Brevet FR2536048A1 — publié le 19840518

La présente invention se rapporte à un dis- positif d'obturation étanche de conteneurs et notamment à un dispositif d'obturation de conteneurs destines au stockage ou au transport de matie'res radioactives. Les combustibles nucléaires constituent des sources de rayonnement et de chaleur, en en particulier après leur irradiation dans un réacteur De pluse les combustibles nucléaires irradiés contiennent des pro duits de fission gazeux dangereux qui peuvent s'échap- per de leur enveloppe et se répandre dans le conteneur qui les contient Ce conteneur ainsi que son disposi- tif d'obturation doivent donc résister à -la surpres- sion créée à la fois par ce dégagement de produits de fission gazeux et par l'élévation de température des combustibles. D'autre part il apparaît pour des raie sons évidentes que le conteneur dot rester étanche, même lorsqu'il subit des chocs au cours de ses manutentions. Le dispositif d'obturation du conteneur doit répondre aux mêmes impératifs que le conteneur lui-meme. En outre, il doit se prêter aisément à des manoeuvres d'ouvertur et de fermeture à distance ren- dues nécessaires par la nature du matériau qui con- tient. Enfin, le dispositif d'obturation doit pouvoir être réutilisé plusieurs fois et subir à chaque fois plusieurs opérations d'ouverture et de fermeture Les conteneurs sont généralement constitués par un cylindre métallique fermé. par un fond soudé à l'une de ses extrémités L'ouverture libre du conte- neur porte son dispositif d'obturation qui comprend une partie fixe, solidaire de l'étui, et une partie amovible dont le retrait laisse passage aux matières radioactives aussi bien lors de leur introduction que lors de leur extraction. On connatt tout d'abord des dispositifs d'obturation constitués de deux brides portées respec- tivement par le le corps du conteneur et par le couvercle obturateur l'une de ces brides portant un joint Ces brides sont assemblées au moyen de boulons, d'une baïonnette portant des rampes de blocage, ou de tout autre moyen de fixation démontable approprié. Du fait qu'il doit résister aux radiations et à la chaleur, le joint est le plus souvent métallique et il doit être serre avec un effort bien défini En conséquence, il est très difficile de réaliser de manière fiable et simple la fermeture d'un tel obturateur. On connaît aussi des dispositifs d'obtura tion qui consistent en un assemblage par soudure d'un opercule amovible sur la tête du conteneur. Toutefois, de tels dispositifs ne répondent pas de manière sûre à l'exigence de robustesse mécanique, car il est difficile de vérifier les propriétés de la soudure réali- sée. De plus, ils ne peuvent pas se prêter à de nom breuses réutilisations. Enfin, d'autres dispositifs d'obturation étanches consistent en un frettage d'un bouchon sur la tete du conteneur. De tels dispositifs présentent des caractéristiques satisfaisantes du point de vue de l'étanchéité. Toutefois, ils ne se prêtent pas à de multiples réutilisations sans perdre de cette étanché- ité. La présente invention a précisément pour objet un dispositif d'obturation étanche de conteneurs répondant à l'ensemble des impératifs énoncés précédemment et ne présentant pas les inconvénients des dispositifs existants. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un dispositif d'obturation étanche de conteneurs, caractérisé en ce qu'il comprend un opercule en une seule pièce comportant au moins'unie partie élastique disposée entre une partie externe sur laquelle est fixée une première membrane d'étanchéité et une partie interne pourvue de moyens de fixation démontables de l'opercule sur le conteneur, le dispositif d'obturation comprenant de plus, sur le conteneur, des moyens de fixation complémentaires-des moyens de fixation portés par la partie interne de l'opercule et une deuxième membrane d'étanchéité apte à être fixée de façon étanche à la première membrane après la mise en oeuvre des moyens de fixation. Dans un tel dispositif, les parties chargées d'assurer la robustesse du- conteneur obturé et sa résistance, notamment aux chocs et à la surpression interne, sont totalement dissociées des parties concourant à l'étanchéité du conteneur. Ainsi, le dispasitif est mis en place après allongement de la partie élastique, de telle- sorte que la partie interne de l'opercule puisse être fixée sur le conteneur afin d'assurer mécaniquement la fermeture de celui-ci. On laisse ensuite la partie élastique reprendre sa forme initiale et on fixe les membranes d'étanchéité l'une à l'autre de préférence par soudure. L'étanchéité du conteneur est ainsi obtenue dans un deuxième temps, indépendamment de sa fermeture mécanique Conformément à un mode de réalisation preféré de l'invention, la première et la deuxième membranes d'étanchéité comprennent chacune une partie en forme de cylindre, soudée respectivement sur une face cylindrique externe de la partie externe de l'opercule et sur une face cylindrique interne du conteneur, et une partie annulaire plane par laquelle elles viennent en appui l'une sur l'autre, de façon à être soudées entre elles par leur périphérie externe. Dans ce cas, le conteneur comprend de préférence un corps et une virole présentant une face plane d'extrémi,té sur laquelle viennent en appui les parties annulaires planes des membranes d'étanchéité, ladite face cylindrique interne sur laquelle est soudée la deuxième membrane d'étanchéité et lesdits moyens de fixation complémentaires, la partie externe de l'opercule présentant une face plane annulaire apte à venir en appui sur les parties annulaires planes des membranes d'étanchéité, et ladite face cylindrique externe sur laquelle est soudée la première membrane d'étan chéité. Selon une autre- caractéristique de l'invention, les moyens de fixation démontables comprennent des crabots complémentaires formés sur- la partie interne de l'opercule et sur le conteneur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les parties interne et externe de l'opercule présentent des faces planes annulaires en vis-à-vis aptes à recevoir un effort d'extension de ladite partie élastique sous l'action d'un outil approprié. Conformément à encore une autre caractéristique de l'invention, l'opercule comporte des moyens de préhension pour permettre sa manutention à distance au moyen d'un dispositif de préhension approprié, pouvant porter l'outil assurant l'extension de la partie élastique. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure unique représente une vue en coupe de la tête d'un conteneur obturée au moyen d'un dispositif d'obturation étanche selon l'invention, ce dispositif étant représenté sur la partie gauche de la figure dans la position qu'il occupe lors de son insertion dans la tete du conteneur et, sur la partie droite de la figure, dans la positlon-quUil occupe après sa mise en place et la réalisation de l'étanchéité, les mem- branes d'étanchéité étant représentées à plus grande échelle pour faciliter la compréhension. On voit sur la figure l'extrémité supérieure ouverte d'un conteneur 10 comprenant un corps cylin- drique 12 fermé par un fond (non représenté) et une tette de conteneur 14 constituée par une virole rapportee sur le corps 12. L'ouverture du conteneur est obturée au niveau de la virole 14 par un opercule amovible 16. Conformément à l'invention, l'opercule 16 est réalisé en une seule pièce et il comprend en par tant du haut sur la figure une première partie annu- laire ou bride 18 dite partie externe, une partie élastique extensible 20 et une deuxième partie cylin- drique ou bride 22, dite partie interne La partie externe 18 de l'opercule 16 pré- sente une face cylindrique externe 24 prolongée à son extrémité supérieure par une face plane annulaire 26. De façon comparable, la virole 14 présente à son extrémité ouverte une face cylindrique interne 28 et une face plane d'extrémité 30. Le diamètre de la face cylindrique 28 est légèrement supérieur à celui de la face cylindrique 24, de telle sorte que cette dernière puisse pénètrer avec jeu dans la virole 14 et que la face plane 26 vienne en appui sur la face plane 30. Une membrane d'étanchéité 32 et une membrane d'étanchéité 3a sont soudées respectivement sur les faces cylindriques 24 et 28. De façon plus précise, la membrane 34 comporte une partie en forme de cylindre 34a soudée sur la face cylindrique externe 24 et une partie annulaire plane 34b en appui contre la face plane 26 De fanon comparable, la membrane étant cherté 86 comporte une partie en forme de cylindre 36a soudée sur la face cylindrique interne 28 et une par- tie annulaire plane 36b en appui sur la face d'extré- mité 30. Comme l'illustre la figure, les parties annulaires planes 34b et 36b des membranes d'étanchéité 34 et 36 font saillie vers l'extérieur au-delà des surfaces 26 et 30, afin de permettre leur fixation par soudure comme on le Verra ultérieurement. Afin de protéger cette soudure, la partie externe 18 de l'opercule comporte, à son extrémité su- pérseure en considérant la figure, une partie en sur plomb 38 située au-dessus de la zone périphérique des parties planes 34b et 36b dans laquelle les membranes sont soudées. La partie interne 22 de l'opercule 16 CQnS- titue une plaque obturant pratiquement en totalité l'ouverture définie à 11 intérieur de la virole 14. Elle sert à assurer la fixation mécanique de l'opercu- le à l'intérieur de la virole. A cet effet, dans le mode de réalisation représenté, on prévoit entre la partie interne 22 et la virole 14 des moyens de fixation du type à baïonnette. Ces moyens de fixation sont constitués par des crabots complémentaires 40 et 42 formés respectivement à la périphérie externe de la partie 22 et à la périphérie interne de la virole 14, , en dessous de la face cylindrique interne 28. Bien entendus le diamètre interne de la virole 14 au-dessus des crabots 42 est suffisant pour livrer passage à la partie interne 22 et à la partie élastique 20 de l'opercule amovible. Conformément à l'invention, des moyens sont également prévus pour permettre l'allongement-de la partie élastique 20 de l'opercule, îors du montage de celui-ci. Ces moyens comprennent une face annulaire plane 44 formée à l'intérieur de la partie annulaire 18 et tournée vers la partie 22, c'est-à-dire vers le bas en considérant la figure. Ces moyens comprennent également une face annulaire plane 46 formée sur la partie 22 en vis-à-vis de la face 44, c'est-à dire tournée vers le haut sur la figure. Au moyen d'un outil approprié tel que lgou- til 48 représenté schématiquement sur la partie gauche de la figure, il est possible de venir prendre appui simultanément sur les faces 44 et 46 et dqexercer un effort dans le sens de lJécartement de ces faces (flèche F) pour allonger la partie élastique 20 au-delà de la longueur qu'elle occupe normalement au repos. Enfin, afin de permettre la manutention à distance de l'opercule amovible 16, celui-ci est muni de moyens de préhension qui sont constitués .dans le mode de réalisation représenté à la fois par les faces planes 44 et 46 et par un évidement 50 formé dans la partie 22 vers le haut en considérant la figure. De ce fait, l'outil 48 peut constituer un grappin de préhension ou tout autre dispositif de préhension approprié. La mise en place de l'opercule amovible 16 du dispositif d'obturation étanche selon l'invention s'effectue de la façon suivante. Si lion suppose que le dispositif a déjå servi, une membrane d'étanchéité neuve 34 et 36 doit être soudée sur chacune des faces cylindriques 24. et 28 respectivement. Lorsque cette opération est réalisée, lsou- til de préhension 48 introduit dans l'opercule 16 est mis en oeuvre dans un premier temps pour allonger la partie élastique 20. A titre d'illustration on a re présenté sur la partie gauche de la figure la longueur totale L1 de l'opercule 16 en l'absence d'allongement de la partie 20, et la longueur totale L2 de l'opercule après allongement de la partie 20 à l'aide de l'outil 48. Dans cette position allongée, l'opercule 16 est introduit dans la virole 14, l'opercule étant orienté angulairement de telle sorte que les crabots 40 puissent passer entre les crabots 42 de la virole. Une rotation de l'opercule 16 est alors réalisée de façon à assurer la fixation mécanique de la partie interne 22 de l'opercule dans la virole 14. I1 est à noter qu'au cours de toutes ces opérations de fixation mécanique, l'allongement de la partie élastique 20 sous l'action de l'outil 48 est tel que la face annulaire 26 n'est pas en appui sur la face d'extrémité 30. Les efforts de frottement entre les crabots 40 et 42 sont donc réduits, de sorte que les efforts de mise en place de l'opercule restent modérés. A ce stade, la fixation mécanique de l'opercule sur le conteneur est réalisée et il reste à assurer l'étanchéité du dispositif. A cet effet, on relâ- che l'effort d'extension appliqué entre les surfaces en vis-à-vis 44 et 46 par l'outil 48, qui peut eAtre retiré. La partie élastique 20 tend alors à reprendre sa forme initiale, ce qui a pour effet de plaquer la surface 26 contre la surface 30 et, par conséquent, les parties annulaires planes 34b et 36b des membranes d'étanchéité l'une sur l'autre, comme on l'a représenté à plus grande échelle sur la partie droite de la figure. Ces parties annulaires planes des membranes d'étanchéité peuvent alors être soudées à leur périphérie 56.La soudure ainsi réalisée ayant pour seule fonction d'assurer l'étanchéité du dispositif n'est pas soumise aux efforts de serrage En conséquence0 une étanchéité efficace peut etre effectivement obte- nue. L'ouverture d'un conteneur ainsi obturé peut entre réalisée facilement en dessoudant les mem- branes d'étanchéité 34 et 368 puis en démontant l'opercule 16 de la virole 14 par des opérations inverses des opérations décrites précédemment.Il est a noter que le dessoudage des membranes d'étanchéité est aisé étant donné que la soudure a pour seule fonc- tion assurer l'étanchéité du conteneur On notera par ailleurs que le dispositif d'obturation étanche selon l'invention est pratique- ment insensible aux variations de température par suite de la dissociation des fonctions d'étanchéité et de fixation mécanique Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes Ainsi, l'élasticité de la partie 20 de l'opercule peut varier selon l'application envisagée De même, les moyens de fixation de la partie interne 22 de l'opercule à l'in- térieur de la virole 14 peuvent etre différents des crabots qui viennent d'être décrits. Enfin, on notera que les Daces cylindriques 24 e et 28 sur lesquelles sont soudées les membranes 34 et 36 présentent de préférence un hauteur suffisante pour que plusieurs membranes puissent etre successive- ment soudées et dessoudées afin que le dispositif d'obturation puisse entre réutilisé un grand nombre de fois. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'obturation étanche de conteneurs (10), caractérisé en ce qu'il comprend un caper cule (16) en une seule pièce comportant au moins une partie élastique (20) disposée entre une partie externe (18) sur laquelle est fixée une première membrane d'étanchéité (3d) et une partie interne (22) pourvue de moyens de fixation démontables (40) de l'opercule sur le conteneur, le dispositif d'obturation comprenant de plus, sur le conteneur-e des moyens de fixation (42) complémentaires des moyens de fixation portés par la partie interne de l'opercule et une deuxième mem- brane d'étanchéité (36) apte à etre fixée de façon étanche à la première membrane après la mise en oeuvre des moyens de fixation (40, 42) 2 Dispositif selon la revendication 1, ca-ractérisé en ce que les membranes d'étanchéité (34, 36) sont fixées entre elles par soudure (56). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des membranes d'étanchéité comprend une partie en forme de cylindre (34a, 36a) soudée respectivement sur une face cylindrique externe (24) de la partie externe (18) de l'opercule et sur une face cylindrique interne (28) du conteneur, et une partie annulaire plane (34b, 36b) par laquelle elles viennent en appui l'une sur l'autre de fanon à etre soudees entre elles par leur périphérie externe 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le conteneur comprend un corps (12) et une virole (14) présentant une face plane d'extrémité (30) sur laquelle viennent en appui les parties annulaires planes (34b, 36b) des membranes d'étanchéité, ladite face cylindrique interne (28) sur laquelle est soudée la deuxième membrane d'étanchéité (36) et lesdits moyens de fixation complémentaires (42), la partie externe (16) de l'opercule présentant une face plane annulaire (26) apte à venir en appui sur les parties annulaires planes (34b, 36b) des membranes d'étanchéité, et ladite face cylindrique (24) externe sur laquelle est soudée la première membrane d'étanchéité (34). 5. Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de fixation démontables comprennent des crabots complémentaires (40, 42) formés sur la partie interne (22) de l'opercule et sur le conteneur (10). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parties interne (22) et externe (18) de l'opercule présentent des faces planes annulaires (46, 44) en vis-à-vis aptes à recevoir un effort d'extension de ladite partie élastique sous l'action dgun outil approprié (48). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'opercule comporte des moyens de préhension (44, 46, 50) pour permettre sa manutention à distance au moyen d'un dispositif de préhension approprié (48) 8 Dispositif selon les revendications 6 et 7 prises en combinaison, caractérisé en ce que lesdits tes faces annulaires planes (44; 46) constituent au moins une partie des moyens de préhension