Brevet FR2656948A1 — publié le 19910712

ENSEMBLE DE COMMANDE D'AGITATEUR, NOTAMMENT POUR UN MELANGEUR-DECANTEUR EQUIPANT UNE INSTALLATION DE RE- TRAITEMENT DC COMBUSTIBLE NUCLEAIRE. DESCRIPTION L'invention concerne un ensemble permettant de commander un agitateur de produits dangereux. Dans les installations de retraitement du combustible nucléaire irradié, on utilise des appareils appelés "mélangeur-décanteur", afin de procéder à la répartition, puis à l'extraction sélective des radioéléments contenus dans une phase aqueuse nitrique qui a servi au préalable à la dissolution du combus- tible. Comme l'illustre notamment le document FR-A- 2 055 947, un mélangeur-décanteur comprend habituel- lement, en dessous d'une dalle de protection biologique horizontale, une %érie -d'étages identiques disposés côte à côte et comportant chacun un mélangeur et un décanteur Chaque étage est monté dans une cuve fermée par un couvercle et la dalle de protection biologique comporte elle-même un couvercle amovible à la verticale de chacune des cuves La phase aqueuse nitrique pénètre dans chacune des cuves à une extrémité, tandis qu'un solvant organique pénètre à l'extrémité opposée, de façon à créer une circulation à contre-courant. Dans chaque mélangeur, le mélange des liqui- des est assuré par un agitateur dont La conception doit tenir compte de l'environnement particulièrement sévère dans lequel il se trouve. Ainsi, la très forte activité des déchets traités complique les interventions, ce qui implique l'utilisation d'un agitateur résistant à l'irradiation et dont le fonctionnement soit fiable. Par ailleurs, les solutions d'acide nitrique chaudes traitées dans les mélangeurs-décanteurs sont fortement corrosives, qu'elles soient en phase liquide ou en phase vapeur L'agitateur doit donc pouvoir résister à la corrosion. De p:us, lorsqu'une intervention doit être effectuée, il est indispensable que l'agitateur puisse être monté et démonté à distance par télémanipulation. Dans ce cas, l'agitateur doit pouvoir être traité comme déchet de haute activité sans trop de difficul- tés. Dans les agitateurs utilisés jusqu'à présent, ces différents problèmes n'ont jamais été résolus dans leur totalité de façon satisfaisante En particu- lier, la protection contre la corrosion est souvent médiocre et conduit à remplacer la totalité de l'agita- teur En plus des problèmes de coût du matériel à remplacer, le poids et l'encombrement du déchet très contaminant et très irradiant qui doit alors être traité sont particulièrement pénalisants. L'invention a précisément pour objet un ensemble de commande d'un agitateur, de type nouveau, permettant de résoudre simultanément les différents problèmes énoncés précédemment, c'est-à-dire qui soit fiable, résistant à la corrosion et à l'irradiation, montable et démontable à distance, et apte à être traité relativement facilement comme déchet de haute activité. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un ensemble de commande d'un agitateur de produits dangereux, monté dans une cuve, cet ensemble comprenant un moteur entraîinant en rota- tion un arbre d'entraînement de l'agitateur, caractéri- sé par le fait que l'arbre d'entraînement comprend une partie menante reliée au moteur et une partie menée pénétrant dans la cuve, lesdites parties menante et menée comportant deux extrémités adjacentes sur lesquelles sont fixés respectivement un organe magnéti- que menant et un organe magnétique mené d'un accouple- ment magnétique, la partie menée de l'arbre d'entraîne- ment étant supportée de façon tournante, par l'intermé- diaire d'au moins un palier, dans un boîtier étanche placé entre l'organe magnétique mené et l'organe magné- tique menant, et coopérant par des moyens d'étanchéité avec la cuve. Dans cet ensemble, la protection contre la corrosion est assurée par la barrière étanche formée par la cuve et par le boîtier étanche, cette barrière isolant l'atmosphère hostile du mélangeur-décanteur de l'atmosphère contenue dans le reste de l'instal- lation De plus, la réalisation de l'arbre d'entraîne- ment facilite le montage et le démontage et limite le poids et l'encombrement des déchets de très haute activité. Avantageusement, la cuve est munie d'une ouverture délimitée par une partie tubulaire dans laquelle est emboîté un corps tubulaire du boîtier étanche, supportant la partie menée par l'intermédiaire dudit palier, les moyens d'étanchéité étant placés entre la partie tubulaire et le corps tubulaire. Selon le cas, le palier peut être soit un palier lisse lubrifié par le liquide contenu dans le mélangeur-décanteur, soit un palier à roulement. Dans un mode de réalisation préféré de l'in- vention, la partie menante de l'arbre d'entraînement est montée rotative dans un fourreau lié à un couver- cle-centreur reçu dans une virole de centrage qui fait saillie à l'extérieur de la cuve, autour de l'ar- bre d'entraînement; le fourreau, le couvercle-centreur et la partie menante de l'arbre d'entraînement consti- tuant un premier sous-ensemble amovible. Dans ce cas, le boîtier étanche comporte avantageusement un couvercle amovible coiffant l'organe magnétique menant et entouré par l'organe magnétique mené, ce couvercle amovible reposant sur le corps tubulaire du boîtier étanche par l'intermédiaire d'au moins un organe d'étanchéité et de moyens de centrage. Le corps tubulaire du boîtier étanche peut alors comporter une bride qui repose par gravité sur la cuve, le corps tubulaire et la partie menée de l'arbre d'entraînement formant un deuxième sous-ensem- ble amovible. Un mode de réalisation préféré de l'invention va à présent être décrit, à titre d'exemple non limita- tif, en se référant aux dessins annexés, dans les' quels: la figure 1 est une vue en coupe verticale, qui représente de façon schématique un ensemble de commande d'un agitateur équi- pant l'un des étages d'un mélangeur-décan- teur; et la figure 2 est une vue en coupe illustrant à plus grande échelle l'ensemble de com- mande de la figure 1. Sur la figure 1, la référence 10 désigne une partie d'une dalle horizontale de protection biolo- gique, placé au-dessus d'un mélangeur-décanteur, dans une installation de retraitement de combustible nucléaire Au droit de chacun des étages du mélangeur-décanteur, cette dalle 10 est équipée d'un couvercle 12. On a également représenté sur la figure 1, en-dessous du couvercle 12 apparaissant sur cette figure, une partie de la cuve 14 contenant l'un des étages du mélangeur-décanteur Cett cuve 14 est obturée par un couvercle horizontal 16 placé en-dessous du couvercle 12 de la dalle 10. Dans la partie "mélangeur" de l'étage repré- senté, un agitateur 18 constitué par une turbine méLan- geuse d'axe vertical, est placé à l'intérieur de la cuve 14 La commande de cet agitateur est assurée par un ensemble comportant un moteur 20 et un arbre d'entraînement vertical 22. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le moteur 20 est placé au-dessus de la dalle 10 de protection biologique, de sorte que l'arbre d'entraînement 22, dont les extrémités sont raccordées respectivement sur le moteur 20 et sur l'agitateur 18, traverse successivement les couvercles 12 et 16. Dans un autre mode de réalisation, non repré- senté, le moteur est placé en-dessous de la dalle 10 L'arbre 22 ne traverse alors que le couvercle 16 de la cuve 14. Conformément à l'invention, l'arbre d'entrai- nement 22 est réalisé en deux parties constituées par une partie supérieure menante 24, dont l'extrémité supérieure est raccordée sur le moteur 20, et une partie inférieure menée 26, dont l'extrémité inférieure porte l'agitateur 18 La partie menante 24 entraîne en rotation la partie menée 26 par l'intermédiaire d'un accouplement magnétique 28. Comme l'illustre plus précisément la figure 2, cet accouplement magnétique 28 comprend un organe magnétique menant constitué par un aimant annulaire monté dans une pièce 32 en forme de cloche fixée par une vis 33 à l'extrémité inférieure de la partie menante 24 de l'arbre d'entraînement 22 L'accouplement magnétique 28 comprend de plus un organe magnétique mené constitué par un aimant annulaire 34 monté à la périphérie d'une pièce massive 36 fixée par une vis 37 à l'extrémité supérieure de la partie menée 26 de l'arbre d'entraînement L'agencement relatif entre les aimants 30 et 34 est tel que l'aimant 34 est logé à l'i> térieur de l'aimant 30 et définit avec ce dernier un jeu annulaire. La partie supérieure menante 24 de l'arbre d'entraînement 22 est supportée de façon tournante par un fourreau 38 fixé au moteur 20 et traversant de façon étanche le couvercle 12 de la paroi de protec- tion biologique 10 A cet effet, des paliers tels que des roulements à billes étanches, dont l'un est représenté en 40 sur la figure 2, sont placés entre le fourreau 38 et la partie menante 24 de l'arbre d'entraînement. L'alignement de la partie supérieure menante 24 par rapport à la partie inférieure menée 26 est obtenu au moyen d'un couvercle-centreur constitué par un disque horizontal 42 fixé à l'extrémité infé- rieure du fourreau 38 Ce couvercle-centreur est reçu dans une virole de centrage 44 qui fait saillie sur la face supérieure du couvercle 16 de la cuve 14, coaxialement à l'arbre d'entraînement 22 La surface intérieure de la virole 44 comporte à son extrémité supérieure une partie tronconique 46 qui assure le centrage auto- matique du sous-ensemble constitué par la partie menante 24 de l'arbre d'entraînement, le fourreau 38 et le couvercle-centreur, lorsque ce sousensemble est mis en place. La partie inférieure 26 de l'arbre d'entraî- nement 22 est supportée de façon tournante dans un boîtier étanche 48 qui est lui-même positionné et supporté par le couvercle 16 de la cuve 14. De façon plus précise, le couvercle 16 de la cuve 14 présente une ouverture circulaire disposée coaxialement autour de l'arbre d'entraînement 22 et délimitée par une partie tubulaire 50 qui fait saillie vers le bas à partir du couvercle 16 Dans cette partie tubulaire 50 est emboîté un corps tubulaire 52 consti- tuant la partie inférieure du bottier étanche 48. Un joint d'étanchéité 54, par exemple de forme torique, est interposé entre le corps tubulaire 52 et la partie tubulaire 50, à proximité de leurs extrémités supérieu- res. L'extrémité supérieure du corps tubulaire 52 comprend une bride ou collerette 56 qui prend appui sur une portée ménagée à cet effet sur le couvercle 16, autour de l'ouverture délimitée par la partie tubulaire 50 De cette manière, le boîtier étanche 48 est positionné et centré sur le couvercle 16 de la cuve 14. Le boîtier étanche 48 comprend de plus un couvercle amovible 58, en forme de cloche, qui coiffe la pièce massive 36 sur laquelle est monté l'aimant 34 Plus précisément, le couvercle 58 comporte une paroi tubulaire qui est placée dans le jeu annulaire formé entre les aimaents-30 et 34. A son extrémité inférieure, le couvercle 58 comporte une bride ou collerette 60 qui repose par gravité sur la bride 56 du corps tubulaire 52 du bottier étanche, de façon à comprimer entre les brides 56 et 60 un joint d'étanchéité 62, par exemple de forme torique Le couvercle amovible 58 est centré sur le corps tubulaire 52 par un embrèvement 64 formé entre les brides 56 et 60. Lorsque le sous-ensemble comprenant la partie menante 24 de l'arbre d'entraîinement, le fourreau 38 et le couvercle-centreur 42 a été démonté, le couvercle amovible 58 peut à son tour être démonté à distance, au moyen d'un télémanipulateur A cet effet, la paroi supérieure du couvercle 58 est munie en son centre et sur sa face supérieure d'un organe de préhension 59. Au contraire, Lorsque le couvercle amovible 58 est en place, une barrière d'étanchéité continue formée par la cuve 14, son couvercle 16 et la partie supérieure du, boîtier étanche 48 isole complètement du reste de l'installation la partie en contact avec le milieu hostile contenu dans la cuve 14. Conformément à l'invention, la partie menée 26 de l'arbre d'entraînement est supportée de façon tournante par le corps tubulaire 52 du boîtier étanche 48, par l'intermédiaire d'au moins un palier. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le corps tubulaire 52 comprend une partie supérieure de relativement grand diamètre, emboîtée dans la partie tubulaire 50 et espacée de la partie menée 26, et une partie inférieure de relativement petit diamètre, espacée de la partie tubulaire 50 et dans laquelle est monté un palier lisse 66, par exemple en céramique. Ce palier lisse 66 est en contact direct avec la partie menée 26 de l'arbre d'entraînement. Sa lubrification est assurée par le liquide de la cuve circulant dans une ou plusieurs rainures en hélice 68 formées sur la partie menée 26 et débouchant à chacune des extrémités du palier lisse 66 Le sens d'enroulement des rainures 68 est choisi afin d'assurer la montée par pompage du mélange liquide contenu dans la cuve 14, dont le niveau indiqué en N sur la figure 2 est situé approximativement à mi-hauteur du palier lisse 66. Le recyclage du mélange liquide parvenu au-dessus du palier lisse 66 par les rainures en hélice 68 est assuré par un ou plusieurs passages 70 formés dans la partie radiale du corps tubulaire 52 joignant la partie supérieure de relativement grand diamètre et la partie inférieure de relativement petit diamètre. De plus, un ou plusieurs passages 72 sont également formés dans la partie tubulaire 50, en face de la partie de relativement petit diamètre du corps tubulai- re 52 Une entretoise 74 équipée à son extrémité inférieure d'un bague de frottement 76 est placée sur la partie menée 26 de l'arbre d'entraînement, entre la pièce massive 36 et le palier lisse 66, afin d'assurer le positionnement en hauteur de la partie menée de l'arbre Afin d'éviter la remontée de cette partie menée, une entretoise 76 est également placée en dessous du palier lisse 66. Dans une variante de réalisation (non repré- sentée), le palier lisse 66 est remplacé par un ou plusieurs paliers à roulements Ces paliers sont alors placés dans l'espace annulaire formé entre la partie supérieure de plus grand diamètre du corps tubulaire 52 et la partie menée 26 de l'arbre d'entraînement. Cette variante peut-notamment être utilisée en l'absen- ce d'agressivité chimique du milieu contenu dans la cuve. Le corps tubulaire 52 forme, avec la partie menée 26 de l'arbre d'entraînement, un deuxième sous-ensemble amovible, qui peut être démonté après enlèvement du premier sous-ensemble formé par la partie menante 24, le fourreau 38 et le couvercle-centreur 42, puis du couvercle amovible 58. Pour permettre ce démontage, la tête de la vis 37 constitue un organe de préhension apte à être saisi à distance par un télémanipulateur. Avantageusement, l'aimant 34 monté sur la pièce massive 36 est recouvert par une tôle de protec- tion 78 dont les bords sont soudés sur la pièce 36. Cette caractéristique permet d'éviter la corrosion de l'aimant par l'acide contenu dans la cuve 14. De façon comparable, la face apparente de l'aimant 30 peut être recouverte par une tôle de protection 80 dont les bords sont soudés sur la pièce 32. La description qui précède fait apparaître que l'ensemble de commande selon l'invention permet d'assurer une étanchéité totale de la cuve 14 par rapport au reste de l'installation, en utilisant un mécanisme particulièrement simple et fiable De plus, le démontage à distance en est relativement aisé et la division en plusieurs sous-ensembles de faible encombrement permet de simplifier le traitement des déchets et le coût d'une intervention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, en plus des variantes déjà mentionnées dans le cours de la description, on observera qu'au lieu d'être placé au-dessus de la dalle 10, le moteur 20 peut être placé sous cette dernière, immédiatement au-dessus du couvercle-centreur 42 Cette solution a pour avantage de raccourcir sensiblement la longueur de la partie menée de l'arbre d'entraînement, ce qui en facilite le guidage et supprime tout problème de flèche. Par ailleurs, si l'ensemble de commande selon L'invention est particulièrement adapté pour être utilisé dans un mélangeur-décanteur d'une instal- lation de retraitement de combustible nucléaire, d'au- tres applications sont possibles, dans tous les cas o le mélangeur brasse des produits dangereux. 1 1 REVENDICATIONS 1 Ensemble de commande d'un agitateur de produits dangereux, monté dans une cuve ( 14), cet ensemble comprenant un moteur entraînant en rotation un arbre d'entraînement ( 22) de l'agitateur, caractéri- sé par le fait que l'arbre d'entraînement comprend une partie menante ( 24) reliée au moteur et une partie menée ( 26) traversant la cuve, lesdites parties menante et menée comportant deux extrémités adjacentes sur lesquelles sont fixés respectivement un organe magnéti- que menant ( 30) et un organe magnétique mené ( 34) d'un accouplement magnétique ( 28), la partie menée de l'arbre d'entraînement étant supportée de façon tournante, par l'intermédiaire d'au moins un palier ( 66), dans un boîtier étanche ( 48) placé entre l'organe magnétique mené et l'organe magnétique menant, et coopérant par des moyens d'étanchéité ( 54) avec la cuve ( 14). 2 Ensemblê selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cuve ( 14) est mu ie d'une ouverture délimitée par une partie tubulaire ( 50) dans laquelle est emboîté un corps tubulaire ( 52) du boîtier étanche, supportant la partie menée par l'intermédiaire dudit palier, les moyens d'étanchéité ( 54) étant placés entre la partie tubulaire et le corps tubulaire. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le palier est un palier lisse ( 66) monté à l'intérieur du corps tubulaire ( 52) et lubrifié par lesdits produits, qui cheminent de bas en haut dans au moins une rainure hélicoldale ( 68) formée à la surface de la partie menée de l'arbre d'entraînement, à l'intérieur du palier lisse, lesdits produits redescendant ensuite par au moins un passage ( 70) formé dans le corps tubulaire et par au moins un passage ( 72) formé dans ladite partie tubulaire du couvercle, lesdits passages étant situés en dessous des moyens d'étanchéité ( 54) par lesquels le boîtier étanche coopère avec le boîtier. 4 Ensemble selon L'une quelconque des reven- dications I et 2, caractérisé par le fait que le palier est un palier à roulement. Ensemble selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par le fait que la partie menante de l'arbre d'entraînement est montée rotative dans un fourreau ( 38) lié à un couvercle-cen- treur ( 42) reçu dans une virole de centrage ( 44) qui fait saillie à l'extérieur de la cuve, autour de l'ar- bre d'entraînement; le fourreau, le couvercle-centreur et la partie menante de l'arbre d'entraînement consti- tuant un premier sous-ensemble amovible. 6 Ensemble selon les revendications 2 et combinées, caractérisé par le fait que le boîtier étanche ( 48) comporte un couvercle amovible ( 58) coif- fant l'organe magnétique menant et entouré par l'organe magnétique mené, ce couvercle amovible reposant sur le corps tubulaire du boîtier étanche par l'intermédiaire d'au moins un organe d'étanchéité ( 60) et de moyens de centrage ( 64). 7 Ensemble selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le corps tubulaire du boîtier étanche comporte une bride ( 56) qui repose par gravité sur la cuve ( 14), le corps tubulaire et la partie menée de l'arbre d'entraînement formant un deuxième sous-ensemble amovible. 8 Ensemble selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé par le fait que le moteur ( 20) est placé immédiatement au-dessus du couvercle-centreur ( 42), en-dessous d'une dalle ( 10) de protection biologique surplombant la cuve de l'agitateur. 9 Ensemble selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé par le fait que le moteur ( 20) est placà audessus d'une dalle ( 10) de protection biologique suplombant la cuve de l'agitateur. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe magnétique mené est un aimant ( 34) recou- vert par une tôle de protection ( 78) soudée sur un support solidaire de la partie menée de l'arbre de transmission.