Brevet FR2538939A1 — publié le 19840706

Appareil pour mettre sous une forme compacte un squelette d'assemblage combustible. La présente invention concerne le stockage des assemblages combustibles nucléaires et elle a trait, plus particulièrement, au groupement sous une forme serrée des barres de combustible nucléaire usées et la mise sous une forme compacte d'un squelette d'assemblage combustible nucléaire. Après une période de fonctionnement d'un réacteur nucléaire, les assemblages combustibles constituant le coeur du réacteur nucléaire doivent être renouvelés, les assemblages de combustible apauvris ou usés étant remplacés par des assemblages neufs Les assemblages combustibles usés sont extraits de la cuve du réacteur et-stockés d'une façon générale dans une piscine sur le site même du réac- teur Du fait qu'un assemblage combustible classique comprend une structure autre que les barres combustibles, comme par exemple des grilles et des tubes-guides de barres de commande, l'assemblage combustible usé occupe dans la piscine de stockage un espace plus grand que celui qu'exigeraient les barres de combustible individuelles. Comme la piscine de stockage a un volume limité, il serait souhaitable de pouvoir stocker les barres de combustible sous une forme étroitement groupée et avec un minimum de structure de support de manière à augmenter ainsi au maximum la quantité de barres de combustible nucléaire uséesusceptibles -d'être stockées dans un volume donné de la piscine de sto- ckage Ceci procurerait une capacité de stockage plus grande pour les barres de combustible usées jusqu'au moment o ces barres de combustible seraient évacues du site du réac- teur pour être emmagasinées ou subir un nouveau traitement. Toutefois, du fait que les barres de combustible usées ont été irradiées pendant le fonctionnement du réacteur, elles sont extrêmement radio-actives et ne peuvent être mani- pulées qu'à l'aide de dispositifsde manipulation télécomman- dés et pendant que les barres de combustible sont immergées dans un réfrigérant La nature radio-active des assemblages combustibles usés augmente les difficultés non seulement du transport de l'assemblage combustible usé mais également son démantellement ainsi que le stockage des barres de combustible usées. Dans la demande de brevet U S no 268 225, déposée le 29 mai 1981, on a décrit un système pour démanteler verticalement et à distance un assemblage combustible nuclé- aire irradié pendant que cet assemblage continue d'être immergé dans un réfrigérant et pour grouper de façon serrée les barres de combustible usées de l'assemblage de combustible démantelé Selon cette demande de brevet, on extrait les barres de combustible nucléaire usées de l'assemblage com- bustible usé et on les arrange alors de nouveau sous une forme étroitement groupée Une fois que les barres de combus- tible usées ont été retirées de l'assemblage combustible, le reste de cet assemblage combustible, que l'on appelle généralement le squelette d'assemblage combustible usé, peut être mis au rebut séparément des barres de combustible nucléaire Alors que cette demande de brevet décrit un système pour grouper de façon serrée les barres de combustible nucléaire, elle ne traite pas la mise sous une forme compacte du squelette d'assemblage de combustible nucléaire usé. C'est pourquoi l'objet principal de la présente invention est de fournir un système pour mettre sous une forme compacte le squelette d'assemblage combustible nucléaire usé une fois que les barres de combustible nucléaire en ont été retirées. Compte tenu de cet objet, la présente invention réside dans un appareil pour mettre sous une forme compacte un squelette d'assemblage combustible nucléaire irradié pendant que ledit squelette est immergé dans de l'eau de refroidissement, cet appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend une enceinte de compression ou tassement disposée verticalement, qui est montée sur plusieurs supports verticaux et qui forme intérieurement une chambre de cisaillement et une chambre de compression ou tassement, un mécanisme de cisaillement disposé horizontalement par rapport à ladite enceinte de compression et fixée à ladite enceinte de compression près de ladite chambre de cisaille- ment pour cisailler ledit squelette en une multiplicité de morceaux et pour introduire lesdits morceaux dans ladite chambre de compression, une chambre d'introduction disposée verticalement' et fixée à ladite enceinte de compression près de ladite chambre de cisaillement pour introduire ledit squelette dans ladite chambre de cisaillement, un mécanisme élévateur disposé dans ladite chambre d'intro- duction pour déplacer sélectivement ledit squelette dans ladite chambre d'introduction et l'introduire sélectivement dans ladite chambre de cisaillement, un dispositif de compression ou tassement monté sur ladite enceinte de compression'près de ladite chambre de compression pour comprimer ou tasser lesdits morceaux dudit squelette qui ont été introduits dans ladite chambre de compression par ledit mécanisme de cisaillement, et un récipient d'emmaga- sinage disposé verticalement sous le dispositif de compres- sion précité pour recevoir les morceaux tassés dudit squelette. On va maintenant décrire de façon détaillée à titre purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré de la présente invention en se référant aux des- sins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation de l'appareil pour mettre sous forme compacte des squelettes d'assemblage combustible nucléaire; la figure 2 est une vue de dessus de l'appareil de la figure 1; la figure 3 est une élévation-coupe de la chambre de cisaillement et de la chambre de compression; la figure 4 est une vue en élévation des chambres de cisaillement et de compression; la figure 5 est une vue de dessus des chambres de cisaillement et de compression de la figure 4; la figure 6 est une vue schématique des chambres de cisaillement et de compression; la figure 7 est une vue de dessus de la figure 6; la figure 8 est une élévation-coupe de la chambre d'introduction; la figure 9 est une vue en coupe par IX-IX de la figure 8; et la figure 10 est une vue par X-X de la figure 8. En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'un système de réduction d'encombrement de squelette d'assem- blage combustible comprend une enceinte de compression ou tassement 20 qui est supportée par des supports verti- caux 22 et qui peut être immergée dans un réfrigérant, par exemple de l'eau L'enceinte de compression 20 comprend une chambre de cisaillement 24 et une chambre de compression 26 La chambre de cisaillement 24 comprend un moyen à l'aide duquel-un squelette d'assemblage combustible usé peut être introduit dans cette chambre et découpé par cisaillement en une pluralité de petits morceaux qui- peuvent alors être amenés dans la chambre de compression 26 pour y être tassés sous forme d'un agencement compact en vue d'un stockage Une chambre d'introduction 28 est disposée sous la chambre de cisaillement 24 et est assemblée à cette dernière pour contenir un squelette d'assemblage combustible usé et pour l'introduire dans la chambre de cisaillement 24 De plus, un récipient d'emmagasinage 30 est disposé sous la chambre de compression 26 et est fixé à cette chambre pour recueillir les morceaux tassés du squelette de l'assemblage combustible. En se référant aux figures 3-7, on voit qu'un mécanisme de cisaillement 32 peut être disposé sur les supports verticaux 22 et être fixé à la chambre de cisail- lement 24 pour découper en petits morceaux par cisaillement le squelette 34 d'assemblage combustible Le mécanisme de cisaillement 32 peut'comprendre un premier cylindre hydrau- lique 36 qui peut avoir un alésage d'environ 17,5 cm et une course d'environ 30 cm et peut être capable d'exercer une force d'environ 20 tonnes Le premier cylindre 36 comporte un premier piston 38 qui peut être disposé de façon sensiblement horizontale par rapport à la chambre de cisaillement 24 et être fixé à une de ses extrémités à un dispositif de cisaillement 40 Le dispositif de cisail- lement 40 peut comprendre une première plaque latérale 42, une seconde plaque latérale 44 et une plaque avant 46. La première plaque latérale 42 et la seconde plaque latérale 44 sont assemblées chacune au mécanisme de montage 48 qui est fixé au premier piston 38 pour déplacer le dispositif de cisaillement 40 suivant un mouvement de va et vient avec le premier piston 38 Chaque paroi latérale de la chambre de cisaillement 24 comporte une fente 50 dans laquelle un prolongement de la première plaque latérale 42 et un prolongement de la seconde plaque latérale 44 peuvent être disposés pour guider le dispositif de cisaillement lorsque celui-ci se déplace par rapport à la chambre de cisaillement 44 La fente 50 ou les prolongements des plaques latérales 42 et 44 peuvent être soit en un matériau 17-4 p H ou garnis d'un matériau dont la dureté Rockwell est comprise entre environ 40 et 50 pour augmenter ses caractéristiques à l'usure Unelame 52 peut être montée sur le bord inférieur ou bord avant de la plaque avant 46 pour venir en contact avec le squelette 44 lorsque le dispositif de cisaillement 40 vient en contact avec ce squelette La lame 52 peut être une lame en acier à outil -De plus, une cisaille 54 peut être montée dans la chambre de cisaillement 24 et être alignée avec la lame 52 de telle sorte que lorsque le dispositif de cisai Iement 40 est avancé vers la cisaille 54, la lame 52 et la cisaille 54 viennent en contact de glissement pour cisailler le squelette 34 La cisaille 54 peut être en acier inoxydable et peut être disposée de façon amovible de manière qu'elle puisse être remplacée si elle s'use pendant qu'elle est en service La cisaille 54 peut également comprendre une seconde lame 55 en acier inoxydable qui peut être utilisée comme surface de contact. En se référant à lafigure 8, on voit qu'une chambre d'introduction 28 est fixée à la base de la chambre de cisaillement 24 et qu'elle comprend une enceinte 56 sensi- blement rectangulaire, qui est fixée à la chambre de cisail- lement 24 et comporte une extrémité ouverte à cette extrémité. La chambre d'introduction 28 comporte un mécanisme élévateur 58 qui y est monté pour supporter et déplacer le squelette 34 de manière à l'introduire dans la chambre de cisaillement 24 Le mécanisme élévateur 58 comprend une plateforme 60 disposée dans l'enceinte 56 et est fixée à un mécanisme 62 à chaîneset à roues à chaînes Un moteur pneumatique 64, qui peut être un moteur de 368 watts est monté sur la partie supérieure de l'enceinte 56 et s'étend à travers cette dernière en étant fixé au mécanisme 62 à chaînes et à roues à chaînespour déplacer sélectivement la plateforme 60 verticalement dans l'enceinte 56 De cette manière, le squelette 34 étant disposé dans l'enceinte 56 et sur la plateforme 60, l'actionnement du moteur pneumatique 64 peut engendrer un déplacement du mécanisme 62 à chaîneset à roues à chaînesde manière qu'il puisse déplacer verticalement la plateforme 60 et le squelette 34 dans l'enceinte 56 A mesure que la plateforme 60 se déplace vers le haut en direction de l'extrémité ouverte de l'enceinte 56, le squelette 34 sort de la chambre d'introduction 28 et pénètre dans la chambre de cisaillement 24 de manière que le dispositif de cisaillement 40 puisse le cisailler en une multiplicité de petits morceaux. En se référant à la figure 6, on voit que la chambre de cisaillement 24 comporte à son extrémité supé- rieure une ouverture d'entrée 66 qui est alignée avec la chambre d'introduction 28, de telle sorte qu'un squelette 34 puisse être abaissé verticalement à travers l'ouverture d'entrée 66, puis à travers la chambre de cisaillement 24 jusque sur la plateforme 60 Le moteur pneumatique 64 étant mis en marche, la plateforme 60 et le squelette 34 peuvent être abaissés jusque dans la chambre d'introduction 28, de sorte que le squelette 34 peut alors être soulevé en vue de l'opération de cisaillement comme décrit précédemment. En se référant de nouveau aux figures 3-7, on voit qu'un dispositif de compression ou tassement 68 est monté sur la chambre de compression 26, en alignement avec le récipient 30,et qu'il s'étend jusque dans la chambre de compression 26 pour comprimer ou tasser les morceaux du squelette 34 qui ont été cisaillés par le dispositif de cisaillement 40 Le dispositif de compression 68 comprend un second cylindre hydraulique 70 qui peut avoir un alésage. d'environ 25 cm et un second piston 72 qui peut avoir une course d'environ 140 cm et ce dispositif est disposé verti- calement par rapport à la chambre de compression 26 Le second cylindre 70 peut exercer une force d'environ 40 tonnes Le second piston 72 peut comporter un bloc d'usure remplaçable 74 sur son bord avant pour venir en contact avec les morceaux du squelette 34 envue de les comprimer ou tasser Comme on peut le voir sur la figure 3, lorsque les parties du squelette 34 sont cisaillées par le dispositif de cisaillement 40, les morceaux du squelette 34 sont poussés dans la chambre de compression 26 directement sous le second piston 72 Lorsque les morceaux se trouvent dans cette position, on peut faire fonctionner le second cylindre 70, ce qui a pour effet de déplacer le second piston 72 vers le bas comme représenté en traits interrompus sur la figure 3 Lorsque le second piston 72 descend, le bloc-d'usure 74 vient en contact avec les morceaux du squelette 34 disposés dans la chambre de compression 26 et comprime ou tasse ces morceaux contre le coulisseau métallique 76. En se référant plus spécifiquement aux figures 4 et 5, on voitque le coulisseau 76 est fixé de façon coulissante à un troisième piston 78 qui est également monté dans un troisième cylindre 80 Le troisième piston 78 peut avoir une course d'environ 22,5 cm et le troisième cylindre 80 peut avoir un alésage d'environ 17,5 cm, et ils peuvent être disposés horizontalement et fixés à l'enceinte de compression 20 à l'endroit vertical situé en un point plus bas que le dispositif de cisaillement 40. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, l'action du troisième cylindre 80 peut entraîner le coulissement horizontal du coulisseau 76 de manière qu'il pénètre et qu'il sorte de l'enceinte de compression 20 Lorsque le coulisseau 76 est extrait de l'enceinte de compression 20, les pièces comprimées et tassées du squelette 34-peuvent être poussées dans le récipient 30 sous l'action du second piston 72. En se référant encore aux figures 4 et 5, on voit qu'un mécanisme 82 de chargement de récipient est disposé en-dessous d'une partie de l'enceinte de compression en étant fixé à cette partie qu'il comprend un axe vertical 84 qui est fixé à l'enceinte de compression 20, un bras 86 disposé horizontalement et fixé de façon tournante à l'axe 84, et une porte de chargement 88 fixée au bras 86 La porte de chargement 88 peut être un élément en forme de U comportant un côté ouvert pour recevoir un récipient 30 Un quatrième cylindre 90 pouvant avoir un alésage d'environ 5 cm et un quatrième piston 92 cor- respondant pouvant avoir une course de 25 cm sont fixés à l'enceinte de compression 20 et au bras 86 pour faire pivoter ce bras 86 et la porte de chargement 88 autour de l'axe 84 comme on peut le voir sur la figure 5 Comme représenté sur la figure 5, lorsque le quatrième piston 92 est poussé vers l'extérieur par l'action du quatrième cylindre 90, le bras 86 et la porte de chargement 88 pivotent autour de l'axe 84 pour venir en alignement avec le coulisseau 76 et le second piston 72, de manière que le récipient 30 disposé dans la porte 88 soit en posi- tion pour accepter les morceaux tassés du squelette 34 lorsque le coulisseau 36 est rappelé Lorsque le quatrième piston 92 est rappelé dans le quatrième cylindre 90, le bras 86 et la porte 88 tournent dans un plan sensiblement horizontal et s'éloignent de l'enceinte de compression 20 de sorte que l'on peut retirer un récipient 30 de la porte de chargement 88 ou mettre en place un récipient dans cette porte. On va maintenant décrire le fonctionnement. Quand on désire mettre sous une forme compacte, c'est-à- dire tasser, un squelette 34, on peut abaisser par télé- commande le squelette 34 à travers l'ouverture d'entrée 66, puis à travers la chambre de cisaillement 24 jusque sur la plateforme 60 du mécanisme élévateur 58 On peut alors mettre en marche le moteur pneumatique 64, ce qui a pour effet que le mécanisme 62 à chaineset à roues à chaînes abaisse la plateforme 60 avec le squelette 34 sur celle-ci jusqu'à la partie inférieure de la chambre d'introduction 28. Une fois que le squelette 34 a été ainsi abaissé dans la chambre d'introduction 28, l'opération de compression ou tassage peut alors commencer- Le dispositif de cisaillement 40 se trouvant dans la position rappelée, on peut mettre en action le moteur pneumatique 64 pour soulever la plateforme 60 et le squelette 34 de manière qu'une partie du squelette 34 pénètre dans la chambre de cisaillement 24 Lorsque le squelette se trouve dans cette position, on peut mettre en action le premier cylindre 36 pour faire venir le premier piston 38 et le dispositif de cisaillement 40 dans la chambre de cisaillement 24 A mesure que le dispo- sitif de cisaillement 40 pénètre dans la chambre de cisail- lement 24, la plaque avant 46 et la lame 52 viennent en contact avec le squelette 34 de façon à cisailler le, squelette 34 contre la cisaille 54 A mesure que cette opération de cisaillement se déroule tandis que le second piston 72 se trouve dans la position rappelée, la partie cisaillée du squelette 34 est poussée dans la chambre de compression 26 directement en-dessous du second piston 72, comme représenté sur la figure 3 Ensuite, on met en action le second cylindre 70, ce qui a pour effet de déplacer le second piston 72 vers le bas à travers la chambre de compression 26 de manière à comprimer ou tasser contre le coulisseau 76 la partie du squelette 34 qui se trouve dans la chambre de compression 26, comme on peut le voir sur la figure 3 Cette partie de l'opération peut être répétée plusieurs fois jusqu'à ce qu'une quantité suffisante de squelette tassé 34 se trouve dans la partie inférieure de la chambre de compression 26 et contre le coulisseau 76 On peut alors actionner le troisième cylindre 80 de manière à rappeler de cette façon le troisième piston 78 et le coulisseau 76, ce qui permet au second piston 72 de pousser les parties tassées du squelette 34 dans le récipient 30 qui se trouve alors en- dessous du coulisseau 76, comme représenté sur les figures 3 et 4 Cette partie de l'opération recommence jusqu'à, ce il que le récipient 30 soit rempli d'un squelette tassé 34. En cours de fonctionnement normal, le récipient 30 peut contenir 9 à 10 fois le volume des squelettes 34 non comprimés ou tassés Toutefois, une foisque le récipient 30 est rempli avec des morceaux tassés de squelette 34, on peut faire fonctionner le quatrième cylindre 90 en rappe- lant ainsi le quatrième cylindre 92 et en faisant tourner le bras 86 ainsi que la porte de chargement 88 autour de l'axe 84, ce qui fait tourner la porte de chargement 88 avec le récipient 30 dans cette dernière en les éloignant de l'enceinte de compression 20,grâce à quoi on peut évacuer le récipient rempli 30 et 1 e remplacer par un récipient vide 30 On peut alors faire venir par rotation le récipient vide sous le coulisseau 76 et on peut comprimer ou tasser de façon similaire le squelette supplémentaire 34. REVENDICATIONS 1 Appareil pour mettre sous une forme compacte un squelette d'assemblage combustible nucléaire irradié pendant que ledit squelette reste immergé dans de l'eau de refroidissement, caractérisé par le fait qu'il comprend une enceinte de compression ou tassement ( 20) qui est disposéaverticalement et qui est monte sur plusieurs supports verticaux ( 22) et forme intérieurement une chambre de cisaillement ( 24) et une chambre de compression ou tassement ( 26), un mécanisme de cisaillement ( 40) disposé horizontalement par rapport à l'enceinte de compression ( 20) et fixé à cette dernière près de la chambre de cisaillement ( 24) pour découper par cisaillement ledit squelette en une multiplicité de morceaux et pour introduire ces morceaux dans la chambre de compression ( 26), une chambre d'introduction ( 28) disposée verticalement et fixée à l'enceinte de compression ( 20) près de la chambre de cisaillement ( 24) pour introduire ledit squelette dans cette dernière, un mécanisme élévateur ( 58) disposé dans la chambre d'introduction ( 28) pour déplacer sélectivement ledit squelette dans la chambre d'introduction ( 28) et l'introduire dans la chambre de cisaillement ( 24), dispositif de compression ou tassement ( 68) monté sur l'enceinte de compression ( 20) près de la chambre de compression ( 26) pour comprimer ou tasser lesdits morceaux dudit squelette qui sont introduits dans la chambre de compression ( 26) par le mécanisme de cisaillement ( 40), et un récipient ( 30) disposé verticalement sous le dispositif de compression ( 68) pour recevoir les morceaux comprimés ou tassés-dudit squelette. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un coulisseau métallique ( 76) est disposé de façon horizontale et mobile dans la chambre de compres- sion ( 26) entre le dispositif de compression ( 68) et le récipient ( 30) pour former une surface contre laquelle lesdits morceaux dudit squelette peuvent être comprimés ou tassés et pour former une fermeture ouvrable entre l a chambre de compression ( 26) et le récipient ( 30). 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le mécanisme de cisaillement ( 40) comprend un premier cylindre ( 36) disposé horizontalement'par rapport à l'enceinte de compression ( 20), un premier piston ( 38) assemblé au premier cylindre ( 36), et un dispositif de cisaillement ( 40) fixé au cylindre ( 36) et pouvant coulis- ser de manière à pénétrer et à sortir de la chambre de cisaillement ( 24) pour découper par cisaillement ledit squelette en une multiplicité de morceaux. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le dispositif de cisaillement ( 40) comprend une première plaque latérale ( 42) assemblée de façon coulissante à l'enceinte de compres- sion ( 20), une seconde plaque latérale ( 44) disposée verti- calement'et assemblée de façon coulissante à l'enceinte de compression ( 20), une plaque avant ( 46) fixée auxdites- première et seconde plaques latérales ( 42,44) et un mécanisme de montage ( 48) fixé à une de ses extrémités aux première et seconde plaques latérales ( 42,44) et à son autre extrémité au premier piston ( 38). Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif de cisail- lement comprend en outre une lame ( 52) montée sur le bord inférieur ou bord avant de la plaque avant ( 46). 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une cisaille est montée dans la chambre de cisaillement ( 24) en alignement avec la lame ( 52) pour cisailler ledit squelette lorsque ce squelette est refoulé entre la première plaque ( 42) et ladite cisaille. 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le mécanisme élévateur ( 58) comprend un mécanisme ( 62) à chaînes et à roues à chaîne disposé dans la chambre d'introduction ( 28), une plateforme ( 60) disposée dans la chambre d'introduction ( 28) et assemblée au mécanisme ( 26) à chaînes et à roues à chaînes pour supporter ledit squelette, et un moteur pneumatique ( 64) relié au mécanisme ( 26) à chaînes et à roues à chaînes pour actionner ce mécanisme. 8 Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif de compression ou tassement ( 68) comprend un second cylindre ( 70) monté sur l'enceinte de compression ( 20) et en alignement avec le coulisseau ( 76), un second piston ( 72) assemblé au second cylindre ( 70) , et un bloc d'usure ( 74) fixé au second piston ( 72) pour comprimer ou tasser lesdits morceaux dudit squelette contre le coulisseau ( 76). 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un troisième piston ( 78) fixé au coulisseau ( 76), et un troisième cylindre ( 80) assemblé au troisième piston ( 78) pour déplacer sélec- tivement le coulisseau ( 76) par rapport à la chambre de compression ( 26). Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un mécanisme ( 82) de chargement de récipient disposé sous une partie de l'enceinte de compression ( 20) et fixé à cette enceinte pour supporter le récipient ( 30). 11 Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le mécanisme ( 82) de chargement de récipient comprend un axe vertical ( 84) fixé au côté de dessous de l'enceinte de compression ( 20), un bras ( 86) disposé hori- zontalement et fixé de façon tournante à l'axe ( 84), une porte de chargement ( 88) fixée au bras ( 86) pour supporter le récipient ( 30), un quatrième piston ( 92) fixé au bras ( 86) pour faire tourner ce dernier autour de l'axe ( 84) et un quatrième cylindre ( 90) fixé à l'enceinte de compression ( 20) et assemblé au quatrième piston ( 92) pour déplacer sélectivement le piston ( 92) et le bras ( 86) de manière à placer ainsi sélectivement la porte de chargement ( 88) et le récipient ( 30) sous le coulisseau ( 76) ou pour l'éloigner de l'enceinte de compression ( 20).