Brevet FR2589535A1 — publié le 19870507

Dispositif de fixation à vis pour assemblage combustible nucléaire et procédé de réparation d'assemblage utilisant un tel dispositif. L'invention concerne les assemblages combustibles nucléaires destinés à etre placés verticalément entre deux plaques de coeur et ayant un squelette formé de deux embouts reliés l'un à l'autre par des tirants et dont l'un porte des ressorts destinés à prendre appui sur l'une des deux plaques pour assurer le maintien élastique de l'assemblage. Ces ressorts sont habituellement du type à lame et se composent d'un pied maintenu à plat entre l'embout et une bride de retenue et une partie dirigée obliquement en porte - à -faux. La bride est fixée par des vis qui. une fois serres à l'aide d'une clef dynamométrique. doivent être bloquées en rotation. Ce blocage est classiquement réalisé à l'aide d'une goupille traversant la tête de la vis et soudée à la bride aux deux extrémités. Ce mode de blocage est loin d'être pleinement satisfaisant, car il rend difficile le remplacement de la vis. Or, les vis de retenue des ressorts sont soumises à des sollicitations importantes dans un milieu agressif (eaudéminéralisée bwisete dans le cas des réacteurs refroidis et modérés à l'eau légère) et des ruptures peuvent se produire notamment à la suite d'une corrosion sous contrainte. Par ailleurs. onconnait des assemblages (EP-A-26 1a1) vissés dans lesquels le blocage en rotation d 'une vis est obtenu par expansion radiale d'une virole déformbable prolongeant la tête de la vis dans des évidements d'un logement prévu pour la tête dans l'assemblage. Cette solution a notamment été utilisée pour fixer les tirants tubulaires du squelette d'un assemblage à l'un des embouts. Mais la nécessite de constituer la virole en un matériau apte à la déformation sans rupture exclut à priori l'utilisation d'un tel mode de blocage dans le cas des vis de retenue des ressorts. qui sont soumis à des contraintes beau coup plus élevées et etexia,nt 1utilisation d'un matériau de haute; caractéristiques. L'invention vise notamment à fournir un dispositif de fixation à vis pour assemblage combustible, notamment pour fixer lesbrideset les ressorts de maintien de l'assemblage sur l'un des embouts. comportant des moyens permettant de bloquer la vis en rotation, autorisant une mise en place et un enlèvement relativement simple de la vis et permettant d'utiliser, pour encaisser les efforts, un matériau de hautescaractéristiqus Dans ce but, l'invention propose un dispositif dont les vis comportent un corps et une tête constituant une pièce massive en matériau résistant à la corrosion sous contrainte, tel notamment que l'alliageNde fer.chrome et nickel connu sous le nom de "inconel",et une virole en métal apte à la déformation, tel que l'acier inoxydable à basse teneur en carbone. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent. dans lesquels - la Figure 1 est une vue en élévation montrant la partie haute d'un assemblage combustible auquel l'invention est applicable, - la Figure 2 est une vue en coupe à grande échelle montrant un dispositif de fixation suivant l'invention utilisable dans l'assemblage de la figure 1, - la Figure 3 est une vue de dessus montrant un masque utilisable dans la mise en oeuvre du dispositif, - la Figure 4 est une vue en perspective montrant la partie haute d'un outil de mise en place du masque, - la Figure 5 est une vue schématique en élévation montrant la partie basse d'une fraise utilisable dans la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. L'assemblage combustible 10 dont la partie supérieure est montrée en figure 1 comprend deux embouts 14 reliés par des tirants l5.L'embout supérieur 14 porte les ressorts 12 d'appui contre la plaque supérieure de coeur. Ces ressorts, au nombre de deux par exemple. comportent chacun plusieurs lames dont le pied est maintenu contre la face supérieure de l'embout par une bride 16. Dans deux angles opposés de l'embout sont ménagés des trous 18 de réception de pion; de centrage Dans les deux autres angles sont placés des vis 20 de retenue de la bride 16 sur l'embout 14, Les vis 20 doivent etre constituées en un matériau ayant des caractéristiques mécaniques élevées et une bonne tenue à la corrosion en eau déminéralisée à haute température. On a essentiellement utilisé, pour cette raison, des alliages dits "Inconel", parmi lesquels 1' Inconel 718 présente des caractéristiques particulièrement favorables permettant de résister aux efforts appliqués, dus notamment aux ressorts de maintien. au couple de serrage et à la dilatation différentielle lors de la montée en température (la bride 16 étant généralement en acier inoxydable, dont le coefficient de dilatation est supérieur à celui de 1' Inconel ). La figure 2 montre une vis suivant l'invention, permettant de bloquer la vis en rotation avec une virole déformable. Cette vis 20 comprend un corps en Inconel 718 comportant une tige filetée 22 et une tête 24 d'une seule pièce avec elle. Cette tête présente une partie inférieure cylindrique munie d'un épaulement 26 et un six-pans 28 de réception d'une clef de serrage et de desserrage. Une virole 30 de blocage en rotation est constituée par une bague relativement mince en acier inoxydable à faible teneur de carbone, en appui sur l'épaulement 26 et brasée sur la partie cylindrique de la tête 24. La virole 30 fait saillie au-dessus de la partie cylindrique 34 d'une longueur suffisante pour qu'on puisse la déformer radialement dans des encoches 36 ménagées à la périphérie du logement prévu dans la bride 16 pour recevoir la tete 24. Afin de donner à l'ensemble les caractéristiques mécaniques et thermiques nécessaires, le corps est tout d'abord réalisé, puis la virole est fixée par brasage. L'ensemble est ensuite soumis à un traitement thermique de vieillissement donnant les caractéristiques mécaniques nécessaires à l'Inconel 718. Après traitement thermique de vieillissement, une reprise de la tête en usinage est possible. Du fait que la virole est en acier à basse teneur en carbone, on évite au cours de cette phase de fabrication la sensibilisation du matériau à la corrosion intergranulaire. Le brasage peut notamment s'effectuer dans un four sous vide ou atmosphère inerte ou réductrice à l'aide d'une composition de brasage au chrome.Le remplacement, sur des assemblages combustibles déjà irradiés, de vis bloquéesà l'aide de deux goupilles par des vis du genre montré en figure 2, peut s'effectuer à l'aide d'un outillage dont les particularités seront maintenant décrites. L'opération devant se faire sous eau, l'assemblage est tout d'abord amené en piscine à un poste de travail où il est retenu en position verticale, embout supérieur dirigé vers le haut. On place ensuite sur la bride un masque pouvant avoir la constitution montrée en figure 3. Ce masque 38 comporte une plaque 40 pouvant etre saisie à laide d'une perche 42 dont la partie supérieure est montrée en figure 4, munie de poignées 44 d'orientation. La plaque 40 est munie de deux pions de précentrage 46 destinés à s'engager dans les trous 18 d'un embout, Dans l'axe de la perche est placée une tige de commande terminée par une manette d'orientation 48 à une extrémité et par une bride en V 50 à l'autre extrémité. Cette bride permet d'immobiliser le masque en passant sous le cadre de l'embout 14. Le masque 38 comporte également une partie mobile, constituée par une plaque 52 pouvant tourner autour d'un axe confondu avec celui de la perche 42. Un tube placé dans la perche est terminé par une tête 54 (Figure 4) et permet de placer la plaque soit dans la position où elle est montrée en figure 3, soit dans une position à 180". Dans la position où la plaque est montrée. elle présente deux canons 56 de guidage d'un outil d'usinage face au logement de deux vis 20. Lorsque la plaque a tourné de 180". elle présente au contraire deux canons 58 d'usinage de deux encoches en V de sertissage des viroles, pouvant avoir l'allure montrée en 60 sur la figure 3. Enfin le masque peut être complété par une tubulure 62 d'aspiration des copeaux d'usinage. A titre d'exemple, on peut indiquer que des vis destinées à fixer la bride d'un assemblage de combustible dans lequel les crayons de combustible sont répartis aux noeuds d'un réseau carré de 1 7 x 1 7 positions comportent une virole de li,85 mm de diamètre externe et de 0.40 mm d'épaisseur en acier inoxydable à basse teneur de carbone. Le remplacement de vis de brides bloquées en rotation par des goupilles peut s'effectuer de la façon suivante. La goupille est tout d'abord fraisée à l'aide d'un outil dont la constitution peut être similaire à celle de l'outil de fraisage décrit dans le document FR-A-2 83 16 145 . La fraise proprement dite 62 est une fraiseà trépaner fixée à extrémité d'une broche rotative montée dans un tube 64. Ce tube est muni de balonnettes 66 de fixation dans le masque. Le masque 38 est tout d'abord mis en place sur l'em- bout de l'assemblage à traiter. La plaque 52 est orientée de façon que les canons d'intervention 56 soient alignés avec l'axe das vis de bride 20. A l'aide de l'outil de fraisage les deux goupilles en place sont coupées. On remplace alors l'outil de fraisage par un tournevis dont la constitution peut être similaire à celle décrite dans la demande de brevet FR-A-2 83 16 145 déjà mentionnée. Une première vis dégoupillée est retirée puis l'outil de fraisage. muni d'une fraise de nature différente, est utilisé pour pratiquer les deux rainures 60 correspondant à la vis enlevée. Des outils de lamage, puis de nettoyage du filetage, peuvent etre ensuite employés pour mettre l'emplacement de réception d'une nouvelle vis en état. La nouvelle vis est introduite à l'aide du tournevis de vissage. La vis est bloquée en place avec un couple déterminé. Puis les mêmes opérations que ci-dessus sont effectuées sur la deuxième vis de la bride. Un outil d'expansion des viroles est alors mis en place pour expanser la tête des deux vis de bride. Cet outil peut avoir la constitution déjà décrite dans le document FR-A-2 368 785 ou EP-A-26 141. Un outil d'ébavurage à couteaux règlables en positionnement est utilisé pour enlever les bavures d'usinage restant à l'extérieure de la bride. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation à vis pour assemblage combustible nucléaire du type ayant un squelette formé de deux embouts reliés l'un à l'autre par des tirants et dont l'un porte des ressorts de maintien élastique de l'assemblage, ressorts du type à lame et se composant d'un pied maintenu à plat entre l'embout et une bride de retenue fixée par des vis bloquées en rotation, caractérisé en ce que chaque vis (20) comporte une tige (22) et une tête (24) d'une seule pièce avec elle, en ma tériau résistant à la corrosion sous contrainte et une virole en métal apte à la déformation, tel que l'acier inoxydable en faible teneur en carbone. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la virole est brasée sur une partie cylindrique de la tête (24) et fait saillie au-dessus de la partie cylindrique (34) d'une longueur suffisante pour qu'on puisse la déformer radialement dans des encoches (36) ménagées à la périphérie d'un logement prévu dans la bride (16) pour recevoir la tête (24). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tige et la tête sont en "inconel", 4. Procédé de réparation d'assemblage combustible nucléaire ayant un squelette formé de deux embouts reliés l'un à l'autre par des tirants et dont l'un porte des ressorts destinés à assurer le maintien élastique de l'assemblage, ressorts à lames et comprenant un pied maintenu à plat entre l'embout et une bride de retenue par des vis bloquées en rotation par coupilles transversales, caractérisé en ce qu'on maintien l'assemblage en position verticale à un poste de travail dans une piscine, on place sur la bride un masque (38) que l'on bloque sur l'embout, on oriente une plaque (52) portée par le masque dans une position où un canon (56) de guidage d'outil d'usinage porté par le masque se trouve face au logement d'une vis de fixation (20), on fraise la goupille à l'aide d'un outil guidé par le canon, on fait tourner la plaque (52) pour amener un canon (58) d'usinage dans l'encoche en V au-dessus,de l'emplacement de la vis. on pratique dans la bride au moins une rainure débouchant dans le logement de la tête de vis, on met en place une vis telle que définie par l'une quelconque des revendications 1 à 3 et on déforme la virole en métal dans l'encoche pour immobiliser la vis.