Brevet FR2670858A1 — publié le 19920626

La présente invention est relative à un dispositif de positionnement dVun contre-anneau autour d'une ouverture d'une enceinte telle que la boite à eau d'un générateur de vapeur de réacteur nucléaire. Un tel générateur de vapeur est traversé par l'eau sous pression, chauffée au contact des éléments combustibles du réacteur nucléaire, qui circule dans un faisceau de tubes en U et transmet sa chaleur à un fluide secondaire qui est ainsi vaporisé à l'intérieur du générateur de vapeur. Le faisceau de tubes en U est porté par une plaque tubulaire délimitant avec le fond du générateur de vapeur une boite à eau hémisphérique séparée en deux compartiments, respectivement d'entrée et de sortie de l'eau sous pression, chacun de ces compartiments comportant un orifice de raccordement au circuit primaire du réacteur dont le diamètre doit être important pour permettre des débits élevés. I1 est périodiquement nécessaire d'accéder à l'intérieur des compartiments de la boite à eau, par exemple pour des opérations de vérification et d'entretien, et de ce fait de pouvoir isoler ces compartiments du circuit primaire du réacteur lorsque celui-ci est arrêté. L'accès aux compartiments s'effectue par des trous d'homme qui doivent avoir la plus faible dimension possible et par suite un diamètre juste suffisant pour le passage normal d'un opérateur,- permettant ainsi l'examen et les interventions éventuelles sur les tubes de la plaque tubulaire. Plus précisément, lors des arrêts programmes des centrales nucléaires à eau pressurisée pour maintenance, inspection et - rechargement en combustible neuf d'une partie du coeur du réacteur, il est nécessaire de prendre des dispositions spécifiques telles que le montage d'éléments provisoires pour réaliser un certain nombre d'opérations. Notamment, lorsque l'ouverture de la cuve doit être effectuée, la piscine du bâtiment réacteur ou ladite cuve est intégrée doit être remplie d'eau. Dans le cadre de cette opération, des plaques ou tapes d'obturation sont montées pour obturer les tuyauteries primaires au niveau du raccordement de celles-ci, dans les boites à eau des générateurs de vapeur. Ces tapes isolent les boites à eau des générateurs de vapeur et permettent des interventions en parallèle d'une part dans la cuve du réacteur, cellesci étant réalisées sous eau, telles que inspection, réparation et rechargement en combustible, et d'autre part dans la boite à eau du générateur de vapeur, celles-ci étant réalisées à la pression atmosphérique telles que inspection, contrôles, réparations, etc... Lors de la conception des générateurs, des anneaux comportant sur leur périphérie des trous taraudés sont fixés par soudage au niveau de la jonction de la tuyauterie primaire sur la boite à eau du générateur de vapeur. Ces anneaux, lors des arrêts programmés, permettent la fixation des tapes d'obturation installées manuellement par des opérateurs qui pénètrent dans la boîte à eau du générateur de vapeur. De plus, l'orifice par lequel débouche la canalisation du fluide primaire a un assez grand diamètre et il faut envisager le risque de chute de l'opérateur ou simplement d'outils dans la canalisation. Enfin, cet orifice constitue psychologiquement une gêne, et pour toutes ces raisons, il est indispensable d'obturer le plus rapidement possible cet orifice lorsqu'un opérateur doit pénétrer à l'inté rieur du fond du générateur. C'est pourquoi, dès que l'opérateur a pénétré dans le fond du générateur de vapeur, il met en place une plaque ou tape d'obturation sur l'orifice de la conduite du fluide primaire. Cependant, comme cet orifice a des dimensions généralement supérieures aux dimensions du trou d'homme, la plaque doit être introduite dans le fond en plusieurs morceaux. Les FR-A-2 586 077 et 2 592 932 au nom de la Demanderesse décrivent des moyens de pose de la tape d'obturation. Dans chaque cas, celle-ci est maintenue par un contre-anneau de bridage qui, s'il n'était pas prévu à l'origine, doit être mis en place et fixé par une couronne de vis sur l'anneau d'appui entourant l'ouverture de la canalisation de fluide primaire correspondante. L'invention a pour but de fournir un dispositif permettant de positionner de façon précise et automatisée le contre-anneau sur l'anneau d'appui, et plus généralement autour de l'ouverture à obturer, et éventuellement de réaliser une obturation provisoire de cette dernière. A cet effet, le dispositif de positionnement suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un mandrin-parapluie à bras déployables, adapté pour venir en appui contre la périphérie intérieure de l'ouverture en position déployée; et - un groupe de commande motorisée du mandrin-parapluie, adapté pour être relié à un robotmanipulateur et pour venir en prise amovible avec un embout de commande du mandrin-parapluie. Suivant d'autres caractéristiques - chaque bras du mandrin-parapluie comporte un bec de précentrage du contre-anneau; - chaque bras du mandrin-parapluie comporte une biellette mobile de maintien du contre-anneau; - chaque bras du mandrin-parapluie comporte un- poussoir de centrage du contre-anneau; - le dispositif comprend en outre un écran d'obturation de l'ouverture, et des moyens de retenue de cet écran sur le mandrin-parapluie; - lesdits moyens de retenue comprennent une plate-forme d'appui et des organes de vissage de cette plate-forme prévus sur les bras du mandrin-parapluie. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement, du fond d'un générateur de vapeur de réacteur nucléaire à eau pressurisée; - la Figure 2 représente schématiquement en élévation latérale, un dispositif de positionnement et d'obturation conforme à l'invention, en position repliée; - la Figure 3 est une vue analogue du même dispositif en position déployée; et - la Figure 4 est une vue de face de l'objet de la Figure 3, prise suivant la flèche IV de cette Figure 3. Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 1, on a représenté en perspective et schématiquement un générateur de vapeur comprenant une enceinte cylindrique 1 fermée par un fond 2 en forme de calotte sphérique. Une plaque tubulaire 3 sur laquelle sont fixés un certain nombre de tubes 4 est interposée entre l'enceinte cylindrique 1 et le fond 2, définissant ainsi une boite à eau, qui est partagée en deux compartiments par une cloison intermédiaire verticale 5. Le fluide primaire, chauffé dans le réacteur, arrive par une.tubulure 6, débouchant dans le fond 2 par un orifice 7. Il passe dans les tubes 4 ayant une forme en U renversé, et, après avoir cédé sa chaleur au fluide secondaire, ressort dans le fond du générateur 2 de l'autre côté de la paroi 5, d'où il est évacué par une ouverture 8 dans une tubulure 9. Dans l'enceinte l, les tubes 4 sont noyés dans le fluide secondaire, qui est ainsi vaporisé. Le fond demi-sphérique 2 du générateur de vapeur est ainsi muni de deux orifices 7 et 8 qui débouchent dans les tubulures 6 et 9. Pour la vérification et l'entretien du circuit du fluide primaire, le fond 2 est, à cet effet, muni de deux orifices 10 placés de part et d'autre de la cloison 5 et par lesquels un opérateur peut pénétrer dans chaque compartiment du fond 2. Afin de ne pas diminuer la résistance du fond 2, les orifices d'accès 10 ont une dimension aussi réduite que possible, et leur diamètre est limité à celui qui est juste suffisant pour le passage d'un opérateur revêtu d'une combinaison de protection. Avant de commencer les opérations de vérification et d'entretien, l'opérateur effectue sur l'orifice d'entrée 7 ou sur l'orifice de sortie 8 la mise en place et la fixation d'une plaque d'obturation (non représentée), également appelee tape d'obturation. Comme décrit dans les FR-A précités, pour permettre le passage par les orifices d'accès 10, la tape d'obturation est par exemple réalisée en plusieurs panneaux qui sont assemblés entre eux pour former un disque ayant le même diamètre que l'orifice à obturer. Chacun de ces panneaux est réalisé en un matériau à faible densité revêtu de fibres de carbone liées par de la résine. La tape d'obturation doit évidemment être maintenue et fixée sur l'ouverture par un dispositif de bridage permettant notamment d'obtenir une étanchéité très efficace à l'effet de fond constitué par la pression de la colonne d'eau présente dans la tuyauterie. Ce dispositif de bridage comporte en particulier un contre-anneau qui doit être fixé autour de l'ouverture de la tubulure à obturer, notamment sur un anneau d'appui à surface d'appui plane, lisse et inclinée déjà prévu sur le pourtour de cette ouverture. Le dispositif 11 représenté aux Figures 2 à 4 permet d'assurer à la fois la mise en place précise du contre-anneau en vue de son vissage sur l'anneau porteur, lequel est référencé 12, et l'obturation provisoire de la tubulure, pour éviter toute chute d'objet dans celle-ci. Ces opérations peuvent s'effectuer de façon entièrement automatisée et utilisent un robot manipulateur R bien connu dans la technique. Pour la commodité de la description, on supposera que l'on travaille sur la tubulure 6, et que l'axe X-X du dispositif 11 est horizontal. Le dispositif 11 se compose essentiellement d'une part d'un groupe de commande 13 fixé à l'extré- mité du robot-manipulateur R et comprenant.des moteurs et des moyens de transmission appropriés pour permettre le fonctionnement qui sera décrit plus loin, et d'autre part d'un mandrin-parapluie 14. Le mandrin-parapluie 14 comprend une vis centrale 15 munie à son extrémité distale d'un nez conique 16 et à son extrémité proximale d'un embout de saisie 17 et, adjacent à celui-ci, d'un moyeu 18. Le diamètre du nez 16 est légèrement inférieur à celui des ouvertures 10 du générateur de vapeur. Sur la vis 15 est engagé un écrou mobile 19. L'ensemble présente une symétrie quaternaire autour de l'axe X-X, et on ne décrira par conséquent qu'un quart de la structure du mandrin-parapluie, notamment un seul de ses quatre bras pliants 20. Un bras pliant 20 comprend deux demi-bras articulés ensemble autour d'un axe 21; le demi-bras distal 22 est articulé sur l'écrou 19, et l'autre demi-bras 23 est articulé sur le moyeu 18. Le demibras 22 porte près de ' son extrémité proximale une biellette de maintien 24, située radialement à l'intérieur par rapport à ce bras dans la position de la Figure 2, qui est déplaçable parallèlement à elle-même grâce à un montage 25 en parallélogramme et à un vérin d'actionnement 26 articulé sur le même demi-bras. En fait, comme on le voit à la Figure 4, chaque bras est dédoublé et comporte donc deux biellettes 24, actionnables indépendamment l'une de l'autre. De plus, le demi-bras 23 comprend un longeron intermédiaire 27 qui présente un bec 28 à son ex trémité distale et dans une rainure duquel peut coulisser une tige 29. En position déployée du mandrinparapluie, cette tige s'appuie par son extrémité proximale sur une came 30 (Figure 3) montée sur le moyeu 18 et associée à un vérin d'actionnement (non représenté). Elle comporte à son autre extrémité une palette de poussée 31 (Figure 4). .Sur chaque demi-bras 23 est encore prévue une noix de vissage 32 dont l'axe est horizontal en position déployée du mandrin-parapluie. Le dispositif 11 s'utilise de la manière suivante. Le mandrin-parapluie étant dans sa position repliée de la Figure 2, l'embout 17 est saisi par des mors prévus sur le groupe de commande 13. Dans cette position, le plus grand diamètre de l'ensemble est celui du nez 16, de sorte que le dispositif peut être introduit coaxialement à travers l'ouverture 10, dont le diamètre est indiqué sur la Figure 2. On introduit ensuite le mandrin-parapluie dans la tubulure 6, et, par rotation de la vis 15, on déploie les bras 20, jusqu'à venue des becs 28 en prise sur la surface conjuguée qui délimite intérieurement l'anneau 12 du côté de la boite à eau. Les mors du groupe de commande 13 relâchent alors l'embout 17, et le robot manipulateur est extrait du générateur de vapeur. L'opération suivante consiste à introduire un premier secteur 34 de contre-anneau, s'étendant sur 90 , notamment au moyen du robot manipulateur, et à le prépositionner sur l'anneau 12, d'un longeron 27 au suivant. Ce prépositionnement s'effectue par coopération des extrémités du secteur 34 avec les deux becs 28 correspondants. Les deux vérins 26 associés à ce secteur 34 sont ensuite actionnés pour mettre leurs deux biellettes 24 en extension radiale et maintenir le secteur 34, et les tiges 29 sont mises en extension pour parfaire le centrage de ce secteur au moyen des palettes 31. On procède de même pour mettre en place les trois autres secteurs 34. Puis le robot manipulateur ou l'opérateur vient visser une plate-forme 35 sur les quatre noix 32, puis il positionne l'un après l'autre quatre secteurs 36 formant ensemble un écran obturateur. Comme on le voit sur les Figures 3 et 4, chaque secteur 36 s'étend sur 90" et est décalé angulairement de 45" par rapport aux secteurs 34. Chaque secteur 36 comporte une zone centrale plane 37 qui prend appui sur la plate-forme 35 et qui présente une échancrure centrale en quart de cercle épousant l'embout 17, une zone intermédiaire 38 tronconique inclinée vers l'avant, et une zone périphérique cylindrique 39 qui prend appui extérieurement sur la surface cylindrique intérieure du contre-anneau 34. Lorsque ces opérations sont terminées, le vissage du contre-anneau 34 sur l'anneau 12 peut s'effectuer, puis on effectue le démontage de l'écran 36, de la plate-forme 35 et du mandrin-parapluie par une succession de manoeuvres inverses de celles décrites ci-dessus. Le contre-anneau est alors prêt à recevoir la tape d'obturation. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de positionnement d'un contre-anneau (34) autour d'une ouverture (12) d'une enceinte telle que la. boite à eau d'un générateur de vapeur de réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend - un mandrin-parapluie (14) à bras déployables (20), adapté pour venir en appui contre la périphérie intérieurs de l'ouverture (12) en position déployée; et - un groupe (13) de commande motorisée du mandrin-parapluie, adapté pour être relié à un robotmanipulateur (R) et pour venir en prise amovible avec un embout de commande (17) du mandrin-parapluie. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bras (20) du mandrinparapluie (14) comporte un bec (39) de précentrage du contre-anneau (34). 3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque bras (20) du mandrinparapluie (14) comporte une biellette mobile (24) de maintien du contre-anneau (34). 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque bras (20) du mandrin-parapluie (14) comporte un poussoir (31) de centrage du contre-anneau (34). 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran (36) d'obturation de l'ouverture, et des moyens (32, 35) de retenue de cet écran sur le mandrin-parapluie. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue (32, 35) comprennent une plate-forme d'appui (35) et des organes (32) de vissage de cette plate-forme prévus sur les bras (20) du mandrin-parapluie (14).