Brevet FR2554379A1 — publié le 19850510

i OUTIL A INSERER LES ETRIERS DE SERRAGE La présente invention concerne d'une façon générale un outil à insérer et à relâcher des étriers de serrage en forme de C dans une structure creuse allongée. Plus particulièrement, l'invention concerne un outil spécia- lement conçu pour comprimer un étrier de serrage, le maintenir en position comprimée pendant son insertion dans un barreau de poison consommable d'un ensemble com- bustible de réacteur nucléaire et pour libérer l'étrier de serrage afin qu'il se détende dans la position désirée avant de dégager l'outil du barreau. Les réacteurs nucléaires du type employé dans les centrales nucléaires comprennent un grand nombre d'en- sembles combustibles disposés en une confirguration appropriée. Chaque ensemble combustible comprend une pluralité de barreaux combustibles qui sont maintenus en un réseau fixe par un "squelette" constitué de grilles espacées sur la longueur des barreaux combustibles, des dispositifs de guidage des barres de commande intercon- nectant les grilles et se prolongeant au-delà des extrémités des barreaux combustibles ainsi que des buses supérieures et inférieures. Chaque barreau combustible est constitué d'un empilage de grains combustibles à l'intérieur d'un tube fermé par des bouchons d'extrémité, lequel tube constitue l'enveloppe primaire du combustible nucléaire radioactif. En plus des barreaux combustibles, ces ensembles combustibles comprennent aussi des barreaux de contrôle, des barreaux secondaires et des barreaux de poison con- sommable. Les barreaux de contrôle peuvent se déplacer de façon alternative à l'intérieur des dispositifs de guidage pour contrôler le processus de fission pendant la durée de l'ensemble combustible. Les barreaux secon- daires et les barreaux de poison consommables ne sont pas mobiles dans les deux sens, mais sont montés dans des sous-ensemble amovibles qui peuvent être introduits dans l'ensemble combustible. Ces deux derniers types de barreaux sont en général utilisés uniquement au début du cycle du combustible. Les barreaux secondaires con- tiennent un matériau fortement enrichi et augmentent la réactivité pour faciliter le démarrage. Par ailleurs, les barreaux de poison consommables comprennent un matériau absorbant les neutrons comme du carbure de bore et ont pour objet de favoriser la répar- tition du combustible pendant le démarrage. Le matériau absorbant les neutrons qui constituent ces barreaux, est relativement cassant et se dilate pendant le fonc- tionnement du réacteur, de sorte qu'il est souhaitable de prévoir une contrainte mécanique à l'intérieur des barreaux de poison consommable pour éviter tout mouve- ment indésirable du matériau absorbant pendant le trans- port et la manipulation tout en permettant la dilatation axiale ultérieure apres la mise en service. Il est donc souhaitable de prévoir des dispositifs de fixation souple dans les barreaux de poison consommable. Différents types de ressorts et autres dispositifs du même genre ont été utilisés pour assurer un maintien axial à l'intérieur d'un barreau de poison consommable. Des ressorts hélicoïdaux ont souvent été employeés, mais ils sont relativement longs et occupent beaucoup d'espace à l'intérieur des barreaux. Des ressorts de ce type sont simplement introduits dans le tube avant la mise en place du bouchon d'extrémité adjacent. Plus récemment, des étriers de serrage en forme de C comme ceux qui sont présentés dans le brevet 4,080,253 des Etats-Unis attribués à la demanderesse ont été employés dans ce but. Ces étriers de serrage sont relativement peu encombrants et bien adaptés à la mise en place grâce à un ajustage contraignant à l'intérieur des barreaux afin de prévoir une résistance de frottement suffisante pour maintenir les grains combustibles solidement en place pendant le transport et la manutation tout en permettant un glis- sement contrôlé pour tenir compte de la dilatation des grains pendant les radiations. De tels étriers sont donc conçus pour opposer une résistance de frottement prédé- terminée sur les parois intérieures des barreaux et sont de préférence comprimés ou déformés avant d'être insérés et mis en place dans les barreaux. Un positionnement convenable de ces étriers de serrage impose donc d'abord une compression des étriers le long de la circonférence, 1î l'insertion des étriers comprimés à l'intérieur des barreaux, et puis le relâchement des étriers dans les positions désirées. Ceci peut être à la fois difficile et long. L'insertion des étriers aux extrémités des barreaux et puis leur poussée à l'intérieur jusqu'aux positions désirées ne sont pas souhaitables. Un outil a donc été mis au point pour insérer de tels étriers de serrage à l'intérieur des barreaux de poison consommable. Grâce à cet outil, l'étrier est comprimé par pincement avant d'être introduit dans une fente ménagée à l'extrémité d'une tige de l'outil, puis relâché en faisant glisser un tube extérieur vers le bas pour dégager l'étrier de la tige fendue. Cet outil est donc caractérisé par une action de poussée-tirage qui rend difficile une mise en place convenable. On notera que ces étriers doivent être engagés avec le matériau absorbant les neutrons sans laisser d'espace entre eux pour fonctionner de façon efficace. Il est en outre difficile de démonter ces étriers avec ce type - d'outil, par exemple pour réparer le barreau. Il n'existait pas jusqu'à maintenant d'outil permettant de comprimer, d'insérer et puis de relâcher ces étriers convenablement dans les positions précises souhaitées, ni pour les démonter après leur insertion. L'invention a donc pour principal objet de proposer un outil d'insertion des étriers de serrage de construc- tion précise grâce auquel les étriers peuvent être con- venablement comprimés, bloqués en position comprimée pour être insérés dans le barreau, et puis effective- ment relâchés dans la position désirée avant de dégager l'outil. Pour réaliser cet objet, l'invention comprend un outil d'insertion d'un étrier essentiellement circulaire avec des extrémités tournées vers l'intérieur dans un corps creux, cet outil comprenant des éléments coaxiaux o10 disposés à l'intérieur et à l'extérieur et ayant chacun des extrémités distale et proximale, les extrémités distales de ces éléments étant capables de recevoir l'étrier et de s'engager avec les extrémités de l'étrier tourné vers l'intérieur caractérisé en ce qu'une poignée avant est fixée à l'extrémité proximale de l'élément extérieur, une poignée arrière est fixée à l'extrémité proximale de l'élément intérieur, lesdites poignées étant fixées de manière à permettre un mouvement de rotation relatif et en ce que des moyens permettent de bloquer de façon réversible ces poignées à l'encontre d'un mou- vement de rotation relatif. Une bague de mise en place est de préférence installée entre les poignées pour assurer un positionnement réglable en rotation grâce à une vis de serrage et un dispositif de blocage et de dégagement permet de bloquer les poignées en empêchant tout mouvement de rotation lorsqu'elles ont été tournées dans des directions opposées pour comprimer l'étrier si cela est nécessaire. Apres l'insertion dans le barreau, le dispositif de blocage et de dégagement est dégagé pour permettre à l'étrier de s'étendre en place et à dégager l'outil du barreau. Une procédure inverse permet de retirer l'étrier du barreau. L'invention sera plus facilement comprise d'après la description donnée ci-dessous d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexes dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un barreau de poison consommable du type utilisé dans un ensemble combustible pour réacteurs nucléaires, avec un étrier de serrage en forme de C en place; la figure 2 est une vue agrandie en perspective de l'étrier de serrage en place dans le barreau de poi- son consommable; la figure 3 est une vue en élévation (partiellement éclatée) de l'outil d'insertion de l'invention; la figure 4 est une vue en coupe agrandie de l'extré- mité de l'outil représentant un étrier de serrage qui y est en place; la figure 5 est une vue en élévation (partiellement éclatée) de la poignée avant et de la portion de tube extérieure de l'outil; la figure 6 est une vue en élévation (partiellement éclatée) représentant la poignée arrière et une partie de l'arbre intérieur de l'outil; et la figure 7 est une vue en perspective de la bague de positionnement. En se référant à la figure 1, on peut voir un barreau de poison consommable 10, du type utilisé dans les ensembles combustibles d'un réacteur nucléaire de centrale électrique. Le barreau de poison consommable 10 se compose des tubes métalliques allongés 12 fermés par un bouchon d'extrémité supérieur 14 et un bouchon d'extrémité inférieur 16. Le tube 12 et les bouchons d'extrémité 14 et 16 sont construits en matériaux appropriés, par exemple en acier inoxydable ou en zircoly capables de supporter les sévères conditions d'utilisation imposées par le fonctionnement du réac- teur. Un tube concentrique intérieur 18 est installé à l'extrémité inférieure du tube extérieur 12. Un maté- riau en grains capable d'absorber les neutrons 20, comme par exemple du carbure de bore est placé dans l'espace annulaire séparant les tubes 12 et 18, cet espace étant fermé à l'extrémité supérieure par une entretoise 22. Un étrier de serrage 24 est installé au-dessus de l'entretoise 22 de façon à maintenir avec souplesse cette entretoise et le matériau 20 en position axiale afin d'éviter leur détérioration pendant l'expé- dition et la manipulation, tout en permettant la dila- tation du matériau absorbant les neutrons selon la nécessité au cours du fonctionnement du réacteur. La figure 2 est une vue en perspective agrandie de l'étrier de serrage 24. On notera que l'étrier de serrage 24, qui peut être fabriqué en acier à ressorts ou autres matériaux covenables, a une forme généralement cylindrique et une section en forme de C. L'étrier de serrage 24 comprend une séparation longitudinale 26 délimitée par des extrémités opposées 28 qui sont tournées vers l'intérieur pour faciliter l'engagement avec l'outil d'insertion de l'invention au moment de l'insertion ou du démontage de l'étrier dans le barreau de poison consommable 10 comme on le verra plus complè- tement ci-dessous. En se référant maintenant aux figures 3 et 4, on peut voir l'outil d'insertion 30 de l'invention qui convient spécialement bien à l'insertion d'un étrier de serrage, comme l'étrier 24 à l'intérieur d'un barreau de poison consommable 10. Bien que l'outil 30 soit par- ticulièrement adapté à l'insertion des étriers de serrage à l'intérieur des barreau de poison consommable, on verra que l'invention est également applicable à l'in- sertion ou au démontage d'étriers du même type dans des barreaux combustibles, des barreaux secondaires ou autres éléments creux. L'outil 30 comprend essentiellement une poignée avant 32 et une poignée arrière 34 coaxiales et interconnectées pour tourner autour d'un axe longitudi- nal commun 36. Les poignées 32 et 34 sont de préférence moletées pour faciliter leur utilisation. La poignée avant 32 est fixée à l'extrémité proximale d'un tube extérieur creux 38. La poignée arrière 34 est fixée à l'extrémité proximale d'un arbre intérieur 40 se prolon- geant à l'intérieur du tube 38 et de la poignée avant 32. Les extrémités distales du tube 38 et de l'arbre 40 sont encochées, comme on le voit mieux sur la figure 4 afin de recevoir l'étrier de serrage 24 dans la direc- tion longitudinale. L'étrier de serrage 24 n'a pas été représenté sur la figure 4 pour clarifier le dessin. L'outil 30 comprend aussi un dispositif de blocage et de dégagement 42 qui permet de maintenir l'étrier 24 dans un état de compression prédéterminé lorsque les poignées 32 et 34 ont été tournées dans des sens opposéso La figure 5 représente d'autres détails de la construction de la poignée avant 32 et du tube extérieur 38. Le tube extérieur 38 s'adapte à l'intérieur d'un alésage longitudinal 44 traversant complètement la poignée avant 32. Comme on peut le voir, l'alésage 44 présente de préférence un décrochement qui constitue un épaulement contre lequel l'extrémité intérieure ou proximale du tube creux 38 vient s'appuyer. Le tube 38 et la poignée 32 sont assemblés l'un à l'autre par exemple par une brasure. A l'extrémité opposée de la poignée avant 32, l'alésage 44 se termine par un contre- alésage 46 auquel correspondent deux trous radiaux dia- métralement opposés 48. Un trou aveugle longitudinal décalé 50, représenté sur la figure 3, est également usiné à la même extrémité de la poignée avant 32 dans le but de recevoir une portion du sous-ensemble de blocage et de relâchement 42. En considérant maintenant la figure 6, on peut voir d'autres détails de la construction de la poignée arrière 34 et de l'arbre intérieur 40. L'arbre 40 a des dimensions qui permettent de le placer à l'intérieur du tube extérieur 38, il est vissé à la poignée arrière 34 et bloqué en place au moyen d'une vis d'arrêt 52 introduite dans une ouverture radiale de la partie ré- duite 54 de l'extrémité intérieure de la poignée. Dans cette partie extrême réduite 54, une rainure extérieure circulaire 56 permet d'interconnecter les poignées avant et arrière 32 et 34 comme on le verra plus loin. La figure 7 représente la bague 58 qui est de pré- férence montée sur la portion extrême réduite 54 de la poignée arrière 34 entre les poignées avant et arrière. La bague 58 est traversée complètement par un trou radial 60 et présente d'un côté un trou borgne longitu- dinal 62. La bague 58 est fonctionnellement associée aux sous-ensembles de blocage et de relâchement 42. En revenant maintenant à la figure 3, on peut voir que la partie extrême réduite 54 de la poignée 34 s'adapte à l'intérieur du réalésage 46 de la poignée avant 32. Des vis d'arrêt 64 dont une seule a été représentée sont introduites dans les trous radiaux 48 de la poignée avant 32 et pénètrent dans la rainure 56 ménagée sur la portion réduite extrême 54 afin d'empê- cher les poignées de s'écarter dans la direction axiale tout en permettant un mouvement de rotation relatif l'une par rapport à l'autre. Le sous-ensemble de blo- cage et de relâchement 42 est situé entre les poignées avant et arrière 32 et 34. En particulier, le sous- ensemble 42 comprend une broche longitudinale 66 capa- ble de glisser à l'intérieur du trou 50 de la poignée 32 en se rapprochant et en s'écartant de la bague 58 et du trou 62 foré dans cette bague. Un ressort de compression 68 est installé à l'extrémité inférieure du trou 50 dont le but est de pousser la broche 66 en direction de la bague 58. A son tour, la broche 66 est reliée par une seconde broche 70 à un bouton extérieur de relâchement 72. Une encoche 74 est pratiquée le long de l'extrémité supérieure du trou 50, pour laisser la place au déplacement des broches 66 et 70. L'outil à insérer les étriers de serrage 10 de l'invention fonctionne de la façon suivante. L'étrier de serrage 24 à introduire est d'abord glissé sur les extrémités distales du tube 38 et de l'arbre 40 comme on peut le voir sur la figure 4, ces extrémités 28 pénétrant à l'intérieur des extrémités encochées du tube et de l'arbre. Les poignées 32 et 34 sont ensuite tournées dans des sens opposés autour de l'axe 36 pour rapprocher les extrémités 28 de l'étrier de serrage 24 et donc comprimer l'étrier de serrage jusqu'à ce que la broche 66 du sous-ensemble de blocage et de relâche- ment 42 soit poussée par le ressort 68 à l'intérieur du trou 62 de la bague 58 sur la poignée arrière afin d'immobiliser les poignées et d'empêcher tout autre mouvement de rotation. La mise en place de la bague de blocage 58 est réglable au moyen d'une vis d'arrêt 76 placée dans le trou 60 de la bague comme on le voit sur la figure 3. Ceci donne une latitude de réglage de la position de blocage du sous-ensemble 48 en fonction de l'importance de la compression nécessaire pour réduire la dimension circulaire de l'étrier de serrage en fonc- tion des besoins. L'outil 30 est ensuite introduit dans une extrémité ouverte du barreau de poison consommable ou autre dispositif du même type, afin de placer l'étrier 24 dans la position souhaitée, après quoi, le sous- ensemble de blocage et de relâchement 42 est libéré en appuyant sur le bouton de relâchement 72 afin que l'étrier de serrage 24 puisse se détendre et donc se fixer lui-même de façon élastique au moyen d'un assem- blage contraignant dans la position désirée. L'outil peut ensuite être retiré. Pour retirer un étrier de serrage déjà en place, on peut suivre la procédure serrage déjà en place, on peut suivre la procédure inverse. Bien que le mode de réalisation préféré de l'outil comprenne une bague de blocage réglable 58 présentant un seul trou de blocage 62, il est bien entendu que d'autres structures équivalentes pourraient également être employées. Par exemple la bague 58 pourrait être supprimée et le trou de blocage 62 directement prévu dans l'extrémité intérieure de la poignée arrière 34. De la même manière, on peut prévoir une pluralité de trous de blocage 62 répartis sur la circonférence de la bague de blocage 58 ou de l'extrémité interne de la poignée arrière 34 de manière à prévoir un réglage discret. Les variantes de construction sont considé- rées comme complètement équivalentes à la structure décrite. REVENDICATIONS 1. Outil d'insertion d'un étrier de serrage essen- tiellement circulaire (24) dont les extrémités (28) sont retournées à l'intérieur, dans un corps creux (12) cet outil comprenant des éléments intérieurs et exté- rieurs (40, 38) coaxiaux ayant chacun des extrémités distales et proximales, les extrémités distales des éléments (40, 38) étant adaptées pour recevoir l'étrier de serrage (24) et accrocher les extrémités (28) retournées vers l'intérieur de l'étrier de serrage (24), caractérisé en ce qu'une poignée avant (32) est fixée à l'extrémité proximale de l'élément extérieur (38), une poignée arrière (34) est fixée à l'extrémité proxi- male de l'élément intérieur (40), ces deux poignées (32, 38) étant maintenues de façon à pouvoir subir un mouvement relatif de rotation l'une par rapport a l'autre, et en ce qu'un moyen (42) est prévu pour bloquer de façon réversible ces deux poignées à l'en- contre de leur mouvement de rotation relatif. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments intérieurs et extérieurs (40, 38) sont constitués d'un arbre (40) et d'un tube (38) pré- sentant chacun une encoche prédéterminée à leur extré- mité distale afin de recevoir et d'accrocher l'étrier de serrage. 3. Outil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les poignées avant et arrière (32, 34) sont maintenues en position coaxiale l'une contre l'autre pour tourner autour d'un axe commun et en ce que les poignées sont moletées pour en faciliter la manipulation. 4. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la poignée arrière (34) comprend une portion extrême réduite (54) pénétrant à l'intérieur d'un réalésage formé dans l'extrémité adjacente de la poignée avant (32), ce moyen d'interconnexion des poignées com- prenant au moins une vis d'arrêt (64) traversant la poignée avant et pénétrant dans une rainure circulaire formée dans la partie extreme réduite (54) de la poignée arrière (34>. 5. Outil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une bague (58) est disposée entre les poignées (32, 34); une broche (66) pouvant glisser à l'intérieur d'un alésage (50) ménagé dans l'une (32) de ces deux poignées afin de se déplacer par rapport à un trou correspondant associée à l'autre poignée (34), en ce qu'un bouton extérieur de relâchement (32) est fixé sur cette broche (66) et mobile dans une fente longitudinale (74) de la poignée (32) pour commander ladite broche. 6. Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un ressort (68) est placé dans l'alésage (50) de la première poignée (32) afin de pousser la broche (66) pour qu'elle s'engage dans l'alésage (62) associée à l'autre poignée (34) afin de bloquer sélectivement les deux poignées en empêchant leur mouvement de rotation relatif. 7. Outil selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'une des poignées (32, 34) porte un élément annulaire (58), l'alésage (62) pénétrant dans la bague (58) et en ce qu'un moyen permet de bloquer de façon sélective l'élément tournant (58) afin d'empê- cher la rotation relative-par rapport à ladite poignée.