteurs nucléaires, caractérisé en ce qu'il comprend à la fois plusieurs robots travaillant simultanément sur des zones délimitées de la plaque à tubes, et un manipulateur de service. Elle concerne également ces équipements qui ont la particularité d'entre installés sans intervention manuelle à l'intérieur des botes à eau à l'aide du manipulateur de service (MS). L'invention a pour objectifs principaux d'une part de réduire notablement la durée des interventions, d'autre part d'en permettre l'exécution en- temps masqué des périodes de manutention des éléments combustibles lors des opérations régulières de rechargement C'est actuellement dans le domaine de l'inspection des tubes qu'ont été mis au point la plupart des machines et autres manipulateurs télécommandés d'intervention sur les GV. Pourtant dans tous les cas la machine ne procède qu a une seule opération à la fois, et sur un seul tube. Or pour certaines inspections en service, il y a plus de 3000 tubes à controler par GV. Par ailleurs la fiabilité médiocre des présents équipements qui sont relativement complexes, réclame une assistance manuelle fréquente . Parmi ces équipements on peut citer des véhicules automoteurs portant les sondes de controle, qui se déplacent pas à pas en s'accrochant au plafond (sur la face inférieure de la plaque à tubes) par l'insertion successive de doigts de préhension à l'intérieur des tubes du GV. L'invention concerne l'emploi simultané de plusieurs manipulateurs dits "autonomes" (MA) attachés chacun à désservir une aire délimitée de la plaque à tubes, programmables, pouvant se déplacer sans intervention manuelle directe, et qui sont manoeuvrables lorsque la botte à eau est refermée de façon étanche par une tape placée sur le trou d'homme d'accès. Leur conception simple et rustique est une garantie de fiabilité. Elle concerne également la conception des manipulateurs de travail MA et en particulier leur adaptation à l'inspection des tubes du GV. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement certains modes d'exéçution. Les figures la,b situent les bottes à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée. La boîte à eau du GV (fig.la,b) est une demi-sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 903; ces chambres sont surplombées par la plaque à tubes 904 de l'échangeur (GV). Chacune possède deux ouvertures: le trou d'homme 905 d'accès, de diamètre 400mm, et la tubulure 906 du circuit primaire de diamètre 800mm environ. Les figures 2 a,b,c représentent une première version d'un manipulateur (MA1) destiné à opérer sur une aire limitée de la plaque à tubes (PT). Il vient s'agripper sur la plaque à tubes (PT) en surplomb par ses doigts 916. I1 comporte un bras horizontal 901 qui pivote autour d'un axe vertical par l'articulation 919. La rotation est entrainée par le motoréducteur 918 porté par le bras. Un chariot 902 roule sur ce bras par ses galets 903, entrainé par une chaine commandée par le motoréducteur 917. Ce chariot comporte un prolongement 904 en porte à faux qui accroît son débattement et qui lui permet ainsi de couvrir les zones qui sont indiquées sur la figure 3 (diamètre R).On y voit que la presque totalité de PT est couverte par trois manipulateurs aux positions A,B,C Le chariot a une main élévatrice 907 où les déplacements sont commandés par deux vérins 908. Dans la version représentée, adaptée au controle des tubes de GV, la main reçoit les mollettes 909 entrainées par le motoréducteur 911 destinées à ltentrainement du cable 910 d'instrumentation qui est envoyé à l'intérieur du tube inspecté. Ce manipulateur porte l'enrouleur 912 du cable d'instrumentation qui comporte une chappe 913, un tambour 915 et un moteur de rappel 914. C'est une caractéristique de l'invention que l'enrouleur soit amovible et qu'il soit rapporté sur MA lorsque celui ci a été positionné par le manipulateur de service. Les alimentations en fluides sont assurées par une gaine 920 reliée au bras Mise en place de MA1: Le volume du bol du générateur de vapeur (GV) étant trés limité, il n'est pas question d'y faire pénètrer un opérateur pour y placer MA, et encore moinspour y mettre un second, voire un troisième manipulateur. L'espace est trop mesuré pour le permettre, sans qu'il soit besoin d'évoquer les mesures élémentaires de sécurité qui s'y opposeraient. Aussi la mise en place est elle faite à l'aide d'un manipulateur de service (MS) décrit ci-dessous MA1 est introduit dans le GV à l'aide-d'une servante dont les fonctions sont schématisées par 921 (figures 4a,b). Au moment de cette introduction , le manipulateur de service incline sa poutre 922 parallèlement à l'axe du trou d'homme .Les pattes latérales 932 de MA1 sont saisies par des crocs 924 porté par le plateau 925 du chariot 926 roulant sur 922 de MS. Le plateau est doté d'une course perpendiculaire à la base du chariot (course verticale lorsque le bras est à l'horizontale). La poutre de MS représentée sur la figure 4 est relevée par l'allongement de la jambe de force 927. Les manipulateurs MA1 sont placés successivement respectivement aux emplacements B, C et A (situé au dessus du trou d'homme1 fig3). Leurs doigts 916 , qui sont introduits dans les tubes de PT par la course verticale du plateau 925 de MS, assurent leur fixation (figure 5). Les manipulateurs étant installés , il faut ensuite y apporter les enrouleurs des cables d'instrumentation. La manoeuvre corrèspondante est représentée sur la figure 5. L'enrouleur 912 vient se fixer sur le chariot 902 parle rappel du cable 932 qui passe à l'intérieur d'une pièce portée par le chariot 902 et qui est lié à l'extrémité de 1' épée 931 de l'enrouleur. Par traction du cable l'enrouleur est emmené et verrouil-lé dans la position 934. Il sera plus tard libéré de façon analogue par action sur le cable 932 qui par une nouvelle traction provoquera le déverrouillage de l'épée. Les figures 6a,b,c,d représentent une seconde version MA2 de ces manipulateurs autonomes. La figure 7 indique la zone couverte par la manoeuvre simultanée de trois MA2. MA2 est suspendu par ses doigts 942 à l'attache 941 qui à été fixée préalablement à la plaque à tubes (PT). Il possède un manchon 943 solidaire du socle des doigts 942, qui constitue son épaule; un bras 944, un avant bras 945 avec le coude 946, et une main élévatrice 947. Dans la version représentée, adaptée au controle des tubes de GV, il reçoit, lorsqu'il a été fixé à sa position de travail, un enrouleur 951 du cable d'instrumentation, amovible, qui lui est apporté par un télémanipulateur de service MS. Sur la main sont placées les mollettes 948 d'entrainement du cable 950 d'instrumentation à l'intérieur des tubes 949. Les moteurs de l'épaule et du coude sont intégrés dans 943. La mise en place de MA2 est faite à l'aide du manipulateur de service NS décrit précédemment, qui vient le saisir par ses pions latéraux 952. Une fois MA2 installé, l'enrouleur 951 des cables d'instrumentation est mis en place (figures 8a,b). Il est introduit par le trou d'homme, puis, par la manoeuvre du cable 953 passant à l'intérieur du socle de MA2 et relié à l'épée 954 de 951, il est remonté et fait prisonnier sur MA2. Il sera libéré également par rappel du cable 953 pour sa dépose qui est un nécessaire préalable à l'évacuation de MA2. Pour réussir dans une manoeuvre simple la fixation de MA sur la plaque à tubes, on installe avec le manipulateur de service, préalablement à l'introduction de MA dans la boite à eau, des "attaches" particulières. Ces attaches CL3 (figures 9a,b) permettent le bridage sur la plaque, et l'accrochage d'une pièce à suspendre en ne mobilisant qu'un seul tube. Ces deux fonctions sont remplies par un élément cylindrique unique venant s'enficher dans un tube du générateur de vapeur. Le bridage est assuré par un manchon élastique 961 qui par écrasement vient porter sur la paroi intérieure du tube . Cet écrasement est provoqué par la rotation d'une vis 963 à l'intérieur d'une pièce fixe 962 . Cette vis possède un six-pans d'entrainement 966 et un embout 964. Le manchon élastique centre sur la pièce 962 est comprimé entre celle ci et- l'embout 964. Une rondelle en teflon 965 prévient la friction entre 964 et 961 La pièce fixe 962 se prolonge par un fourreau 970. Ce fourreau 970 possède quatre pions 967 sur lesquels prendront appui les pièces à suspendre. Il se termine par un socle 968 muni d'un plat et d'un cone d'introduction 969. Sur la figure sont schématisées la visseuse 971 utilisée par MS et sa rallonge 972. Pour procéder à la mise en place des enrouleurs sur MA on utilise une version modifiée CL4 de la précédente , équipée d'un cable de rappel (figures 10a,b,c).L'attache CL4 comporte un socle 980, un élément de bridage 983 assurant la prise dans un tube du générateur de vapeur, et un fourreau 981 assurant d'une part la fonction de levage de pièces que l'on souhaite fixer à CL4, d'autre part les fonctions de fixation et de libération desdites pièces. Les éléments 981 et 983 sont rendues solidaires du socle 980. Dans le cas d'une attache démontable, le bridage est assuré par un manchon élastique qui par écrasement vient porter sur la paroi intérieure du tube Le levage ou la descente des pièces à suspendre 982 est assuré par le filin 984 glissant sur l'axe 985 placé en tête 986 du fourreau 981 . Ce cable redescend dans une rainure 988 du fourreau, puis il est repris par l'oeillet 987 logé dans le socle 980. Le cable de levage 984 possède une tête 989 qui est vissée au préalable sur l'extrémité de 982. La fixation de 982 est assurée par les quatre pions 967 sur lesquels les pièces à suspendre 982 prendront appui en se verrouillant. Les doigts de fixation qui équipent les socles des robots , ainsi que l'enrouleur sont conçus pour se verrouiller puis se déverrouiller dans les fourreaux par simple course verticale. Cette particularité simplifie grandement les manutentions et réduit le nombre d'opérations qui, en son absence, réclameraient des outillages complémentaires spécifiques. La saisie et le blocage (figures îîa,b,c,) s'effectuent par introduction d'un doigt 991 dans le fourreau 970 ou 981. Ce doigt porte un barillet 993 monté fou, possédant des ailettes profilées 995 et 996. De son côté le fourreau porte des goujons fixes 967 qui feront pivoter le manchon à chaque déplacement vertical du doigt, le guideront et qui serviront d'appui aux ailettes 995 selon le cas. Ce système entraine le verrouillage et le déverrouillage du doigt par simples déplacements verticaux successifs. L'extrémité profilée 994 facilite l'engagement de 991 dans le cone d'entrée du fourreau. Lorsque les ailettes 995 arrivent au niveau des goujons 967 (position A sur la figure îlc montrant la développée du barillet), le barillet est entrainée en rotation; au fur et à mesure que le doigt s'élève le goujon est en position A,B,C,D,E par rapport aux ailettes. En D l'ailette 996 vient au contact du goujon, puis le doigt se trouve en butée en E. En descendant le doigt, le goujon vient en G où il reste prisonnier, dans une position de verrouillage. Le doigt est libéré par une nouvelle course verticale, où le barillet est de nouveau entrainé en rotation en venant porter en JK sur 996, puis en LM sur 995, avant de s'échapper en N. Le chantier etant installé, le trou d'homme est refermé à l'aide d'une couronne rehausse 975 fixée sur le GV et d'une tape de fermeture 976 sur cette couronne. Les cables de commandes 977 traversent cette rehausse . Le bol du GV est ainsi entièrement isolé pendant l'intervention. Ceci est symbolisé sur la figure 5b. Lors de l'intervention un obturateur aura été placé sur les branches 906 du circuit primaire (fig. 1) , branches qui sont remplies d'eau pendant le plus long de l'arrèt du réacteur. La rehausse et la tape de fermeture assurent une sécurité complémentaire grace à laquelle on peut procéder aux controles en temps masqué de la période de manutention du combustible. REVENDICATIONS 1. Chantier multiple d'interventions télécommandées-, pour générateurs de vapeur de réacteurs nucléaires caractérisé en-ce qu'il comprend à l'intérieur de la boite à eau - un manipulateur de service destiné d'une part à la mise en place préalable d'attaches sur la plaque à tubes, et d'autre part à l'ínstallation des robots d'intervention, - plusieurs robots desservant chacun un ilot de travail, effectuant les interventions, - des accessoires annexes de fixation - éventuellement, une couronne permettant le passage étanche des commandes des robots manipulateurs et du manipulateur de service, fixée sur le trou d'homme et coiffée d'une tape d'obturation. 2. Matériel d'intervention pour mise en oeuvre de la revendication 1, caractérisé en ce que les robots d'intervention sont introduits allongés selon l'axe du trou d'homme du générateur de vapeur, parallèlement à la poutre du manipulateur de service qui est inclinée pour cette manoeuvre, que ces robots sont saisis latéralement par un chariot porté par cette poutre, qu'ils sont remis à l'horizontale par redressement de la poutre, puis transportés et fixés à leur position de travail à l'-aide dudit manipulateur de service. 3. Robot de travail selon 2 pour chantier multiple d'intervention comprenant un socle portant des doigts verticaux de fixation sur la plaque à tubes, un bras rotatif horizontal et un chariot mobile sur ce bras, caractérisé en ce que le chariot reçoit, après que le robot ait été introduit dans la botte à eau, un enrouleur de cables d'instrumentation. Cet enrouleur est caractérisé en ce qu'il est mis en place puis sera déposé par une manoeuvre de cables. 4. Robot de travail selon 2 pour chantier multiple d'intervention comprenant un socle portant des doigts verticaux de fixation sur la plaque à tubes, un bras et avant-bras rotatifs, horizontaux, caractérisé en ce que le- socle reçoit, après que le robot ait été introduit dans la botte à eau, un enrouleur de cables d'instrumentation. Cet enrouleur est caractérisé en ce ,qu'il est mis en place puis sera déposé par une manoeuvre de cables. 5. Attaches pré-installées selon la revendication l,par le manipulateur de service, destinées au verrouillage et au déverrouillage rapide des robots sur la plaque à tubes et à celui des enrouleurs sur les robots, caractérisées en ce qu'elles comprennent un ou des doigts de bridage sur la plaque a tubes et un ou des fourreaux pourvus de pions de sustentation. 6. Doigt de fixation rapide selon la revendication 3, caractérisé en ce que sa fixation ainsi que sa libération à l'intérieur du fourreau des attaches précédentes (revendication 5) s'effectuent par une simple course verticale du doigt. Ce doigt possède un rotor libre portant deux séries d'ailettes dont les profils assurent le verrouillage et le déverrouillage lors des manoeuvres verticales successives. Ces doigts équipent les socles des robots de travail. 7. Doigt de fixation selon 6, possédant un cable de rappel circulant à l'intérieur du fourreau de l'attache selon 5. Ce doigt ou épée équipe l'enrouleur des cables d'instrumentation des robots d'intervention. 8. Couronne étanche selon la revendfication 1, portant les passages des cables de commandes des différents équipements d'intervention, fixée sur la face du trou homme.