Brevet FR2619243A1 — publié le 19890210

La présente invention concerne un appareil destiné à être utilisé pour le démantèlement de sous-assemblages de combustible nucléaire, et en particulier des sous-assem- blages irradiés des réacteurs à eau légère dans lesquels les aiguilles de combustible sont disposées de façon géné- rale parallèlement les unes aux autres avec un arrangement carré, habituellement de 17 x 17 aiguilles. Selon l'invention, un appareil destiné à être uti- lisé au cours du démantèlement de sous-assemblages de com- bustible nucléaire comporte un support destiné au montage d'un sousassemblage de combustible, un ensemble de contact avec des aiguilles, monté sur le chariot, et un dispositif destiné à déplacer le chariot dans une direction déterminée (direction z) en translation par rapport à une première extrémité d'un sous-assemblage monté sur le support et aussi dans un plan transversal (plan x-y) à la direction z, l'ensemble de coopération avec les aiguilles comprenant plusieurs mandrins de coopération avec les aiguilles mobi- les chacun indépendamment dans la direction Z et rappelés vers l'avant en position avancée, mais reculant lorsque le mandrin rencontre une aiguille combustible ou un autre élément qui dépasse d'une position de référence. Chaque mandrin comporte avantageusement un manchon externe destiné à loger une pince de serrage commandée par une came, le manchon et la pince étant découpés afin que l'ensemble formé par le manchon et la pince puisse être au contact d'une aiguille combustible unique sans être gêné par les aiguilles voisines. La pince peut être mobile axialement dans le manchon et le manchon et la pince peuvent avoir avantageusement des surfaces coopérantes qui exercent un effet de came lors du déplacement de la pince dans un sens, si bien que la pince présente un retrait en direction radiale et exerce une action de serrage d'une aiguille combustible logée dans la pince. Les mandrins sont de préférence espacés latéralement les uns des autres d'un multiple du pas des aiguilles adjacentes (ce multiple étant au moins égal à deux fois le pas). Dans le cas de sous-assemblages sous forme d'un arrangement carré de 17 x 17 rangées d'aiguilles,- neuf mandrins sont espacés avec un pas correspondant au double du pas des aiguilles adjacentes d'une rangée. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective schématique de la machine; la figure 2 est une coupe en élévation latérale d'un ensemble d'extraction d'aiguilles comportant plusieurs mandrins, incorporé à la machine; la figure 3 est une élévation latérale de l'ensemble de la figure 2; la figure 4 est une vue de dessus, en coupe partiel- le, dans le sens de la flèche 4 de la figure 3, représen- tant la pince de l'un des mandrins; la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3; la figure 6 représente un détail d'une partie de la pince; la figure 7 est analogue à la figure 4 mais repré- sente le manchon du mandrin; et la figure 8 est analogue à la figure 5 mais repré- sente le manchon. Comme représenté sur la figure 1, la machine com- porte une structure 10 de montage destinée à serrer un élément combustible 12 à l'aide d'un mandrin principal 14, une première extrémité de l'élément combustible ayant été découpée et arrachée afin que les extrémités des aiguilles combustibles soient exposées. L'élément combustible peut être par exemple un sous-assemblage d'un réacteur à eau légère ayant un arrangement carré de 17 x 17 rangées d'ai- guilles combustibles, et l'ensemble de montage est régla- ble, par exemple par rotation du mandrin 14, afin que l'élément combustible puisse,étre déplacé axialement et angulairement afin que les jeux de rangées d'aiguilles combustibles soient sensiblement verticaux et horizontaux. En pratique, au niveau de l'extrémité exposée, les aiguil- les combustibles, du fait de l'irradiation, peuvent dépas- ser de longueurs axiales différentes par rapport à une position de référence et, en plus des aiguilles combusti- bles, d'autres éléments tels que des tubes de guidage peuvent dépasser de la position de référence. Un ensemble 16 d'extraction d'aiguilles est mobile en translation par rapport à l'extrémité exposée 13 de l'élément combustible 12 qui est serré et comporte un chariot 18 raccordé au piston d'un vérin 20 sans tige qui est raccordé, à ses extrémités opposées, par des joints universels 22, & un socle arrière 24 et à un coulisseau transversal 26. Le coulisseau 26 est mobile dans un plan X-Y, parallèle à l'extrémité exposée de l'élément combusti- ble, sous l'action de moteurs pas à pas 28 et de vis-mères 30. L'ensemble 16 d'extraction d'aiguilles comporte un ensemble 32 à plusieurs mandrins, raccordé au chariot 18 par un vérin 34 afin que le déplacement axial de l'ensemble 32 (dans la direction z) puisse.être réglé grossièrement par le vérin 20 et finement par le vérin 34. L'ensemble 32 à mandrins a un accouplement universel limité par rapport au chariot 18 afin que les différentes inclinaisons que prend le vérin 20 pendant le positionne- ment X-Y du chariot 26 puissent être compensées. L'ensemble 12 est muni, à ses côtés opposés, de goujons 36 destinés à coopérer avec des logements correspondants 38 formés dans le coulisseau 26 afin que, quel que soit le pivotement du vérin 20, l'ensemble 32, lorsqu'il coopère avec le coulis- seau 26, soit parallèle à l'extrémité 13 de l'élément combustible, si bien que l'ensemble 32 est bien positionné sur l'extrémité exposée de l'élément combustible 12. On se réfère maintenant aux figures 2 à 8; l'ensem- ble à mandrins 32 comprend une équerre 38 de support cou- plée à la tige 40 du piston du vérin 34 et montée afin qu'elle puisse coulisser sur des tiges 42. L'équerre 38 porte, dans le cas représenté, trois ensembles 44 à mandrin comprenant chacun une pince 46 et un manchon 48. Tous les manchons 48 peuvent coulisser dans une traverse 50 et un raccord par clavetage, empêchant la rotation de chaque ensemble à pince et manchon'46, 48 est assuré par des tiges 52 et des fentes et gorges 54, 56 des pinces et des man- chons respectivement. Les manchons 48 sont raccordés chacun à une plaque correspondante 58 qui est rappelée élastique- ment dans la position représentée sur la figure 2 par deux ressorts hélicoïdaux 60 exerçant une force d'élasticité sensiblement constante, par exemple de 60 N. Chaque plaque 58 porte un vérin 62 de commande de pince, couplé à la pince correspondante 46 par un système à levier comprenant un levier 64 articulé à son extrémité supérieure sur la plaque 58 et une bielle 66 de liaison articulée sur le levier 64 au niveau d'un pivot 68 et aussi couplée à l'ex- trémité arrière de la pince 46. Chaque pince 46 a un éjecteur coulissant 70 qui est repoussé vers l'avant par un ressort 72 logé dans un alé- sage 74 et placé en appui contre un tronçon élargi 76 de l'éjecteur. Le déplacement vers l'avant de l'éjecteur 70 est limité par une butée 78 vissée dans l'alésage 74. Le ressort 72 repousse l'éjecteur 70 avec une force qui est par exemple de 45 N, et qui est inférieure à celle des ressorts 60. On note que chaque pince 46 est déplacée par rapport au manchon associé 48 par le vérin 62 et le système à levier. Ainsi, quelle que soit la position axiale du manchon 48, la pince 46 peut être déplacée vers l'avant en position de serrage dans laquelle elle vient se contracter radialement par un effet de came obtenu entre des surfaces tronconiques 76, 78 de la pince et du manchon, la pince 46 étant fendue axialement (voir les fentes 79) à des emplace- ments équidistants autour de sa périphérie afin qu'elle puisse se contracter radialement. Les ensembles à pince-manchon sont espacés à des intervalles correspondants au double du pas des aiguilles dans les rangées de l'arrangement 17 x 17, et le manchon et ' la pince de chaque ensemble ont des découpes 80 à quatre emplacements régulièrement espacés à leur périphérie afin qu'ils puissent entourer une aiguille sans être gênés par les aiguilles voisines. Les extrémités antérieures de cha- que manchon 48 ont un cône 82 d'entrée destiné à constituer un guide pour les aiguilles et la disposition est telle que le cône d'entrée peut tolérer un défaut d'alignement des aiguilles pouvant atteindre 2 mm. Les pinces 46 ont un profil ondulé ou en dents de scie 84 (voir figure 6) afin que la force de serrage soit accrue. Les manchons 48 sont destinés à permettre l'entrée des aiguilles combustibles mais non celles des tubes de guidage de plus grand diamé- tre, ayant des positions différentes dans l'arrangement 17 x 17. Lorsque le manchon 48 est au contact d'un tube de guidage pendant l'avance du vérin 34, il est repoussé vers l'arrière (le long de la plaque associée 58) malgré la force de rappel des ressorts 60 alors que les autres man- drins sont libres de continuer à avancer et de venir en face des aiguilles combustibles. Ce déplacement indépendant des mandrins les uns par rapport aux autres permet aux mandrins de coopérer avec les aiguilles qui dépassent sur des distances différentes. Par exemple, si une aiguille dépasse plus que ses voisines, le mandrin respectif vient d'abord à son contact et, lorsque l'aiguille vient en appui contre la pince associée, le mandrin et la plaque associée peuvent être repoussés vers l'arrière par rapport aux autres. De cette manière, le degré de coopération de chaque mandrin et de l'aiguille en face de laquelle il est placé peut être pratiquement le même bien que les aiguilles dépassent de longueurs différentes. Bien qu'un ensemble à trois mandrins ait été repré- senté, il peut comporter par exemple neuf mandrins lors du démontage de sous-assemblages ayant un arrangement d'ai- guilles de 17 x 17. Dans ce cas, les opérations d'extrac- tion des aiguilles impliquent le positionnement repéré de l'ensemble à mandrins afin que neuf aiguilles de la rangée horizontale supérieure soient extraites, c'est-à-dire une aiguille sur deux. L'ensemble est alors déplacé d'un pas afin que les huit aiguilles restantes de la rangée puissent être extraites. Ensuite, chaque rangée horizontale d'ai- guilles peut être extraite par positionnement convenable de - l'ensemble à mandrins verticalement et horizontalement. Un exemple de séquence de fonctionnement comprend les étapes suivantes. a) le vérin principal 20 d'axe Z déplace l'ensemble 16 vers l'extrémité de sa course. L'ensemble 16 vient coopérer avec les logements 38 de positionnement et est entraîné vers son emplacement d'extraction d'aiguille par les moteurs pas à pas X-Y 28. b) le second vérin 34 d'axe Z a par exemple une course de 75 mm et une force de poussée de 225 N. Il est commandé et les mandrins avancent et viennent au contact des aiguilles combustibles. c) le plongeur 70 d'éjection rappelé par un ressort vient au contact de l'extrémité de l'aiguille lorsque celle-ci pénètre dans le manchon et la pince et il recule d'une distance de 30 mm, avec application d'une force- d'éjection de 45 N. Le mouvement secondaire restant d'axe Z est permis par le coulissement du manchon 48 dans la tra- verse 50 malgré la force constante de rappel de 60 N exer- cée par les ressorts 60. d) les vérins 62 sont commandés et les systèmes à levier repoussent les pinces 46 dans les'cônes femelles 78 formés dans le manchon 48 et appliquent une force de ser- rage de 500 N aux capuchons d'extrémité des aiguilles com- bustibles. e) la commande du vérin principal 20 d'axe Z fait reculer les aiguilles combustibles hors de l'ensemble. Lorsque la course est complète, les vérins 62 de manoeuvre des organes de serrage libèrent les pinces 46 et les plon- geurs 70 qui sont rappelés par un ressort éjectent les aiguilles. Lorsqu'un tube de guidage est alors présent, à l'em- placement du tube de guidage dans l'étape b), le tube de guidage de plus grand diamètre ne peut pas pénétrer dans le manchon. Le manchon est repoussé sur des guides internes par le tube de guidage, dans la traverse 50 malgré la force exercée par les ressorts 60, sur une distance pouvant atteindre 50 mm, suivant la longueur de tube de guidage qui a été coupée. L'ensemble à mandrins peut donc faire la distinction entre les tubes de guidage et les aiguilles combustibles, et les mandrins restants ne sont pas affectés par le fait qu'un mandrin est au contact d'un tube de guidage. REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à être utilisé pour le démantè- lement de sous-assemblages de combustible nucléaire, carac- térisé en ce qu'il comprend un support (10) destiné au montage d'un sousassemblage combustible (12), un ensemble (16) de coopération avec des aiguilles combustibles, monté sur un chariot (18), et un dispositif (20) destiné à dépla- cer le chariot (18) en direction déterminée (direction Z) en translation par rapport à une première extrémité du sous-assemblage (12) monté sur le support (10) et aussi dans un plan (plan x-y) transversal à la direction z, l'ensemble (16) de coopération avec les aiguilles compre- nant plusieurs mandrins (32) de coopération avec une aiguille, mobiles chacun indépendamment dans la.direction (z) et rappelés vers l'avant, vers une position avancée, le mandrin pouvant reculer s'il rencontre une aiguille com- bustible ou un autre élément qui dépasse au-delà d'une position de référence. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que chaque mandrin a un manchon externe (48) logeant une pince (46) de serrage commandée par une came, le manchon (48) et la pince (46) ayant des découpes permet- tant à l'ensemble du manchon (48) et de la pince (46) d'être au contact d'une aiguille combustible unique sans être gêné par les aiguilles adjacentes. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que la pince (46) est mobile axialement dans le manchon (48), et le manchon (48) et la pince (46) ont des surfaces coopérantes (76, 78) qui exercent un effet de came à la suite du déplacement de la pince (46) dans un sens, si bien que la pince (46) se resserre radialement et assure une action de serrage de l'aiguille combustible logée dans la pince (46). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les mandrins sont séparés latéralement les uns des autres par une distance égale à un multiple du pas et des aiguilles combustibles adjacentes. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend neuf mandrins ayant un pas correspondant au double du pas des aiguilles adjacentes d'une rangée d'un sous-assemblage combustible (12) ayant un arrangement carré de 17 x 17 rangées d'aiguilles.