Brevet FR2636772A1 — publié le 19900323

INSTALLATION DE COMPACTAGE DE DECHETS COMPORTANT UNE PRESSE INTEGREE DANS LES PAROIS D'UNE CELLULE BLINDEE DESCRIPTION La présente invention concerne une installation de compactage de déchets comportant une presse intégrée dans Les parois d'une cellule blindée. Dans l'industrie nucléaire, il est nécessaire de retraiter certains déchets. En particulier Les coques, qui sont des morceaux de tubes ayant contenu la matière fissile et/ou fertile des crayons combustibles formant Les assemblages d'un réacteur nucléaire, doivent être retraitées. Pour extraire et dissoudre la matière radioactive, les crayons combustibles de l'assemblage sont cisaillés par une machine puis placés dans un dissolveur. Après dissolution de la matière fissile et/ou fertile, les morceaux de tubes sont évacués pour etre stockés. Afin que ces déchets prennent le minimum de pLace, il est nécessaire de les compacter.Toutefois, étant donné que ces déchets sont contaminés et fortement irradiants, l'operation de compactage doit être effectuée à L'intérieur d'une celluLe blindée, c'est-å-dire une cellule comportant des parois de béton de forte épaisseur destinées à protéger le personnel contre les radiations. L'opération de compactage est donc effectée à distance par des opérateurs situés à L'extérieur de la cellule. En conséquence, la presse de compactage, qui se trouve à L'intérieur de la cellule bLindée, doit être teledemontable. En d'autres termes, les opérations à effectuer sur cette presse doivent pouvoir l'être au moyen de robots montés par exemple sur un pont roulant placé au plafond de la cellule. De manière traditionnelle, une presse est placée verticalement. Elle est constituée de trois parties, à savoir une partie inférieure comprenant le sommier inférieur suoportant une matrice d'outillage, une partie supérieure comprenant le sommier supérieur supportant Les vérins de la presse et le groupe hydraulique fournissant sous pression un fluide tel que de l'huile aux vérins en vue de les actionner. La partie supérieure de la presse et la partie inférieure sont reLiées par quatre colonnes, également appeLées tirants, et laissent entre eLles un espace libre permettant l'accès à La matrice d'outillage. Toutefois, une presse de ce type n'est pas téledémontable parce que sa structure gêne l'acces à son outiLLage, à ses vérins et au groupe hydraulique.En outre, ette présente un encombrement important qui oblige à dimensionner la cellule blindée en proportion ce qui augmente son coût de construction. La présente invention a justement pour objet une installation de compactage de déchets, notamment de déchets nucléaires, comportant une presse qui remédie aux inconvénients énumérés ci-dessus. De manière plus précise, l'installation de compactage de déchets nucléaires conforme à L'invention, constituée d'une cellule blindée comportant une paroi épaisse de béton et d'une presse de compactage située à L'intérieur de la cellule, ladite presse comportant une matrice destinée à contenir les déchets et un vérin de compactage muni d'une tige pénétrant dans ladite matrice, la matrice d'outillage et le vérin étant montés sur une structure, se caractérise en ce que la presse est disposée horizontalement et en ce que la structure de la presse est intégrée dans les parois de béton de la cellule. Selon une réalisation particuLière, la structure de presse présente la forme d'un U, ce U pouvant être disposé verticalement ou hcrizontalement. Selon une autre réaLisation particuLière, la structure de presse présente la forme d'un cadre fermé, ce cadre pouvant être vertical ou horizontal. De préférence, la presse comporte un piston flottant monté Libre dans la matrice d'outillage et la tige de vérin de compactage possède un diamètre extérieur plus petit que le diamètre intérieur de la matrice d'outillage. De cette manière, on évite toute possibilité de grippage de la tige de vérin dans la matrice d'outillage étant donné que Le diamètre de cette dernière est inférieur, par exemple de 1 ou 2 cm, au diamètre intérieur de la matrice d'outillage. Selon une autre caractéristique préférentielle, la presse comporte une enclume montée entre la matrice d'outillage et ta structure de presse, cette enclume comportant des alvéoles permettant l'introduction de blocs à compacter et L'évacuation de blocs compactés. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparartront encore à la Lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement Limitatif en référence aux figures annexées sur lesquelles - La figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une première variante d'une installation de compactage de déchets nucléaires, conforme à L'invention, - la figure 2 représente l'installation de la figure 1 en coupe horizontale, - La figure 3 est une vue équivalente à celle de la figure 1, mais dans laquelle la structure de presse est constituée par un U horizontal intégré dans les parois latérales de la celluLe, - la figure 4 est une vue analogue à La figure 3, dans laquelle la structure de presse est constituée par un U vertical intégre dans le plancher de la cellule, - la figure 5 est une vue en Perspective d'une enclume flottante, de la matrice et du piste faisant partie d'une installation selon L'ure cuelconque des figures 1 à 4, et - les figures 6 à 8 représentent trois étapes successives de compactage à L'aide d'une installatic- conforme à L'invention. On a représenté sur la figure 1 une vue schématique en coupe verticale d'une installation ce compactage de déchets nucléaires conforme å l'invention. La cellule blindée est constituée par ure paroi de béton épaisse 2 revetue intérieurement d'ure peau en acier inoxydable 4. On a désigné par La référence 8 la matrice d'outillage et par La référence 10 une enclume. La presse 6 repose sur le plancher ce la cellule, de même que la matrice d'outillage 8. Les efforts de pressage, sont repris par un cade horizontal 12 formant la structure de La presse. Ces efforts sont très éLevés, par exemple de L'ordre ce 1 500 tonnes pour un diamètre de la matrice d'outiLLage de 360 mm environ dans te cas de compactage de coques provenant du cisaillage d'aiguilLes combustibles de réacteurs nucléaires, Le cadre 12 peut être réalisé er acier ou en béton. Comme on peut le constater sur la figure 1, il est intégré dans Les parois verticales de la celtule blindée. Lorsque le cadre est en acier, te béton est coulé autour de lui. Mais il est également possible de profiter de la très forte épaisseur des parois (de 1,50 m à 1,80 m) qui Leur procure ute résistance suffisante pour supporter les efforts de la presse. Cependant, même dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un ferraillage plus important des parois ce la cellule au niveau du cadre. On a représenté sur la figure 2 une vue e coupe selon la Ligne II-II de la figure 1. On recor!ra'- la presse 6, la matrice d'outilLage 8, L'enclume 10 qui est monté flottante sur des rails 14 de manière à pouvcir se dépLacer perpendicuLairement à l'axe XX de ta presse 6 et de la matrice d' usinage 8. L'avantage essentiel d'une installation conforme à L'invention réside dans le fait que la presse et la matrice d'outillage sont plus accessibLes. En effet, dans cette variante L'axe XX commun à la presse et à La matrice d'outillage est décalé par rapport à l'axe de symétrie du carré formé par les parois intérieures du cadre 12. On dégage ainsi un espace libre d'un coté de La presse, en plus de L'espace libre situé au-dessous, ce qui permet d'augmenter L'accessibiLité à ces organes. De plus, la structure de La presse est intégrée dans les parois de la cellule et ne gêne pas L'accessibiLité. La télédémontabilité des organes de La presse par des opérateurs situés à distance à L'extérieur de la celluLe peut ainsi être assurée. On a représenté sur la figure 3 une vue en coupe horizontale représentant une deuxième variante d'une installation pour le compactage de déchets -nucléaires conforme à L'invention. De la même manière que la première variante, cette installation comporte une presse 6, une matrice d'outillage 8, une enclume flottante 10 montée sur un chariot 24 se déplaçant sur les rails 14. La différence entre Les deux réalisations réside dans le fait que la structure de la presse 12a, au Lieu d'être constituée par un cadre fermé comme dans le cas de la figure 2, est constituée par un U. En conséquence, cette structure est ouverte. Il va de soi qu'elle présente une rigidité inférieure à celle d'un cadre fermé.Toutefois, compte tenu de la très forte épaisseur des parois de béton de la cellule, de L'ordre de 1m50 à 1m80, la résistance à L'écartement des branches du U est suffisante pour reprendre les efforts de la presse, environ 1 500 tonnes comme on l'a indiqué précédemment. Comme dans Le cas du mode de réaLisation de la figure 2, la structure en U 12a intégrée dans les parois verticales de La cellule blindée permet de dégager un espace qui assure L'accessibiLité des organes de la presse et de la matrice d'outillage. On peut ainsi assurer leur télédémontabilité. On a représenté sur la figure 4 une variante de réalisation de la figure 3. Dans ce cas également, La structure de la presse, désignée par La référence 12b, est constituée par un U ouvert. Toutefois, ce U, au lieu d'être disposé horizontalement comme dans Le cas de la figure 3, est disposé verticalement. Sa branche horizontale est intégrée dans le plancher de la cellule. Il permet également d'assurer L'accessibiLité de la presse et de La matrice d'outillage. On a représenté sur la figure 5 une vue en perspective d'une partie de l'installation conforme à L'invention. On distingue plus particuLièrement ta matrice d'outillage 8, l'enclume 10 et L'extrémité 16 de la tige de vérin de la presse 6. Comme on peut le constater, L'extrémité 16 est constituée d'une partie de grand diamètre 16a et d'une partie de diamètre relativement plus petit 16b. On constate également cue la matrice d'outillage 8 se présente sous La forme d'un cylindre creux à L'intérieur duquel est monté un piston 18. Le piston 18 est monté flottant ou Libre. Son diamètre extérieur est égaL, à un jeu prés, au diamètre intérieur de L'aLésage prévu dans la matrice d'outillage 8.Les déchets à compacter, désignés par la référence 2û, sont placés à L'intérieur de la matrice d'outillage 8, le piston 18 étant en place à L'intérieur de la matrice 8. On remarque en outre que L'enclume 10 est montée sur un chariot 24. Ce chariot peut se déplacer sur deux rails 14 disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal XX de La matrice d'outillage 8. Le chariot est entraîné par tout moyen approprié, par exemple au moyen d'un moteur 26 entraînant en rctation une vis qui agit sur un écrou (non représenté) solidaire du chariot 24. En outre, deux alvéoles 30 et 32 sont prévues de part et d'autre de l'encLume 10. La fonction de ces alvéoles est de recevoir des blocs à compacter et des blocs compactés. L'extrémité 16b de la tige de vérin 16 possède un diamètre qui est plus petit, par exemple de 1 à 2 cm, que te diamètre intérieur de l'alésage de la matrice d'outillage 8. On évite ainsi tout risque de grippage de cette extrémité à t'intérieur de la matrice d'outillage L'extrémité 16b appuie sur le piston 18 qui à son tour comprime les coques 20 contenues à L'intérieur de la matrice d'outillage. Il existe certes un risque de grippage du piston 18 à L'intérieur de La matrice. Toutefois, cet incident est moins gênant que le grippage de la tige du vérin à l'intérieur de la matrice. En effet, étant donné que L'extrémité de la tige de vérin 16 présente un diamètre nettement inférieur à celui de la matrice d'outillage, cette tige peut toujours être retirée.Il est alors possible de télédémonter la matrice d'outillage 8 contenant le piston 18 et de Les remplacer par une matrice et un piston neufs. On peut alors découper au chalumeau ta matrice d'outillage endommagée en temps masqué. Il n'y a donc pas d'arrêt de l'installation. La fonction de l'enclume 10 est de répartir La pression exercée par la matrice d'outillage 8 et les déchets 20 sur la structure de presse 12. En effet, l'enclume 10 présente une surface supérieure à celle de la matrice d'outillage 8. En conséquence, L'effort sur la structure 12, à travers la peau en acier inoxydable 4 est réparti sur une surface plus importante et, par suite, la pression de contact est abaissée, évitant un phénomène de poinçonnage. Le déplacement de l'enclume 10 grace au chariot 24 permet en outre d'introduire la charge à compacter dans la matrice de la machine et de sortir des blocs compactés gracie aux alvéoles 30 et 32. On a représenté sur les figures 6, 7 et 8 trois étapes successives d'une opération du compactage réalisée au moyen d'une installation de compactage conforme à L'invention. Sur la figure 6, le chariot 24 a été représenté dans la position initiale 24 . Un vérin 42 permet L'introduction d'une charge à compacter 40, constituée par exemple d'une chemise métallique à L'intérieur de laquelle on a entassé des coques å compacter, sur L'alvéole 30 du chariot. Le chariot, portant la charge 40, passe alors à la position 242 Dans cette position, un vérin 44 faisant partie de la structure 12 fait passer la charge 4C de lialvéole 30 dans La matrice d'outillage 8. Le chariot se déplace alors à la position 24 représentée sur la figure 7. 3 Dans cette position, la partie massive de l'enclume est placée en regard de La matrice 8. Le vérin de compactage 46 comportant la tige de vérin 16 présentant deux diamètres différents 16b et 16a, comme on l'a décrit précédemment, agit sur le piston 18 pour effectuer L'opération de compactage. L'extrémité de diamètre réduit 16b s'appuie sur le piston 18 comprimant la charge 40 qui prend alors une longueur beaucoup plus faible comme on peut Le voir en comparant la figure 7 et la figure 6. On a désigné la charge compactée par la référence 40 . L'opération de compactage terminée, le chariot passe alos à la position 24 représentée sur la figure 8, dans laquelle 4 l'alvéole 32 se trouve en regard de la matrice d'outillage 8. Le vérin de compactage 46 est alors utilisé à nouveau pour faire passer la charge compactée 40 dans L'alvéole 32.Etant donné que la longueur de la charge compactée 40 est beaucoup plus faible, par exemple cinq fois, que la longueur de la chemise non compactée 40, il est possible de placer plusieurs charges compactées dans une seule alvéole telle que 32. A titre d'exemple, sur la figure 8, on a représenté six charges compactées dans l'alvéole 32. On ramène le chariot 24 en position 24 et L'alvéole 30 peut alors recevoir une nouvelle chemise à compacter telle que 40 et le cycle reprend. Lorsque l'alvéole 32 est pleine, il va de soi qu'il est nécessaire d'évacuer Les blocs compactés hors de la cellule. Ceci peut être fait par tout moyen rapproprié. A titre d'exemple non limitatif, il est possible d'introduire les blocs compactés dans un conteneur avant de les évacuer hors de la cellule. Toutefois, ceci ne fait pas partie de La présente invention et ne sera par conséquent pas décrit en détail. REVENDICATIONS 1. Installation de compactage de déchets nucléaires constituée d'une celle blindée (2, 4) comportant une paroi épaisse de béton (2) et d'une presse de compactage située à L'intérieur de la cellule, Ladite presse comportant une matrice destinée à recevoir les déchets (40) et un serin de compactage (46) muni d'une tige (16), pérétrant dans ladite matrice, cette matrice (8) et le vérin (46) étant montés sur une structure (12), caractérisée en ce que la tresse est disposée horizontalement et en ce que Ladite structure de presse est intégrée dans les parois de béton (2) de la cellule. 2. Installation seLon La revendication 1, caractérisée en ce que la structure de presse (12) présente la forme d'un U. 3. Installation selon la revendication 2/ caractérisée en ce que Le U est vertical. 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le U est horizontal. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure de presse (12) est constituée d'un cadre fermé. 6. Installation selon La revendication 5, caractérisée en ce que ledit cadre germé est vertical. 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit cadre fermé est horizontal. 8. Installation selon 'une quelconquedes revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la presse comporte un piston flottant (18) Monté libre dans la matrice (8) et en ce que la tige du vérin de compactage (16) possède un diamètre extérieur (16b) plus petit que le diamètre intérieur de la matrice d'outillage (8) de manière à éliminer tout risque de grippage de L'extrémité de ta tige de vérin à L'intérieur de la matrice d'outillage. 9. Installation selon l'une quelconcue des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la presse comporte une enclume (10) montée entre la matrice d'outillage 8 et la structure de presse 12, cette enclume comportant des alvéoles (30, 32) permettant l'introduction des blocs à compacter (40) et L'évacuation des blocs compactés (40 ).