Brevet FR2577344A1 — publié le 19860814

L'invention concerne un procédé et un dispo- sitif de contrôle à distance et sous eau d'une pièce de petites dimensions d'un réacteur nucléaire, pour vérifier l'état de la liaison de cette pièce avec une structure dans laquelle elle est située dans une posi- tion peu accessible. Dans les réacteurs nucléaires tels que les réacteurs nucléaires à eau sous pression, il existe des pièces de petites dimensions placées à l'intérieur de structures complexes en position peu accessible, si bien que leur contrôle est difficile à réaliser. De plus, après un certain temps de séjour dans le réac- teur, ces structures sont contaminées par des produits radioactifs et il est nécessaire d'en effectuer le contrôle et la réparation à distance et sous eau. Le rôle de certaines pièces de petites di- mensions dans les équipements internes d'un réacteur nucléaire peut être extrêmement important et pour des questions de sécurité, il est nécessaire de s'assurer de la parfaite intégrité de ces pièces. Il est de toutes façons nécessaire de s'assurer, lors de l'en- tretien du réacteur nucléaire qu'aucune pièce à l'in- térieur de la cuve n'est susceptible de se détacher de la structure sur laquelle elle est fixée. Dans le cas des équipements internes supé- rieurs du réacteur nucléaire qui comportent en parti- culier l'ensemble des tubes de guidage des barres de commande du réacteur, la partie inférieure des tubes de guidage comporte des broches de centrage qui sont destinées à venir se placer dans des trous prévus dans la plaque supérieure du coeur du réacteur. Ces broches de centrage ont une grande importance puisqu'elles dé- terminent la position du tube de guidage des barres de commande par rapport à l'assemblage dans lequel seront introduites les barres de commande et donc l'aligne- ment des barres de commande et des tubes guides de cet assemblage. Lors des opérations d'entretien du réac- teur à l'arrêt, une des opérations consiste à extraire les équipements internes supérieurs de la cuve et de les disposer sur un stand placé dans la piscine du ré- acteur, pour effectuer leur contrôle et leur répara- tion. On vérifie en particulier l'état des broches de centrage des tubes de guidage et de leur écrou de fixation sur la bride inférieure du tube de guidage, en introduisant une caméra de télévision dans la par- tie centrale du tube de guidage pour la faire parvenir jusqu'à la base du tube, au niveau des broches de cen- trage. Les écrous des broches qui sont saillants au- dessus de la bride inférieure du tube sont alors visi- bles et l'on peut vérifier leur présence et leur per- pendicularité par rapport à la bride. Cependant, si le fût de la broche de guidage sur lequel est vissé l'é- crou est cassé à l'intérieur de la bride, l'écrou peut rester néanmoins placé dans une position correcte sur la bride du tube de guidage. Un simple examen visuel ne permet pas toujours de vérifier l'état de la liai- son entre la broche de centrage et la bride du tube guide. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de contrôle à distance et sous eau d'une pièce de petites dimensions d'un réacteur nucléaire,- pour vérifier l'état de la liaison de cette pièce avec une structure dans laquelle elle est située dans une position peu accessible, procédé qui permette de dé- terminer dans tous les cas si la liaison entre la pièce et sa structure n'a pas été supprimée par la présence d'une rupture. Dans ce but, on introduit dans la structure plongée dans l'eau, au voisinage de la pièce a contrô- ler, un moyen d'injection d'eau sous une pression su- périeure à 40 MPa et sous forme d'un jet rectiligne -3 d'un diamètre inférieur a 3 x 10 3 m, on oriente le moyen d'injection vers la pièce a contrôler, on injec- te de l'eau sous pression de façon que le jet atteigne la pièce et l'on contrôle par un moyen télévisuel la position de la pièce après action du jet. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, a titre d'exemple, non limi- tatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de mise en oeuvre du procédé selon '1 invention dans le cas de la vérification des broches de centrage d'un tube guide d'un réacteur nucléaire à eau sous pression et le dispositif de contrôle correspondant. Dans ces figures: - la Fig. 1 est une vue en élévation d un tube guide en position dans la cuve du réacteur nuclé- aire; - la Fig. 2 est une section transversale suivant AA de la partie inférieure du tube guide re- présenté a la Fig. 1. comportant les dispositifs de guidage continu des barres de commande; - la Fig. 3a est une vue en élévation avec coupe partielle d'une broche de centrage du tube guide représenté à la Fig. 1; la Fig. 3b est une vue en élévation avec coupe partielle analogue a la Fig. 3a, d'une broche de centrage présentant une rupture sur toute sa section; - la Fig. 4 est une vue schématique de l'en- semble des moyens permettant la mise en oeuvre du pro- cédé de contrôle suivant l'invention appliqué aux bro- ches de centrage d'un tube guide; - la Fig. 5 est une vue en coupe transversa- le suivant BB de la Fig. 6 d'un moyen d'injection d'eau permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, en position de travail dans un tube gui- de - la Fig. 6 est une vue en élévation avec coupe partielle de la partie inférieure du dispositif d'injection d'eau représenté à la Fig. 5, en position de travail dans un tube guide. Sur la Fig. 1, on voit un tube guide I com- portant une partie supérieure la et une partie infé- rieure lb reliées entre elles par l'intermédiaire de la bride inférieure 2 de la partie la du tube, de la bride supérieure 3 de la partie inférieure lb du tube guide et de vis 4 engagées dans des trous taraudés de la plaque support 5 des tubes guides 1. La plaque sup- port 5 comporte un ensemble d'ouvertures 6 recevant chacune un tube guide dont les brides d assemblage 2 et 3 reposent sur la face supérieure de la plaque sup- port 5. La partie inférieure lb du tube guide 1 por- te une bride 8 sur laquelle sont fixées les broches de centrage 9 qui seront décrites plus en détail en se référant aux Fig. 3a et 3b. La partie inférieure de chaque broche de centrage 9 est engagée dans une ou- verture 11 prévue dans la plaque supérieure de coeur du réacteur. Dans la cuve du réacteur, les assem- blages combustibles sont disposés sous la plaque 10. Sous chacun des tubes de guidage 1, est placé un as- semblage dont les tubes guides peuvent recevoir les crayons absorbants d'une grappe de contrôle, ou barre de commande, mobile à l'intérieur du tube guide 1 et de l'assemblage. A l'intérieur du tube guide 1, la barre de commande est guidée par un ensemble de dispositifs constitués par des cartes de guidage discontinu dans la partie supérieure du tube 1 et par des fourreaux de guidage continu dans la zone terminale inférieure de la partie lb du tube 1. L'assemblage et la rigidité des équipements internes supérieurs sont assurés par des entretoises tubulaires parallèles aux tubes guide 1 et fixées sur la plaque support 5 a leur partie supérieure et a la plaque supérieure de coeur 10 a leur partie inférieu- re. Sur la Fig. 2, on voit une section de la zone terminale inférieure du tube guide 1 représenté à la Fig. 1. Les fourreaux de guidage continu 12 sont de trois types différents, les fourreaux 12a et 12b per- mettant le guidage de deux crayons absorbants de la grappe de contrôle et les fourreaux 12c, le guidage d'un seul crayon. Les fourreaux 12a sont disposés à 90' les uns par rapport aux autres et par rapport aux faces du tube guide 1. Ces fourreaux seront appelés fourreaux a 90'. La partie centrale du tube guide constitue un passage axial libre dans lequel il est possible d'introduire et de déplacer un objet cylin- drique 14 tel qu'une caméra de télévision ou un tube de guidage. Sur les Fig. 3a et 3b, on a représenté l'en- semble 9 constitué par la broche de centrage propre- ment dite 15 et son écrou de fixation 16. La broche 15 comporte une partie déformable élastiquement 15a des- tinée à venir se loger dans les trous 11 de la plaque supérieure de coeur 10 et un fût 15b fileté dans sa partie supérieure et relié à la partie 15a de la bro- che par une collerette 15c. La broche 15 est fixée à l'intérieur d'un trou traversant la bride 8, par ser- rage de l' écrou 16 et mise en appui de cet écrou 16 sur le fond d'un avant trou dans la bride 8 et de la collerette 15c sur un rebord à l'intérieur de la bride 8. La fixation de la broche 15 est complétée par sou- dage d'une goupille 17 engagée dans l'écrou 16 sur une clavette 19 engagée dans le fut 15b de la broche 15. L'ensemble 9 de la broche de guidage et de son écrou est ainsi parfaitement solidaire de la bride 8. Comme il est visible sur la Fig. 3b, dans le cas o le fût 15b de la broche présente une rupture sur toute sa section dans sa zone faible au voisinage de la collerettee 15c, l' écrou 16 et le fût 15b res- tent engagés dans la bride 8, cependant que la partie 15a de la broche reste insérée dans le trou 11 de la plaque supérieure de coeur 10. L'ensemble 9 de la bro- che et de son écrou est donc susceptible de rester en position lors du transport des équipements internes supérieurs depuis la cuve du réacteur jusqu'à leur stand de contrôle et de réparation. Un examen télévi- suel par l'intérieur du tube guide correspondant, en utilisant une caméra de télévision 14 introduite entre les fourreaux de guidage continu 12a, comme il est vi- sible sur la Fig. 2, n'est pas susceptible de déceler cette défaillance totale de la broche de centrage et la présence d'un élément détaché des équipements in- ternes supérieurs pouvant être entrainé par le fluide de refroidissement du réacteur après son redémarrage. Le procédé suivant l'invention mis en oeuvre en utilisant l'installation et les dispositifs repré- sentés aux Fig. 4, 5 et 6 permet d'éviter ces inconvé- nients et de déterminer de façon très sûre les broches de guidage qui doivent être remplacées. Sur la Fig. 4, on voit le support de stocka- ge 20 des équipements internes supérieurs d'un réac- teur nucléaire dont on a représenté uniquement la pla- que de support 5 et un tube guide 1. Le support 20 re- pose sur le fond de la piscine du réacteur 21. Ce sup- port est surmonté par une plateforme 22 dont la partie supérieure 23 est rotative. Un opérateur 24 peut assu- rer la mise en place et la mise en oeuvre correcte du dispositif de contrôle depuis la plateforme rotative 23. Il dispose de l'image de la partie inférieure des équipements internes grâce a un écran de contrôle 26 relié à une caméra 27 se déplaçant sur le fond de la piscine 21 sous les équipements internes. L'ensemble du dispositif 30 de contrôle est suspendu au palan 28 de la machine de chargement 29 du réacteur qui peut se déplacer au-dessus de la piscine 21. Une installation de pompage haute pression 31 permet d'amener de l'eau sous très forte pression (50 x 10 Pa) par l'intermé- diaire d'une conduite non représentée, à l'extrémité d'entrée du dispositif 30. L'installation de pompage 31 qui peut être mobile est amenée à proximité de la piscine 21 du réacteur. Un opérateur 33 assure la liaison entre l'opérateur 24 et la station de pompage 31. Enfin, l'opérateur 35 pilotant la machine de char- gement synchronise son action avec celle de l'opéra- teur 24 pour la mise en place du dispositif 30 dans le tube guide 1. Sur la Fig. 4, on a représenté la phase du contrôle consistant a introduire le dispositif 30 constitué par un tube de grande longueur dans l'espace central et axial du tube guide 1, ce tube 30 ayant un contour extérieur tel que représenté en 14 sur la Fig. 2. L extrémité supérieure du tube guide 1 est sous plusieurs mètres d eau et l'introduction se fait par contrôle visuel a la verticale du tube 1. Sur les Fig. 5 et 6, on volt plus en détail le dispositif de contrôle qul comporte, a l'intérieur du tube 30, un ensemble constitué par un tube d'lnDec- tion d'eau sous pression 40 et un tube de rigidifica- tion 41 à axe parallèle à l'axe ZZ du tube 30, assem- blés par des entretoises telles que 42 réparties sui- vant leur longueur. L'écartement des tubes 40 et 41 est tel que leurs génératrices les plus éloignées soient espacées d'une distance sensiblement égale au diamètre intérieur du tube 30. On obtient ainsi un guidage parfait de l'ensemble 40-41-42 qui est monté mobile a l'intérieur du tube 30. A la partie supérieure du tube 30, au-dessus de la plateforme 23 o se trouve l'opérateur 24. l'en- semble 40-41-42 monté coulissant dans le tube 30, lui- meme fixé au palan 28 de la machine de chargement 29, est fixé à un dispositif de manipulation permettant son déplacement axial et son orientation très précise autour de l'axe ZZ'. Une bague 45 est fixée a la partie inférieu- re du tube 30. Cette bague 45 a un dlamètre extérieur lui permettant de coulisser de façon parfaitement gui- dee entre les fourreaux a 90 12a dans la partie infé- rieure du tube guide 1. Cette bague 45 comporte égale- ment une portée tronconique 45a venant en appui à la fin du mouvement de descente du tube 30 sur des res- sauts 46 en saillie par rapport au bord intérieur des fourreaux 12a. Dans son mouvement de descente, le tube est donc arrêté dans une position définie de façon très précise par rapport a la face supérieure de la bride 8 et aux parties saillantes des écrous des en- sembles broche et écrou 9. Le tube d'injection 40 comporte une partie inférieure 40a prolongée en-dessous de l'extrémité in- férieure du tube de rigidification 41, percée d'un canal d injection 48 et d'une buse calibrée 49 dont le -3 diamètre est de 1,3 x 10 m. La buse 49 est consti- tuée de deux parties légèrement inclinées angulaire- ment dont les axes sont dans un plan perpendiculaire a l'axe ZZ' du tube 30, pour la projection de deux jets rectilignes calibrés 50 et 51 comme il est visible sur la Fig. 5; les jets 50 et 51 font un angle de 3 avec l'axe YY des deux fourreaux 12a derrière lesquels sont situés les broches 9. Lorsque le tube 30 est en position basse, la bague 45 étant en butée sur les ressauts 46, l'opéra- teur descend l'ensemble 40-41-42 de façon a amener la buse 49 au niveau de la partie saillante des broches 9. Cette mise en place verticale est parfaitement dé- finie par les caractéristiques dimensionnelles du tube guide. L'opérateur oriente ensuite la buse 49 de façon que ses deux parties soient dirigées simultanément vers l'une et l'autre des deux parties saillantes des broches 9 comme représenté sur la Fig. 5. Cette orien- tation du tube d'injection doit être contrôlée de fa- çon très précise grâce a la caméra, puisque la partie accessible de la broche est de très faible étendue. Lorsque cette mise en place et cette orien- tation sont réalisées de façon très précise et contro- lées par la caméra de télévision, de l'eau à haute pression (50 MPa) est envoyée dans le tube 40. Cette eau sous pression pénètre dans le conduit d'injection 48 communiquant avec le tube 40 puis dans les buses 49 pour constituer les jets 50 et 51 venant frapper les broches 9 avec une force suffisante pour déplacer et éjecter l'écrou 16 et le fût 15b de la broche dans le cas o ce fût présente une rupture sur toute sa sec- tion comme représenté a la Fig. 3b. En effet, le jet fin parfaitement rectiligne et à haute pression pos- sède une quantité de mouvements suffisante pour se propager dans l'eau de la piscine jusqu'à la broche 9 et exercer sur celle-ci une poussée suffisante pour l'éjecter de l'avant-trou dans la bride 8. Dans le cas o la broche 9 ne présente pas de rupture, le jet sous pression n est pas susceptible de déplacer la partie saillante de la broche. Le jet d'eau sous forte pression constituant %0 un faisceau parallèle de très faible diamètre et le dispositif permettant de le produire ont été appelés hydrolaser par analogie avec le laser optique. Apres action du jet sous pression sur les broches 9 d'un tube guide 1, on remonte le tube d'in- jection à l'intérieur du tube 3G, puis le tube 30 est sorti du tube guide 1 grâce au palan 28 de la machine de chargement 29. On descend une camérade télévision suspendue à l'extrémité d'un câble, en utilisant un palan de la machine de chargement, dans l'espace central axial du tube guide 1, jusqu'à l'amener au niveau de la face supérieure de la bride 8. La caméra de télévision permet alors de vérifier la présence et la position des parties saillantes des broches 9. Si l'une au moins des broches 9 est déplacée ou éjectée, le tube I est démonté et amené vers un stand de réparation pour l'équiper d'une nouvelle broche. On voit que les principaux avantages du procédé et du dispositif suivant l'invention sont de permettre un contrôle extrêmement efficace de petites pièces dans une structure complexe telles que des bro- ches de centrage dans un tube guide, en exerçant une action sur une partie de la pièce pour la déplacer ou l'éjecter et d'éviter l'utilisation de dispositifs mé- caniques dont l'introduction et la mise en oeuvre dans la structure du tube guide seraient pratiquement im- possibles ou très difficiles à réaliser. L'invention ne se limite pas au mode de rea- lisation qui a été décrit. C'est ainsi qu'on peut utiliser un hydrola- ser dont les caractéristiques sont différentes de cel- les qui ont été décrites, le diamètre du jet pouvant être différent de 1, 3 mm et la pression différente de MPa (50 x 10 Pa). On peut utiliser pour mettre en oeuvre le procédé dans de bonnes conditions, des jets d'un diamètre de 1 à 3 mm sous une pression de 40 à MPa. En dehors de ces intervalles pour le diamètre du jet et pour la pression, on n'aurait plus. à propre- ment parler un effet du type hydrolaser, c'est-à-dire un jet énergétique parfaitement dirigé utilisable sous quelques mètres.d'eau. Le dispositif d'injection peut etre d'un type différent de celui qui a été décrit et le moyen d'inspection de la pièce après l'action de l'hydrola- ser peut être d'un type quelconque tel qu'utilisé ac- tuellement dans les réacteurs nucléaires. Le procédé et le dispositif suivant l'inven- tion s'appliquent non seulement au contrôle des bro- ches de guidage des tubes guides des équipements in- ternes supérieurs d'un réacteur nucléaire à eau sous pression mais encore à d'autres pièces ou composants de petites dimensions du réacteur, tels que des écrous, des vis ou des clavettes. Le procédé et le dispositif s'appliquent de manière générale dans tous les réacteurs nucléaires dont on effectue le contrôle et l'entretien sous eau ou encore dans toutes les installations industrielles qui demandent des précautions particulières pour leur entretien ou leur réparation conduisant à opérer sous eau et à distance. REVENDICATIONS 1.- Procédé de contrôle à distance et sous eau d'une pièce (9) de petites dimensions d'un réac- teur nucléaire, pour vérifier l'état de la liaison de cette pièce (9) avec une structure (1) dans laquelle elle est située dans une position peu accessible, ca- ractérisé par le fait qu'on introduit dans la struc- ture (1) plongée dans l'eau, au voisinage de la pièce (9) à contrôler, un moyen (30-40) d'injection d eau, sous une pression supérieure à 40 MPa et sous forme d'un jet (50-51) rectiligne d'un diamètre inférieur à 3 x 10-3 m, qu'on oriente le moyen d'injection (40) vers la pièce (9) à contrôler, qu'on injecte de l'eau sous pression de façon que le jet (50-51) atteigne la pièce (9) et qu'on contrôle par un moyen télévisuel la position de la pièce (9) après action du jet. 2.- Procédé de contrôle suivant la revendi- cation 1, caractérisé par le fait que le jet (50-51) a -3 un diamètre compris entre 1 et 3 x 10 m et une pres- sion comprise entre 40 et 100 MPa. 3.- Procédé de contrôle suivant la revendi- cation 2, caractérisé par le fait que le jet a un dia- mètre voisin de 1,3 10 3 m et une pression voisine de MPa. 4.- Procédé de contrôle suivant l'une quel- conque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que la pièce de petites dimensions est un en- semble (9) comportant une broche de guidage (15) et un écrou (16) fixés sur la bride inférieure (8) d'un tube guide (1) des équipements internes supérieurs d'un ré- acteur nucléaire à eau sous pression, le tube guide constituant la structure sur laquelle est fixée la pièce de petites dimensions. 5.- Procédé de contr6le suivant la revendi- cation 4, caractérisé par le fait que le moyen d'in- jection (30) est introduit dans le tube guide (1) par sa partie centrale, entre ses fourreaux de guidage (12). 6.- Dispositif de contrôle à distance et sous eau d'une pièce de petites dimensions d'un réac- teur nucléaire à eau sous pression, dans le cas o la pièce de petites dimensions est une broche de centrage (9) d'un tube guide des équipements internes supé- rieurs du réacteur, le disposLtif comportant, de façon connue, une caméra de télévision et ses moyens de dé- placement dans le tube guide placé sous eau à la ver- ticale, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un tube (30) dont le diamètre extérieur est in- férieur à la largeur de l'espace entre les fourreaux à ' (1Za) du tube (1), solidaire à sa partie inférieu- re d'une bague d'appui (45) d'un diamètre extérieur sensiblement égal à l'espace entre les fourreaux (12a) à 90' et un ensemble (40-41-42) comportant un tube d'injection (40) muni d'une buse d'un diamètre infé- -3 rieur à 3 10 m a sa partie inférieure monté coulis- sant dans le tube (30) dans sa direction axiale et ro- tatif dans ce tube autour de son axe, des moyens (28, 29) de déplacement du tube (30) dans la direction ver- ticale et des moyens de déplacement axial et de pivo- tement par rapport au tube (30) de l'ensemble (40-41- 42) qui est relié par une conduite à une installation de pompage sous haute pression (31). 7.- Dispositif de contrôle suivant la reven- dication 6, caractérisé par le fait que l'ensemble (40-41-42) comporte en plus du tube d'injection (40), un tube de rigidification (41) relié au tube (40) par des entretoises (42) de façon que les axes des tubes (40 et 41) soient parallèles et que leurs génératrices les plus éloignées soient à une distance l'une de l'autre sensiblement égale au diamètre intérieur du tube (30).