Brevet FR2650112A1 — publié le 19910125

Perfectionnement aux élévateurs helico;daux à secousses, utilisés dans le retraitement des combustibLes irradiés. L'invention concerne un perfectionnement aux élévateurs helicoidaux à secousses, utilisés dans le retraitement des combustibles irradiés. Il a éte décrit dans le brevet FR 2 474 469 un tel éléva- jeteur utilisé en particulier pour la dissolution du combustible contenu dans des éléments irradiés issus de surgénérateurs. La figure 1 reproduit ce dispositif de L'art antérieur. Les figures suivantes ont trait à L'invention. Selon la figure 1, l'élévateur comprend une cuve (1) cyLindrique à axe verticaL sur Les bords de LaqueLLe est fixée une rampe hélicoidale (2) de même axe que La cuve comportant des spires. Par la goulotte (4) disposée en haut de La cuve sont introduits les morceaux de combustibLes irradiés (composés d'une gaine métallique contenant Le combustibLe sous forme de fragments plus ou moins gros) qui tombent dans Le fond de La cuve ou ils sont amenés au bas (5) de La rampe hélicoidale grâce à la forme conique dudit fond (6). La rampe est animée d'un mouvement de va-et-vient autour de son axe et dans un plan horizontal, ayant pour effet de faire monter tes morceaux sur La rampe Lorsque Les avances et recuLs sont convenablement choisis. Les morceaux ainsi montés séjournent dans le Liquide contenu dans ta cuve et Le combustible qu'ils contiennent est dissous pendant ce temps. Il ne reste alors que des coques (morceaux de gaine). Ces coques sont débarrassées du Liquide résiduel qu'elles contiennent lors de Leur passage dans La partie émergée de ta rampe, dans La partie supérieure de La cuve. Elles sortent de l'élevatxeur par La goulotte (7). Un tel dispositif est également utilisé pour le zincage des coques issues d'éléments combustibles provenant de réacteurs divers (PWR, BWR, à neutrons rapides ...), la dissoLution du combustibLe ayant eu lieu préaLabLement dans un autre dispositif. Dans ces deux applications, L'éLévateur est pLace dans une zone interdite au personneL parce que Les produits traités sont fortement irradiants et/ou contaminants. La rampe de L'éLévateur seLon L'art antérieur cité est mise en mouvement par un moyen de motorisation (vérin) disposé dans la zone interdite au personneL ; iL comporte à L'extrémité de sa tige un moyen de Liaison fixé sur L'extérieur de La cuve. Or, en expLoitation industrieLLe nucLéaire, il est préférable que le personnel ait accès au moyens de motorisation pour en assurer L'entretien régulier ou le remplacement, cet accès devant être permis avec toutes les garanties de sûreté. L'éLévateur seLon L'art antérieur ne permet qu'une intervention à distance par télémanipulation puisque Le vérin est placé en zone interdite ; ceci implique des opérations plus délicates à mener et un choix de matériel Limité à ceux résistant à L'irradiation et à La corrosion, d'où un coût d'instalLation pLus important. De plus, dans L'élévateur selon l'art antérieur, la tige du vérin assurant La motorisation ayant son extrêmité solidarisée à la cuve, on est contraint à une course importante de Ladite tige pour que La rampe atteigne une vitesse suffisante dans Le sens de L'hélice montante (avancée des coques) ou pour que La rampe ait Le temps de s'arrêter dans Le sens de L'hélice descendante en provoquant le recul minimum des coques. Or, il est souhaitable en exploitation industrielle nucléaire de réduire cette course pour Limiter Le dépLacement de La rampe, ou de La cuve si La rampe est disposée sur La paroi interne de La cuve. Par aiLLeurs, on ne peut pas toLérer dans La dissoLution des combustibLes irradiés d'accumulation au-deLà d'un certain seuiL de matière fissibLe non dissoute, ni dans Le rinçage des coques d'arrêt de circuLation. L'expLoitant doit donc pouvoir garantir un temps de séjour des composés soLides dans L'éLévateur, Lorsqu'iL est utiLise comme dissolveur ou garantir un débit moyen dans L'application rinceur à coques. Pour toutes ces raisons de garantie de sûreté en expLoitation industrieLLe, on a été amené à perfectionner l'élévateur helicoidal à secousses connu selon le brevet FR 2 474 469. La présente invention a pour objet un élévateur helicoSdal à secousses, comportant, pour assurer le transport de composés solides - dans une cuve, à axe vertical, située dans une zone inaccessible au personnel et contenant du liquide - une rampe hélico,dale à axe verticaL, immergée au moins en partie dans ledit Liquide ;Ladite rampe étant montée sur La paroi interne de ladite cuve et étant soumise à un mouvement de va-et-vient autour de son axe et dans un plan horizontal, par au moins un moyen de motorisation et un moyen d'entraînement caractérisé en ce que Ladite rampe présente sur sa surface supportant Lesdits composés solides, des marches d'escalier (ou degrés) comportant chacune une surface plane et une butée ; lesdites marches d'escalier (ou degrés) étant disposées de façon à permettre L'avancée desdits composes et à Limiter Leur recul. Chaque marche d'escalier (ou degré) comporte une surface plane et une butée. Les marches d'escalier (ou degrés) permettent d'arrêter Les coques (Les composés soLides en généraL) contre Leurs butées au cas où eLLes recuLeraient. Le recul de ces composés sur La rampe étant aLors Limité, La course de tige de vérin est par conséquent réduite. La surface pLane de chaque marque est évidemment incLinée par rapport à La direction de la rampe ; en d'autres termes, La surface pLane presente un angLe d'incLinaison (par rapport à un axe horizontaL) supérieur à ceLui présenté par La rampe. Le pas (Longueur de La surface pLane), L'inclinai son de cette surface plane, la hauteur de La butée et son angle avec La surface pLane, sont choisis par L'homme du métier en fonction des composes solides à traiter, des débits à assurer et des vitesses et accélérations de rampe possibles. De préférence, La surface plane et sa butée couvrent la Largeur de La rampe. De préférence également, toutes Les marches d'escaLier ou degrés sont identiques sur la rampe, mais cette disposition n'est pas obligatoire. SeLon une réaLisation avantageuse de L'invention, La rampe comporte au moins un conduit de drainage ouvert au niveau de l'intersection entre les butées et Les surfaces pLanes. Cette disposition permet d'éviter l'accumulation contre Les butées, de fines, limailles ..., seules ou mêlées à du liquide. Lesdites petites particules qui se trouvent à L'intersection des butées et surfaces planes, s'écoulent alors, du fait de l'inclinai- son de La rampe, dans le conduit de drainage. Pour faciliter cet écoulement, on a intérêt à incliner chaque surface plane vers ledit conduit. Il est avantageux de disposer le conduit sur L'axe médian de la rampe, et La surface plane est inclinée de chaque côté vers ce conduit. Le conduit est alors constitué, par exemple par une saignée aménagée sur la surface supérieure de la rampe supportant Les composés solides. Le conduit peut être situé sur le bord de La rampe du coté de la cuve, contre lequel sont repoussés les composés solides sous L'effet des accélérations créées. Dans ce cas, il est avantageusement constitué par des évidements aménagés entre la rampe et la paroi interne de La cuve. Un ou plusieurs conduit(s) peut (peuvent) être aménagés seLon Les besoins. Le(s) conduit(s) s'étend(ent) sur toute La Longueur de la rampe. Chaque conduit doit comporter des ouverturessur Les zones d'intersection entre Les butées et Les surfaces pLanes. IL peut égaLement être ouvert sur toute sa Longueur. SeLon une autre caractéristique de L'invention, Le moyen de motorisation situé dans une zone accessibLe au personneL agit sur L'extrémité inférieure d'un arbre de même axe que La cuve, Ledit arbre étant soLidarise au niveau de sa partie inférieure, située en zone accessibLe au personnel, au moyen de motorisation. Divers moyens de motorisation sont envisageables : vérins, moteur à excentrique, système à came ... Des vérins sont préférés (vérins pneumatique, hydraulique, servo-verin). ILs sont choisis en fonction de leur temps de réponse à une commande, on a évidemment intérêt à minimiser ce temps pour réduire Les paliers entre les phases du mouvement, avantageusement pour cette raison les verins pneumatiques et servo-verins sont préférés. Par contre, leur puissance peut être insuffisante Lorsque L'éLévateur est de taiLLe importante et/ou Lorsque Les débits sont éLevés, on préfère aLors Les verins hydrauLiques. Les figures 2, 3 et 4 iLLustrent L'invention - La figure 2 montre L'état de surface de La rampe. - La figure 3 présente Le conduit de drainage. - La figure 4 montre La disposition du moyen d'entraîne- ment et du moyen de motorisation. SeLon La figure 2, La rampe (8) montre une surface incLinée (9) inférieure (inclinaison de la rampe) et une surface (10) supportant Les composées solides qui possède des marches d'escaliers (11). Ces marches d'escalier ou degrés présentent une surface plane (12) et une butée (13). La surface plane (12) est inclinée (par rapport à un axe horizontaL), son incLinaison g (par rapport à L'axe horizontaL) est évidemment supérieure à l'incLinaison ex présentée par La surface (9). La Longueur de cette surface (12) est appeLée pas. Chaque surface a, à son extrémité inférieure, une butée (13) s'étendant sur une certaine hauteur et faisant un angLe avec la surface (12) qui est de préférence de 900. L'angLe doit être suffisamment ouvert pour que Les composés soLides puissent en sortir et pour Limiter L'accumuLation contre La butée lors de la montée de L'héLice. Il apparaît clairement que Les composés solides avancent librement sur La surface pLane (12) et viennent en appui contre La butée (13) lorsque la rampe n'a pas la vitesse suffisante pour les faire avancer. La figure 3 montre une réaLisation préférée avec un conduit de drainage (14), situé sur L'axe médian de La rampe (8). Une saignée a été pratiquée sur La surface (10) supportant Les composés solides et munie de marches d'escalier (11). On a ensuite usiné Les marches de façon à incLiner les surfaces pLanes (12) vers ladite saignée. Les surfaces (12) sont également inclinées (d'un angle ss - a) par rapport à l'inclinaison de ta rampe. On aurait pu tout aussi bien décaler le conduit sur un bord de La rampe, ou en prévoir plusieurs. IL est bien évident que La Largeur du conduit (14) est inférieure à la plus petite dimension des composés solides (diamètre des coques sensiblement cylindriques par exemple) pour que ces composés ne tombent pas dans le conduit. La profondeur du conduit (14) est choisie par L'homme du métier, elle dépend évidemment de l'épaisseur de la rampe. Sur la figure 4, on a la cuve (15) avec sa rampe hélicoi- ddale (8) montée sur la paroi interne de La cuve. En (16), on a représenté Le fond de ladite cuve (15). Le moyen de motorisation (19) est situé dans une zone (Il) accessible au personnel, séparée de la zone (I) interdite par une dalle (21) de protection biologique (La continuité de la protection biologique est assurée au niveau de La traversée de dalle par L'arbre (18)). Les moyens (17) de Liaison entre le fond (16) de la cuve et L'arbre (18) sont démontables à distance pour pouvoir supprimer l'accouplement et la liai son mécanique entre Ledit fond et Ledit arbre. Le retrait de L'arbre est effectué à partir de sa partie inférieure située en zone (II) après retrait du moyen de motorisation (19). L'invention propose une réalisation avantageuse de l'accouplement et de la liai son mécanique pour Le démontage aisé de L'arbre (18). SeLon cette réaiisation détaillée figure 4, Les moyens (17) assurant la liai son entre le fond (16) de La cuve et L'arbre (18), sont constitues par des Liai sons mécaniques (22) et (23), solidarisant une-pièce intermédiaire (24) à respectivement Le fond (16) de la cuve et t'arbre (18). Cette pièce comporte de préférence une platine (25) située sous Le fond (16) et de préférence de même dimension, et une partie cyLindrique (26) sensibLement de même diamètre que l'arbre (18) et de même axe que ledit arbre. Les moyens (23) sont démontables à distance (par des télémanipulateurs par exemple placés en zone (I)), de facon å supprimer la liaison mécanique entre La pièce (24) et L'arbre (18). Dans cette réalisationavantageuse, Le verrouillage de la pièce (24) et de L'arbre (18), pour un entraînement sûr de la cuve et le maintien de La Liaison mécanique en cas de perte des Liaisons (23), est assuré par une tige (27) munie à son extrémité supérieure d'une cle (28). Dans La pièce (24) et L'arbre (18), sont aménagés des évidements permettant Le coulissement de La tige avec son extrémité en forme de clé (28), et permettant L'appui de la clé (28) sur le bord inférieur de L'évidement dans la pièce (24) pour bloquer Ladite tige. Avantageusement, cette cLé (28) présente une forme rectanguLaire, il suffit alors de tourner la tige de 900 pour La bloquer ; la cté rectangulaire venant sur toute sa longueur en appui sur Le bord inférieur de L'évidement aménagé dans La pièce intermédiaire (24). Toute autre forme de cLé ayant Les mêmes fonctions conviendrait. A L'extrémité inférieure de La tige est pLacé un moyen de serrage (29) démontable (par exempLe un écrou venant se visser sur un filetage de La tige), pour assurer Le verrouillage de la tige montée en place dans le dispositif. Un tel appareiL perfectionné permet d'améliorer de façon importante le fonctionnement sûr en mi lieu nucléaire. Le fond (16) est solidarisé par des moyens (17) à L'arbre (18) de même axe que La cuve qui constitue Le moyen d'entrainement de La rampe. Le moyen de motorisation (19) est constitué avantageusement par un vérin agissant sur une platine (20) fixée à L'extrémité de sa tige, Ladite platine étant solidarisée à L'extrémité inférieure de L'arbre (18). REVENDICATIONS 1.Etévateur hélicoïdal à secousses, comportant, pour assurer Le transport de composés soLides - dans une cuve (15), à axe vertical, située dans une zone (I) inaccessibLe au personneL et contenant du Liquide - une rampe hélicoidale (8) à axe vertical, immergée au moins en partie dans Ledit Liquide ; Ladite rampe (8) entant montée sur La paroi interne de Ladite cuve (15) et étant soumise à un mouvement de va-et-vient autour de son axe et dans un pLan horizontaL, par au moins un moyen de motorisation (19) et un moyen d'entranement (18) caractérisé en ce que Ladite rampe (8) présente sur sa surface (10) supportant Lesdits composés soLides, des marches d'escaLier (11) comportant chacune une surface plane (12) et une butée (13) ;Lesdites marches d'escalier (11) étant disposées de façon a permettre L'avancée desdits composés et à Limiter Leur recul. 2. Eîévateur hélicoïdal selon La revendication 1, caractérise en ce que sur La rampe (8) est aménagé au moins un conduit de drainage (14), ouvert au niveau de l'intersection entre les butées (13) et les surfaces planes (12). 3. Elévateur hélicoïdal selon la revendication 2, carac térise en ce que les surfaces planes (12) des marches d'escalier (11) sont également inclinées vers Ledit conduit (14). 4. Elévateur hélicoïdal selon L'une des revendications 2 ou 3, caractérisé èn ce que Ledit conduit (14) est situé sur L'axe médian de La rampe (8). 5. Elevateur helicoidal selon L'une des revendications 2 ou 3, caractérise en ce que ledit conduit (14) est situé sur Le bord de La rampe (8), proche de La paroi interne de la cuve (15). 6. élévateur hélicoïdal selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen d'entrainement consiste en un arbre (18) de même axe que la cuve (15), solidarisé au niveau de sa partie supérieure au fond de ladite cuve (15) par des moyens démontables à distance et solidarisé au niveau de sa partie inférieure, située en zone accessible (II) au personnel, au moyen de motorisation (19). 7. élévateur héîicoidaî selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit arbre (18) est solidarisé au fond de ladite cuve (15) au moyen d'une pièce intermédiaire (24) située dans L'axe de Ladite cuve (15) ; Ladite pièce intermédiaire (24) comportant d'une part une platine (25) située sous Le fond de ladite cuve (15) et solidarisée à celui-ci par des moyens mécaniques (22) et d'autre part une partie cylindrique (26), solidarisée a L'extrémité supérieure dudit arbre (18) par des moyens mécaniques (23) ; et en ce que ladite pièce intermédiaire (24) -et ledit arbre (18) sont verrouillés par une tige (27) munie à son extrémité supérieure d'une clé (28) et à son extrémité inférieure d'un moyen de serrage (29) ; ladite tige étant logée dans des évidements aménagés sur L'axe dudit arbre (18) et de ladite pièce intermédiaire (24). 8. élévateur hélicoïdal selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de motorisation (19) est un vérin choisi parmi Les vérins pneumatiques, hydrauliques ou servo-vérins.