Brevet FR2627006A1 — publié le 19890811

PROCEDE DE PRELEVEMENT D'UN OU PLUSIEURS CRAYONS IRRADIES DANS UN ASSEMBLAGE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE DESCRIPTION L'invention concerne dans Le domaine nucléaire, Le prélèvement d'un ou plusieurs crayons irradies d'un assemblage combustible, dans le but d'effectuer des examens vérificatifs sur ces trayons. Dans un réacteur nucléaire, les crayons ou barreaux de matière combustible, sont généralement assemblés en faisceaux à L'intérieur du réacteur, rangés parallèlement les uns par rapport aux autres, leur écartement étant maintenu par des entretoises, transversales par rapport à eux. Certains de ces crayons ou barreaux combustibles sont remplacés par des tubes de soutien, appelés tubes-guides dans le présent document, de longueur un peu supérieure à la longueur du crayon combustible, fixes à chacune de leurs extrémités à des plaques d'assemblage, leur r5le étant d'assurer la rigidité mécanique de l'assemblage combustible. Afin de mieux connaStre le comportement en irradiation des crayons combustibles de réactcur.a eau sous pression, on est souvent conduit à prélever des crayons dans les assemblages combustibles, dont l'utilisation en réacteur est terminée. Ceci doit btre effectué avant que ces assemblages soient acheminés vers un lieu de stockage de combustible irradie, ou qu'ils soint retraités. Les crayons ainsi prélevés sont destinés à des examens, destructifs ou non destructifs, tels que la neutronographie, la spectrométrie gamma, les courants de Foucault ou les coupes métallographiques.Des assemblages conçus pour permettre facilement ce prélèvement ont déjà été employés, Lorsque la nécessite d'effectuer ledit prélèvement après irradiation a été prévue au moment de la fabrication de L'assemblage combustible. Ceci se traduit par des assemblages à crayons amovibles, dans lesquels un certain nombre de crayons centraux, par exemple, peuvent Entre extraits à travers L'embout superieur. On a déjà également prévu des assemblages combustibles à embout démontable, comme celui décrit dans le brevet français nO 2 368 785.L'assemblage decrit dans ce document comporte un faisceau de crayons combustibles parallèles, maintenus encartés par des entretoises transversales, et des tubes-guides de l'assemblage se substituant à certains crayons. Ces tubes de soutien sont de longueur supérieure aux crayons et sont fixés à chaque extrémité à une plaque assurant la rigidité de l'assemblage. Pour que ce dernier soit démontable, les tubesguides sont fixés aux plaques d'extrémité par l'intermédiaire de douilles cylindriques comportant un dispositif de jonction complémentaire des dispositifs correspondants portés par l'extrémité des tubes-guides. Un système de maintien, de verrouillage et de démontage de ces douilles est prévu, en particulier par rotation de cette douille autour de son axe dans un sens ou dans l'autre. Toutefois, il se présente parfois le besoin de prélever des crayons sur des assemblages ordinaires, c'est-à-dire qui n'ont pas été équipées d'une structure permettant leur démontage partiel, nécessaire à l'enlèvement d'au moins un crayon. C'est par exemple le cas lorsque l'on souhaite effectuer une expertise après irradiation pour examiner les repercussions sur les crayons d'un fonctionnement particulier du réacteur nucléaire, ou l'effet d'une modification de la gamme de fabrication des crayons, ou de l'un de leurs composants. Dans ce cas, une première méthode consiste à séparer un embout du reste de l'assemblage, à prélever les crayons que l'on souhaite examiner, puis à extraire tous les autres crayons pour les Introduire dans une structure vide, conçue pour être remontée en cellule de haute activité et compatible avec les installations de stockage ou de retraitement des combustibles irradiés. Une méthode utilisable pour prélever un tronçon de tube-guide est exposée dans la demande de brevet français nO 2 599 541. Elle consiste à découper à la fraise une ouverture de sortie du tube-guide à travers l'embout supérieur à tronçonner par l'intérieur, et à l'aide d'un outil de coupe, le tube-guide, ou la douille située au-dessous de la jonction avec l'embout supérieur, à l'aide d'un outil rotatif introduit à travers l'embout supérieur et à extraire un tronçon de tube-guide à travers l'ouverture. Ces méthodes sont complexes et réclament un dispositif d'usinage trés sophistiqué et coûteux. Le but de l'invention est de pouvoir disposer d'un procédé plus simple, permettant de prélever les crayons irradiés dans un assemblage non prévu pour cela. A cet effet, l'objet principal de l'invention est un procédé de prélèvement d'un ou de plusieurs crayons irradiés dans un assemblage combustible nucléaire du type comprenant un embout inférieur, un embout supérieur, chacun entant fixé aux extrémités de tubes-guides repartis entre les embouts, des grilles entrtoises réparties le long des tubes-guides, pour constituer le squelette de l'assemblage, et des crayons de combustible maintenus par les grilles-entretoises entre les embouts inférieurs et supérieurs. Selon l'invention, le procédé consiste à enlever par découpage une partie d'un embout, en regard de laquelle se trouve les crayons à prélever et ne contenant pas de tubes-guides ; prélever les crayons choisis ; fixer une plaque de remontage à la place de la partie découpée. De cette manière, le ou les crayonschoisis sont extraits, et l'assemblage combustible est reconstitué pour son stockage ou son transport ultérieur. De plus, les outils mis en oeuvre pour l'usinage, à savoir le découpage, sont déjà existants, il s'agit entre autres d'un outil du type fraise-scie d'usage classique dans les opérations de démantèlement des structures irradiées ou contaminées. Quand l'assemblage combustible nucléaire comprend un embout supérieur muni de moyens élastiques de maintien vis-à-vis des structures internes à l'enceinte du réacteur, le Drocédé selon l'invention est exécuté sur l'embout inférieur. Le procédé selon l'invention s'appliquant à des assemblages combustibles nucléaires comprenant à leur périphérie des rangées de crayons ne comportant aucun tube-guide, la partie à découper étant périphérique, l'invention consiste à découper ladite partie par plusieurs segments droits. Ces derniers passent de préférence par des trous de passage d'eau de manière à réduire le volume des petits déchets et copeaux engendrés par l'usinage. Dans le cas ou l'embout à découper affecte la forme d'une plaque, le découpage ne s'effectue que sur l'épaisseur de cette plaque, de manière à ne pas entamer les crayons. Dans une particularité du procédé selon l'invention, la plaque de remontage a des bords internes débordant largement la découpe de la plaque découpéedans l'embout, et un bord externe en retrait par rapport au contour préliminaire de l'embout. On prévoit également que la plaque de remontage est munie de plusieurs broches fendues élastiques, fixées de façon à se présenter en face des trous non découpés de la plaque, et qui ont une partie conique leur permettant de s'introduire dans lesdits trous pour assurer par liaison élastique ta solidarisation de la plaque de remontage avec la plaque de l'embout, en coopération avec un épaulement disposé derrière la partie conique. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, annexée des figures suivantes, representant respectivement : - figure 1, un assemblage combustible nucléaire auquel s'applique le procédé selon l'invention ; - figure 2, le schéma d'une des coupes pratiquées dans un assemblage combustible, d'après le procédé selon l'invention ; - figure 3, une vue en coupe de l'usinage d'un embout selon le procédé de l'invention ; - figure 4, une vue de l'embout découpé sur lequel la plaque de remontage a eté placée, conformément au procédé selon l'invention ; - figure 5, une vue en coupe du même embout avec la plaque de remontage, décrite sur la figure 4. L'assemblage combustible nucléaire montré sur la figure 1, comporte un faisceau de crayons combustibles 2, maintenus par des grilles-entretoises 10 réparties le long des faisceaux. Ces grilles-entretoises 10 ménagent des passages, dont la plupart sont traversés par les crayons combustibles 2. Les autres passages sont traversés par des tubes-guides 4 constituant Le squelette de l'assemblage en coopération avec les grillesentretoises 10. Chacun de ces tubes-guides 4 est fixé à deux embouts supérieur 6 et inférieur 8. Cette fixation, non représentée, est réalisée par un système du type vis-ecrou classique et freine par une soudure ou une goupille soudée. Les crayons combustibles 2 sont donc maintenus parallèles entre eux et parallèles aux tubes guides 4, au moyen des grillesentretoises 10.Dans les assemblages combustibles les plus courants, l'embout inférieur 8 est constitué d'une plaque et de 4 pieds et l'embout- supérieur 6 est une plaque munie de moyens élastiques pour maintenir l'assemblage en appui contre les structures internes à l'enceinte du réacteur en absorbant les éventuélles variations dimensionnelles. Comme représenté sur la figure 2, les plaques des embouts sont percées d'un grand nombre de trous 24, destinés au passage de l'eau à travers les embouts. Ces trous sont disposés suivant un réseau décalé par rapport à celui des crayons, afin que les plaques des embouts constituent des butées axiales au déplacement des crayons vers le bas ou vers le haut. Il existe à la périphérie de ces assemblages quelques rangées de crayons combustibles 2 qui ne comprennent aucun tube guide 4, par exemple deux rangées, ou les crayons combustibles 2 et les tubes-guides 4 sont traces en traits fins. Selon l'invention, L'opération de prélèvement commence par le découpage, sur l'un des cotés de La plaque d'un embout, d'un secteur délimite par plusieurs segments de droite 12. Etant donne l'existence des moyens élastiques liés à l'embout supérieur 6, ce dernier a une structure plus compliquée que l'embout inférieur 8. C'est donc sur ce dernier que sera pratique de préférence le découpage. Le secteur délimite ainsi découpé constitue une partie 14 de l'embout inférieur 8 en regard de laquelle se trouvent les crayons 22 à prélever, cette partie 14 ne contenant pas de tubes guides 4. Le découpage peut etre réalisé au moyen d'un outil du type fraise-scie, repéré 16 sur la figure 3. Cet outil est d'usage classique dans les opérations de démantèlement de structures irradiées ou contaminées. En regard de cette figure 3, l'embout à découper possédant une plaque 32 et quatre pieds 18, on constate qu'il faut toutefois prendre la précaution de limiter la pénétration de l'outil, de sorte qu'il découpe juste l'épaisseur de la plaque 32 de l'embout inférieur 6, sans entamer l'extrémité d'un ou de plusieurs crayons combustibles 2 qui auraient pu glisser et venir en butée contre cette plaque 32, comme c'est parfois le cas.Dans ce but, l'outil est muni d'un limiteur de pénétration. L'emplacement des découpes est également déterminé suivant la géométrie particulière de l'embout inferi-eur 6, la localisation des pieds 18 de cet embout et la localisation des tubes guides 4 qui sont variables suivant les réacteurs. En effet, il faut veiller à conserver l'intégrité des liaisons de l'embout inférieur 6 avec les tubes guides 4, et donc s'assurer que la partie découpee 14 ne comporte aucune de ces liaisons. On peut prévoir que la longueur des découpes soit suffisante pour qu'elles se prolongent suffisamment au-delà de leurs intersections, de manière à ce que la partie découpée 14 se détache complètement.De plus, il est préférable que ces découpes passent par un maximum de trous de passage d'eau 24, comme représenté sur la figure 2, de manière à réduire le volume des copeaux et petits déchets engendrés par l'usinage. D'autres variantes de découpage peuvent être envisagées : usinage par laser, usinage chimique, électroérosion... Après l'enlèvement de la partie découpée 14, celle-ci découvre un certain nombre d'extrémités de crayons combustibles 22. Dans le cas de la figure 2, cinq crayons combustibles 22 de la range extérieure sont découverts, ainsi que trois crayons combustibles de la deuxième rangée. On constate également qu'il n'y a pas d'emplacement de tubes-guides dans la partie découverte. Ces crayons entièrement découverts peuvent donc être retirés pour examen, au moyen d'une pince dite "critérium", puis remis en place apres les examens et les différents tests. Ils peuvent etre éventuellement remplacés par de faux crayons inertes. Pour que l'assemblage combustible ainsi ouvert puisse être manipulé et transporté, il est nécessaire de conserver sa cohésion, et de palier à la détérioration volontaire de l'embout inférieur 8. Dans ce but, il est prévu de refermer le secteur découpé pour empêcher les crayons combustibles remis en place, ou les faux crayons inertes, de glisser exagérément et de dépasser la plaque 14 de l'embout inférieur 8. En effet, il est indispensable que les crayons ne puissent pas dépasser, ni s'échapper, de l'assemblage, lors des opérations de manutention et de transport que subira ultérieurement l'assemblage, jusqu' son stockage définitif ou son retraitement. En référence aux figures 4 et 5, et selon l'invention, on prévoit donc de monter sur la face inférieure 36 de la plaque 14 de l'embout inférieur 8 une plaque de remontage 20, rigide, et de préférence en acier, dont les bords internes débordent largement les découpes faites par l'outil de découpage. Par contre, il est préférable que le bord externe 26 de cette plaque reste en retrait par rapport à l'enveloppe de l'embout inférieur 8. La fixation de cette plaque de remontage 20 est assurée au moyen de plusieurs broches fendues 28 élastiques, qui y sont fixées rigidement par soudage, vissage, goupillage ou tout autre procédé. Ces broches fendues 28 sont disposées de manière à se présenter en face de trous non coupés 24 de l'embout inférieur 8. Un profil conique 34 leur permet de s'introduire facilement dans ces trous 24, l'élasticité de l'acier les ramenant à leur forme initiale apres leur introduction complète. Un épaulement 30, disposé derrière la partie conique 34, empêche les broches fendues de se dégager. De cette manière, cette plaque de remontage 20 peut être totalement solidarisée à l'embout inférieur 8, et lui restera fixée, meme si l'embout inférieur 8 est séparé de l'assemblage, ce qui peut etre le cas pendant un retraitement. Cette opération de mise en place de la plaque de remontage 20 est simple, et compatible avec les contraintes de manipulation en cellule de haute activité ou en piscine de stockage. On remarque que l'opération décrite 5ci, permettant de prélever un certain nombre de crayons combustibles périphériques situés sur une face de l'assemblage, peut être renouvelée pour les quatre faces. Dans le cas de la découpe représentée sur la figure 2, c'est donc vingt crayons combustibles periphériques- et 12 crayons combustibles de la deuxième rangée qui peuvent être prélevés. Ainsi, le procédé ouvre une grande latitude de choix pour effectuer des tests sur des crayons combustibles. REVENDICATIONS 1. Procédé de prélèvement d'un ou de plusieurs craypns irradiés (2, 22) dans un assemblage combustible nucléaire du type comprenant : - un embout inférieur (8), - un embout supérieur (6), - des tubes-guides (4) fixés aux embouts inférieur et supérieur (6, 8), - des grilles-entretoises (10) réparties le long des tubes-guides (4), pour constituer le squelette de l'assemblage, et - des crayons combustibles (2) maintenus par les grilles entretoises (10) et entre les embouts supérieur (6) et inférieur (8), caractérisé en ce qu'il consiste à - enlever par découpage une partie (14) d'un embout (6, 8) en regard de laquelle se trouvent des crayons (2, 22) à prélever et ne contenant pas de tubes-guides (4), - prélever les crayons choisis, et - fixer une plaque de remontage (20) à la place de la partie découpée. 2. Procédé selon la revendication 1, l'assemblage combustible nucléaire comprenant des moyens élastiques liés à l'embout supérieur (6), caractérise en ce qu'il consiste à être exécute sur l'embout inférieur (8). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, l'assemblage combustible nucléaire comprenant à sa périphérie des rangées de crayons combustibles (2, 22) ne comprenant aucun tube-guide (4), la partie (14) à découper entant périphérique, caractérisé en ce qu'il consiste à découper ladite partie (14) pâr plusieurs segments de droite (12). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les segments de droite (12) passent pas des trous de passage d'eau (24) pour réduire le volume de copeaux et de déchets engendrés par l'usinage. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérise en ce que le découpage est réalisé au moyen d'un outil du type fraise-scie (16). 6. Procedé selon la revendication 5, l'embout à découper (8) possédant entre autres une plaque (32),'caractérisé en ce que le découpage ne s'effectue que sur l'épaisseur de ladite plaque (32) de l'embout découpé (8), de 'manière à ne pas entamer les crayons combustibles (2, 22). 7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque de remontage (14) est munie de plusieurs broches fendues (28) élastiques, fixées de façon à se présenter en face de trous non découpés (24) de la plaque (32) de l'embout découpé (8), et qui ont une partie conique (34) leur permettant de s'introduire dans lesdits trous (24), pour assurer par liaison la solidarisation de la plaque de remontage (20) avec la plaque (32) de l'embout inférieur (8) en coopérant avec un épacrlement (30) disposé derrière la partie conique (34). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de remontage (20) a des bords internes, débordant largement la découpe des segments de droite (12) de la partie découpée (14) de l'embout (8) et un bord externe (26) en retrait par rapport au contour préliminaire de l'embout découpe (8).