Brevet FR2582139A1 — publié le 19861121

La présente invention est relative à un dispositif de chargement et/ou de déchargement de conteneurs de combustible irradié d'un réacteur nucléaire ou d'une usine de retraitement de combustible irradié, et elle vise plus particulière- ment le dispositif de transport du conteneur, son système de positionnement et d'accostage sous une fosse de déchargement et/ou de chargement, et la traversée en fond de fosse d'une telle installation nucléaire. Pour bien faire comprendre les problèmes résolus par le dispositif selon cette invention, on se référera en premier lieu aux Figures 1A à 1H, qui illustrent de façon schématique les diverses étapes d'une opération de chargement d'un conte- neur. Sur ces Figures, on voit en 10 le chariot portant le conteneur 12 muni d'un bouchon étanche 14, ce chariot étant manipulé à l'extérieur par un locotracteur 16. A l'intérieur, il est automoteur, ce qui permet de l'amener successivement sous un système 18 assurant l'enlèvement du bouchon 14, et sous une pénétration 20, faisant office de sas avec une fosse ou une cellule 22. Une opération de chargement comprend les étapes suivantes: 1 - amenée du chariot porte-conteneur au poste d'enlèvement du bouchon 14 (Fi- gure iB), en passant au préalable par un poste de préparation; puis, 2 sous la pénétration 20 (Figure 1C), afin d'assurer la continuité entre la fosse 22 contenant le combustible irradié 24 et le conteneur 12, préalable- ment rempli d'eau (Figure 1D); 3 - on effectue ensuite le chargement du conteneur 12 par le combustible irradié 24 (Figure 1E), puis la séparation du conteneur 12 de la fosse 22, suivie de la vidange de la pénétration 20 (Figure iF); et enfin, 4 - on transfère le chariot sous le poste de pose et dépose du bouchon 14 (Fi- gure 1G), pour la remise en place du bouchon de fermeture, suivie de l'éva- cuation du conteneur chargé (Figure 1H). L'invention propose un certain nombre de perfectionnements apportés aux différents moyens mis en oeuvre dans cette installation. L'invention a donc pour objet un dispositif de transport, de positionne- ment et d'accostage d'un conteneur de combustible irradié sous une fosse et/ou une cellule de chargement et/ou de déchargement d'une installation nucléaire, du type dans lequel le conteneur est positionné sur un chariot que l'on amène suc- cessivement sous un poste de préparation de chargement, sous un poste d'enlève- ment du bouchon du conteneur, et sous une pénétration assurant la liaison entre ladite fosse et/ou ladite cellule de chargement et/ou de déchargement et le hall o circule ledit chariot, ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit chariot est constitué d'une charpente posée sur une plateforme roulante par l'in- termédiaire d'un appui glissant et/ou roulant, et guidée à l'aide de rails laté- 2 2582139 raux, en ce que ledit conteneur est positionné sur ladite charpente par l'inter- médiaire d'un plateau muni de moyens pour régler l'altitude et l'horizontalité c la face supérieure dudit conteneur, le positionnement de ce dernier selon les axes transversal et longitudinal étant obtenu à l'aide d'un gabarit fixé sué le bâti du conteneur et coopérant avec des axes-repères portés par la tête ç cha- riot, en ce qu'on prévoit des plaques de protection blindées pour réduire les rayonnements, lors des opérations de chargement du conteneur, et en ce que l'étanchéité entre ladite fosse de chargement et/ou de déchargement et le conte- neur est assurée à l'aide d'un soufflet métallique à double paroi, qui assure la continuité de l'étanchéité au niveau de la face d'appui du bouchon du conteneur. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustren divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins: - les Figures lA à 1H illustrent les principales étapes de l'opération de chargement d'un conteneur décrites ci-dessus; - la Figure 2 est une vue schématique, en coupe frontale,-du chariot porte-conteneur; la Figure 3 est une vue schématique en coupe représentant le dispositif de positionnement du conteneur sur son chariot; - la Figure 4 est une vue schématique, en coupe frontale, des protections biologiques sur le chariot; - la Figure 5 représente, en coupe, la chaise-support du bouchon du con- teneur; - la Figure 6 est une vue en coupe des moyens de refroidissement du con- teneur; - la Figure 7 représente, en coupe, les moyens de pénétration accostés au conteneur; - la Figure 8 illustre de façon schématique le dispositif d'accostage; el - la figure 9 représente le limiteur d'effort des mécanismes d'accostage On se réfère en premier lieu aux Figures 2 et 3, qui représentent le cha- riot 10 assurant le transport du conteneur 12 aux différents postes illustrés pal les Figures lA à 1H. Ce chariot 10 se compose essentiellement d'une charpente 26, posée sur une plateforme roulante 28 par l'intermédiaire d'un appui glissant et/ou roulant , qui est conçu de façon à permettre un déplacement limites, perpendiculaire au sens de roulement de la plateforme, entre la charpente 26 et ladite plateforme roulante 28, lors de l'introduction du chariot 10 dans le hall de chargement du conteneur 12. Grace à cette caractéristique, le chariot peut circuler aussi 3 2582139 -bien sur des voies de roulement du type chemin de fer, avec les jeux nécessaires pour accepter les contraintes (de rayon de courbure, de devers de voie, etc.), que sur des voies de roulement,de réalisation et de montage précis, prévues dans le hall de chargement o circule le chariot. Le centrage latéral est assuré à l'aide de rails de guidage latéraux 32, et l'on prévoit des moyens de verrouillage 34, conçus de façon à permettre ou supprimer la liberté de mouvement latéral, suivant que le chariot est à l'extérieur ou à l'intérieur du hall. Le conteneur 12 est positionné sur la charpente 26 du chariot par l'inter- médiaire d'un plateau 36 sur lequel il repose (Figure 3), et qui comporte des moyens 38, par exemple des vérins, qui permettent de régler l'altitude et l'hori- zontalité de la face supérieure du conteneur. Le positionnement du conteneur se- lon les axes longitudinal et transversal est obtenu par un gabarit 40, fixé sur la tête du conteneur 12, et qui coopère avec des axes 42,42, matérialisés sur la partie supérieure de la charpente 26 du chariot, des moyens de réglage étant pré- vus. Dans cet exemple de réalisation, ces moyens de réglage sont réalisés sous la forme de systèmes vis-écrou 44, 44', placés respectivement aux droits des touril- lons supérieurs 46 et inférieurs 46' du conteneur 12. Selon l'invention, les sys- tèmes vis-écrou 44, 44' assurent non seulement le positionnement du conteneur, mais en outre, ils permettent de le maintenir et de résister aux efforts dûs à un séisme. Enfin, un système d'amortissement élastique 48, 48', interposé entre chaque tourillon du conteneur et chaque système vis-écrou, permet un déplacement du à une dilatation radiale du conteneur, provoquée par l'échauffement, après le chargement du conteneur en combustible irradié. Lors de la translation du chariot depuis la pénétration (Fig. 1C) jusqu'au poste de remise en place du bouchon du conteneur (Fig. 1G), il est nécessaire d'assurer la protection à l'encontre des rayonnements émis par les combustibles irradiés chargés dans le conteneur, ce dernier étant alors dépourvu de son bou- chon d'obturation. Cette radio-protection, conformément à une autre caractéris- tique de cette invention, est obtenue à l'aide de plaques de protection blindées mobiles, représentées schématiquement en 50 (Fig. 4), qui sont montées sur la par- tie supérieure de la charpente 26 du chariot 10, de telle manière qu'un écart mi- nimal e soit prévu entre le plafond du hall de chargement H et lesdites plaques de protection 50, la valeur de cet écart minimal étant réglée par un dispositif mécanique connu, tel que des vérins 54, par exemple. Selon l'invention, ces plaques de protection blindées permettent également de réduire les rayonnements du com- bustible irradié lorsque celui-ci passe dans la pénétration 20, lors du charge- ment du conteneur (poste Figure 1E). Selon l'invention, les plaques de protec- tion blindées sont munies de moyens à commande manuelle ou mécanisée, représentés schématiquement en 52, qui permettent de rapprocher ou d'éloigner les plaques 50 4 2582139 l'une de l'autre, de manière à les refermer l'une sur l'autre pour effectuer la mise en place ou l'enlèvement du conteneur sur son chariot. Les plaques de protec- tion blindées 50 s'emboîtent et recouvrent en partie la face supérieure du conte- neur 12, un jeu entre les plaques et le conteneur étant prévu pour permettre une dilatation verticale du conteneur, due à son échauffement après le chargement en combustible. On peut également prévoir une protection blindée supplémentaire conti les rayonnements, schématisée en 56, qui est rapportée soit sur le conteneur 12, soit sur la charpente 26 du chariot, ou qui est intégrée à la charpente, afin de compléter la radio-protection en tête du conteneur, lorsque le bouchon du conte- neur est enlevé. Selon une autre caractéristique de cette invention (Fig. 5), on prévoit une chaise-support 58 du bouchon 14 du conteneur, cette chaise étant disposée sur la charpente 26 du chariot. La chaise 58 permet de déposer le bouchon du conteneur sur le chariot après l'avoir enlevé du conteneur, pendant que celui-ci est accostE sous la pénétration 20. Cette caractéristique permet d'éviter de laisser le bou- chon de fermeture suspendu pendant les opérations d'accostage et de chargement du conteneur, et d'examiner et de changer éventuellement les joints d'étanchéité du bouchon. On peut, selon l'invention, prévoir un dispositif d'aspiration 60 sur la chaise-support 58 (Fig. 5), pour éviter toute dissémination de la contamination dE la face inférieure du bouchon. Selon l'invention, tous les mécanismes du chariot, de la pénétration, du levage du bouchon, sont conçus de façon à s'adapter aux différents types de conte- neurs, par simple adjonction de pièces d'adaptation, permettant de compléter les écarts dimensionnels et la protection. Pour des raisons de sécurité, notamment dans le cas d'un arr t incidentel des opérations, après un chargement du conteneur en combustible irradié, il est nécessaire de refroidir le conteneur. A cet effet (Fig. 6), l'invention prévoit un système de refroidissement du conteneur 12 qui comprend une virole 64, inté- grée ou rapportée à poste fixe sur la charpente 26 du chariot, et qui recouvre le conteneur sur toute la hauteur de ses ailettes de refroidissement 66, le refroi- dissement étant assuré par une circulation d'eau dans l'espace compris entre la virole 64 et le conteneur, cette circulation étant obtenue par des canalisations flexibles 68, 68'. L'étanchéité inférieure et supérieure de la virole sur le con- teneur est assurée par des joints classiques 62. La continuité de l'étanchéité entre 1 fosse de chargement ou de décharge- ment 22 et/e conteneur 12 est assurée, comme connu, à l'aide d'un soufflet métal- lique 70 (Fig. 7). Selon l'invention, on assure l'étanchéité entre le soufflet 70 et le conteneur 12, au niveau de la face d'appui 72 de ce dernier recevant le bou- chon, afin d'éviter toute contamination de la partie supérieure du conteneur. 2582139 Le système de maintien du soufflet 70 est décrit dans le brevet français n 80 26 360, déposé le 12 décembre 1980 et publié sous le n 2 496 329, au nom de la présente titulaire. Ce système comprend une série de ressorts 74, mainte- nant le soufflet 70 dans sa position repos, qui exercent une traction sur des tiges 76 dont les extrémités inférieures respectives sont solidaires d'une bride 78, dite bride d'accostage, qui assure la liaison avec la bride porte-joint 80 et l'extrémité inférieure du soufflet. Selon l'invention, le soufflet métallique peut être démonté par le bas, sans qu'il soit nécessaire de démonter les res- sorts 74 et la bride 78, par démontage d'une bride inférieure 82 qui maintient en place l'ensemble du système. On décrira maintenant, en référence à la Figure 8, les moyens qui, dans cet exemple de réalisation, sont montés sur une virole 84 du chariot 10, et qui permettent, une fois le chariot positionné sous la pénétration 20, d'accrocher le soufflet 70 et de le tirer vers le bas, pour appliquer la bride porte-joints 80 sur la bride supérieure du conteneur, et assurer la continuité de l'étanchéité réalisée par le soufflet. Ces moyens, qui sont similaires à ceux décrits dans le brevet français mentionné ci-dessus, consistent en quatre ensembles identiques à celui illustré par la Figure 8, étant bien entendu que leur nombre peut varier en fonction de l'effort devant être exercé pour tirer le soufflet. Chaque ensemble comprend une vis 86 en acier traité, munie d'un embout d'introduction 86' en forme de tronc de c6ne, l'extrémité inférieure de cette vis étant pourvue d'une butée à rotule ou à rouleaux 88, assurant la reprise des ef- forts axiaux. Chaque vis 86 coopère avec un écrou à rotule 90, prévu sur la bride d'accostage 78. Dans l'exemple de réalisation représenté ici, chaque écrou à ro- tule 90 est encastré dans une embase 92, sa mise en rotation étant empêchée par ledit encastrement, tout en laissant subsister un jeu assurant une liberté suffi- sante pour le mouvement de rotule de l'écrou 90. Chaque écrou 90 est appliqué sur l'embase 92 par des ressorts 94, qui exercent une légère pression sur l'écrou, permettant de faciliter la prise de la vis 86 lors du début du vissage, décrit plus loin. L'embase 92 est montée sur une bride de réglage 96 par l'intermédiaire des dispositifs élastiques, constitués ici par des rondelles ressorts 98, qui ont une double fonction: 1 - protéger les réducteurs 100 du mécanisme d'entraînement des vis 86, décrits plus loin, lors de l'arrêt en butée mécanique; 2 - assurer la libre dilatation du conteneur tout en restant verrouillé, sans introduire de nouvelle contrainte excessive dans le système. La bride de réglage 96 permet en outre de positionner l'axe de l'écrou par rapport à l'axe de la vis 86, le chariot servant de gabarit. Selon l'invention, les dispositifs à vis décrits ci-dessus sont conçus 6 2582139 defaçon à accepter un décalage important entre l'axe de l'écrou 90 et celui de la vis 86, afin d'obtenir une latitude de positionnement plus grande du chariot sous la pénétration 20. A cet effet, la rotule de l'écrou 90 est conçue de façon à pet mettre un déplacement du chariot d'au moins 4 mm, par rapport à la pénétration, lors d'un séisme, tout en continuant d'assurer l'étanchéité. Toujours selon l'invention (Figure 9), les dispositifs élastiques consti- tués par les rondelles-ressorts 98 sont utilisés comme système limiteur d'effort au contact bride 96-conteneur, en mesurant le déplacement relatif entre la bride de réglage 96 et l'embase 92. A cet effet, l'invention prévoit une came 102, mon- tée sur la bride 96, et un contact électrique 104 sur l'embase 92, assurant la détection dudit déplacement relatif (bien entendu, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir une disposition inverse, en montant la came 102 sur l'em- base 92, et le contact 104 sur la bride 96). Au déplacement relatif ainsi détecté correspond un effort dû à la compression du dispositif classique. Chaque vis 86 s'arrête en position de verrouillage grace à l'information donnée par le contact électrique 104, actionné par la came 102. Chaque vis 86 est entraînée en rotation par un groupe moteur 106- réducteur 100, ce groupe moto- réducteur comportant un système de freinage 108 à déblocage manuel 110. L'entrainement de la vis 86 est obtenu par l'intermédiair d'un fourreau 112 claveté sur le réducteur 100, deux rainures et deux clavettes 114 assurant la liaison en rotation entre la vis 86 et ce fourreau 112. Ce der- nier est guidé par l'arbre creux du réducteur 100, et il vient en appui sur la butée à rotule ou à rouleau 88, fixée sur la virole 84 du chariot, ce qui permet d'introduire tous les efforts axiaux dans le chariot, protégeant ainsi le réduc- teur. Le fourreau 112 assure le calage angulaire du premier filet de la vis 86, par l'intermédiaire d'une came 116 et d'un dispositif électrique 118, le moteur synchrone 106 assurant le mouvement en rotation. L'extrémité inférieure de la vis 86 est fixée, par une liaison articulée 120, à l'extrémité de la tige 122 d'un vérin pneumatique à double effet 124. Le système décrit ci-dessus étant identique au système correspondant décrit dans le brevet français précité, on n'en décrira pas le fonctionnement, le lecteur étant prié de se reporter à la description cor- respondante faite dans ce brevet antérieur. Selon l'invention, on prévoit un dispositif de comptage de tours 126 sur chaque système de vis, tel que 86, pour déterminer et signaler une éventuelle dé- synchronisation de la rotation des systèmes de vis, toute désynchronisation de l'un des systèmes de vis entrainant l'arrêt de toutes les vis. Selon l'invention, dans le cas d'un incident sur une vis, il est possible de mettre hors service la vis diamétralement opposée et de continuer la manoeuvre 7 2582139 sur les deux autres vis, soit pour verrouillage en vue d'assurer l'étanchéité, soit pour déverrouillage, en vue d'assurer le désaccostage du conteneur de la pénétration. Selon l'invention, on peut prévoir une commande manuelle de secours, qui peut être accouplée sur chaque vis, de manière à pouvoir accoupler ou désaccou- pler manuellement. Enfin, selon l'invention, dans le cas d'un grippage de la vis dans l'écrou, il est possible de tronçonner la vis grippée sous les plaques de protection blin- dées, ce système étant tel qu'après désaccouplement du soufflet du conteneur, la partie de la vis grippée dans l'écrou n'empêche pas la translation du conteneur sur son chariot, et donc une remise en position "sécurité" du système. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 8 2582139 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de transport, de positionnement et d'accostage d'un conte- neur de combustible irradié sous une fosse et/ou une cellule de chargement et/ou de déchargement d'une installation nucléaire, du type dans lequel le conteneur es positionné sur un chariot que l'on amène successivement sous un poste de prépara- tion de chargement, sous un poste d'enlèvement du bouchon du conteneur, et sous une pénétration assurant la liaison entre ladite fosse et/ou ladite cellule de chargement et/ou de déchargement et le hall o circule ledit chariot, ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit chariot (10) est constitué d'une charpente (26) posée sur une plateforme roulante (28) par l'intermédiaire d'un appui glissant et/ou roulant (30), et guidée à l'aide de rails latéraux (32), en ce que ledit conteneur (12) est positionné sur ladite charpente (26) par l'intermédiaire d'un plateau (36) muni de moyens (38) pour régler l'altitude et l'horizontalité de la face supérieure dudit conteneur (12), le positionnement de ce dernier selon les axes transversal et longitudinal étant obtenu à l'aide d'un gabarit (40), fixé sur la tête du conteneur et coopérant avec des axes-repères (42), portés par la tete du chariot, en ce qu'on prévoit des plaques de protection blindées (50, 56) pour réduire les rayonnements lors des opérations de chargement du conteneur, et en ce que l'étanchéité entre ladite fosse de chargement et/ou de déchargement et le conteneur est assurée à l'aide d'un soufflet métallique à double paroi (70), qui assure la continuité de l'étanchéité au niveau de la face d'appui du bouchon (14) du conteneur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit des moyens de verrouillage (34) pour permettre ou supprimer ladite liberté de mouvement latéral du chariot, obtenue par ledit appui glissant et/ou roulant. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on prévoit des moyens de réglage du positionnement du conteneur selon les axes longitudinal et transversal, ces moyens pouvant être réalisés sous la forme de systèmes vis-écrou (44-44'), placés respectivement aux droits des tourillons supé rieur (46) et inférieur (46') du conteneur (12) , un système d'amortissement élastique (48, 48') étant en outre interposé entre chaque tourillon de conteneur et chaque système vis-écrou, pour autoriser un déplacement résultant d'une dila- tation radiale du conteneur. 4 - Dispositif selon l'une queiconque des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que les plaques de protection blindées (50) sont munies de moyens à commande manuelle ou mécanisée (52) pour rapprocher ou éloigner lesdites plaques (50) l'une de l'autre, afin de les refermer l'une sur l'autre, lesdites plaques, en s'emboîtant, venant recouvrir ia face supérieure du conteneur. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites 9 2582139 plaques de protection blindées (50) sont montées sur la partie supérieure de la charpente du chariot de manière qu'un écart minimal (e) soit ménagé entre le pla- fond du hall de chargement (H) et lesdites plaques de protection, la valeur de cet écart étant réglée par un système mécanique (54). 6 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une protection blindée supplémentaire (56) contre les rayonnements du combustible irradié est rapportée sur le conteneur, ou rapportée et/ou à demeure sur la charpente, pour compléter les manques de protection en tete du conteneur quand son bouchon est en- levé. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit une chaise-support (58) pour le bouchon (14) du conteneur, cette chaise étant disposée sur la charpente (26) et pouvant comporter des moyens d'aspiration (60) pour éviter toute dissémination de la contamination de la face inférieure du bouchon. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit un système de refroidissement du conteneur (12) qui comprend une virole (64) sur la charpente (26) du chariot, et qui recouvre le conteneur sur toute la hauteur de ses ailettes de refroidissement (66), une circulation d'eau étant assurée dans l'espace compris entre ladite virole et ledit conteneur. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le soufflet métallique (70) peut être démonté par le bas grâce à une bride inférieure démontable (82) qui maintient en place l'ensemble du système, connu par ailleurs, assurant le maintien dudit soufflet. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif, de type connu, à écrou à rotule (90) et vis (86), assurant les déplacements du soufflet (70), est conçu de façon à accepter un décalage important entre l'axe dudit écrou et celui de la vis, ceci afin de - permettre un déplacement entre le chariot portant le conteneur et la pénétration (20) tout en continuant d'assurer l'étanchéité. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs élastiques (98), servant à absorber la dila- tation verticale du conteneur, sont conçus de façon à servir de limiteur d'effort au verrouillage en mesurant un déplacement relatif proportionnel à la flèche du dispositif élastique à l'aide d'une came (102) coopérant avec un contact électrique (104) qui détecte ledit déplacement relatif. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit un dispositif de comptage de tours (126) sur chaque système de vis (86) assurant les déplacements du soufflet, pour déterminer et signaler toute désynchronisation de la rotation desdits systèmes de vis, une détection de la désynchronisation d'un système de vis entraînant l'arrêt de 2582139 tous les autres systèmes. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit une commande manuelle de secours pouvant être accouplée sur chaque système de vis (86), pour obtenir un accouplement ou un dé- saccouplement manuel du conteneur avec la pénétration (20).