Brevet FR2683666A1 — publié le 19930514

PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UN ASSEMBLAGE DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE ET APPAREIL A CET EFFET La présente invention se rapporte à un procédé d'assemblage et à un appareil d'assemblage pour un assemblage de combustible nucléaire qui est utilisé dans des réacteurs nucléaires tels que le réacteur à eau pressurisée. Un assemblage de combustible nucléaire conventionnel existant est illustré sur la figure 6. Sur la figure 6, les références 1 et 2 désignent respectivement une extrémité supérieure et une extrémité inférieure qui sont positionnées à l'écart l'une de l'autre dans une direction verticale et disposées de façon à être l'une face à l'autre. Plusieurs tubes de guidage de barre de commande 3 s'étendent entre et sont fixés de façon sûre aux extrémités supérieure et inférieure 1 et 2 Plusieurs grilles de support 4 sont fixées aux parties intermédiaires des tubes de guidage de barre de commande 3 respectifs de telle sorte qu'elles sont positionnées verticalement à l'écart l'une de l'autre. Comme cela est illustré sur les figures 7 à 9, la grille de support précédente 4 est formée de telle sorte que plusieurs bandes 7 sont assemblées perpendiculairement l'une à l'autre en une grille par engagement mutuel de fentes 8 qui sont formées et espacées de manière égale dans une direction longitudinale dans la bande, et plusieurs cellules de grille 5 sont par conséquent formées dans chaque grille Une paire de bossages 9 et de ressorts 10 qui sont disposés de façon à être l'un en face de l'autre est prévue sur les parois des cellules de grille 5 prescrites de façon à supporter une barre de combustible 6 La barre de combustible 6 insérée dans la cellule de grille 5 est maintenue dans la grille en étant pressée contre les bossages 9 par les ressorts 10. Selon le procédé conventionnel d'insertion la barre de combustible 6 dans la cellule de grille 5 dans l'assemblage de combustible mentionné ci-dessus, plusieurs grilles de support 4 (normalement huit grilles de support) dont les cellules de grille 5 sont orientées dans une direction horizontale sont disposées en ligne dans une direction horizontale de telle sorte qu'elles sont disposées à l'écart l'une de l'autre de l'espacement égal prédéterminé; des éléments de clavette sont insérés dans la grille de support 4 de façon à écarter les ressorts 10 des bossages 9; et plusieurs barres de combustible 6 sont alors insérées horizontalement dans les cellules de grille 5, assemblant ainsi l'assemblage de combustible. La barre de combustible généralement utilisée comporte un tube à revêtement en alliage de zirconium ayant une forme cylindrique de 4 m de long ou moins et un diamètre extérieur d'approximativement 10 mm Pour cette raison, l'extrémité de la barre de combustible 6 descend légèrement sous son propre poids de sorte qu'elle peut interférer avec la grille de support 4, ou bien que des rayures peuvent être formées sur la surface de la barre de combustible 6 du fait que la surface inférieure de la barre de combustible 6 vient en contact avec la grille de support 4 lors de l'insertion de la barre de combustible 6 dans la cellule de grille 5 horizontalement selon le procédé précédent Ceci est indésirable pour la fabrication d'un assemblage de combustible de grande qualité et de fiabilité élevée. C'est par conséquent le but de la présente invention que de procurer un procédé d'assemblage et un appareil d'assemblage pour un assemblage de combustible nucléaire dans lequel les barres de combustible peuvent être insérées dans les cellules de grille de la grille de support sans former de rayure sur la barre de combustible. Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un procédé d'assemblage d'un assemblage de combustible nucléaire, dans lequel plusieurs barres de combustible sont insérées dans des cellules de grille respectives de plusieurs grilles de support qui sont disposées de manière espacée linéairement l'une de l'autre, le procédé comportant les étapes consistant à: disposer à l'avance les grilles de support à proximité l'une de l'autre; transférer les barres de combustible d'un magasin de combustible dans les grilles de support en insérant les barres de combustible de manière successive de la grille de support disposée sur un côté jusqu'à la grille de support disposée de l'autre côté; et tirer les barres de combustible hors du magasin de combustible tout en séparant et disposant les grilles de support dans des positions prédéterminées. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un appareil d'assemblage pour un assemblage de combustible nucléaire, dans lequel plusieurs grilles de support sont disposées de manière linéaire et à proximité l'une de l'autre, et plusieurs barres de combustible sont insérées de manière successive dans des cellules de grille respectives de chacune des grilles de support dans une direction de la grille de support disposée sur un côté jusqu'à la grille de support disposée de l'autre côté, l'appareil comportant: un mécanisme de maintien destiné à maintenir les barres de combustible insérées à travers les cellules de grille des grilles de support de façon immobile par rapport aux grilles disposées de l'autre côté; un mécanisme de transfert destiné à déplacer les grilles de support et le mécanisme de maintien afin d'augmenter l'espacement entre les grilles de support adjacentes; et un mécanisme de positionnement destiné à placer les grilles de support dans des positions prédéterminées. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la présente invention en se référant aux dessins annexés. Sur les dessins: La figure 1 est une vue en perspective illustrant la construction de l'appareil d'assemblage pour l'assemblage de combustible selon une forme de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective illustrant des parties essentielles du mécanisme de transfert utilisé dans la forme de réalisation; La figure 3 est une vue en perspective illustrant une autre partie du mécanisme de transfert; La figure 4 est une vue de face illustrant les parties principales du mécanisme de positionnement utilisé dans la forme de réalisation; 2683666 La figure 5 est une vue en perspective illustrant l'appareil d'assemblage de l'assemblage de combustible dans l'état de fonctionnement; La figure 6 est une vue de côté d'un assemblage de combustible conventionnel; La figure 7 est une vue de face d'une bande qui est utilisée pour construire la grille de support de l'assemblage de combustible; La figure 8 est une vue de dessus représentant les cellules de grille de la grille de support dans laquelle sont insérées les barres de combustible; et La figure 9 est une vue agrandie d'une cellule de grille de la grille de support représentée sur la figure 8. (A) Construction de l'appareil d'assemblage La construction de l'appareil d'assemblage selon une forme de réalisation de la présente invention va être présentée en se référant aux figures 1 à 5 Les mêmes parties que dans l'assemblage de combustible nucléaire décrit ci-dessus sont désignées par les mêmes références numériques et une description détaillée de celle-ci est omise. L'appareil d'assemblage selon la présente forme de réalisation comporte: un magasin de combustible parallélépipède rectangle 20 qui stocke plusieurs barres de combustible 6 parallèles; deux bases 30 qui supportent le magasin de combustible 20 par le fond de celui-ci; un mécanisme de poussée 40 disposé sur un côté (côté gauche de la figure 1) des barres de combustible 6 stockées dans le magasin de combustible 20 et qui pousse ces barres de combustible en direction de l'autre côté (le côté droit de la figure 1); neuf éléments de support 50, disposés linéairement de l'autre côté du magasin de combustible , qui maintiennent la grille de support 4 d'une manière librement détachable; un mécanisme de maintien fixé sur l'autre surface (la surface sur le côté droit sur la figure 1) de l'élément de support 50 disposé à l'autre extrémité, qui fixe les barres de combustible 6 sur l'élément de support 50, maintenant ainsi les barres de combustible 6 immobiles par rapport à la grille de support 4 disposée sur l'autre côté; un mécanisme de transfert 70 disposé au niveau de la surface inférieure des éléments de support 50, qui peut déplacer les éléments de support 50 et le mécanisme de maintien 60 en avant et en arrière dans la direction horizontale (de gauche à droite et vice-versa sur la figure 1); et un mécanisme de positionnement 80 destiné à positionner chacune des grilles de support 4, ayant des saillies formées au niveau de la surface supérieure du mécanisme de transfert 70 opposée à la surface inférieure des éléments de support 50 (voir la figure 4). Le magasin de combustible 20 précédent a une longueur qui est inférieure aux longueurs des barres de combustible 6, de sorte qu'une extrémité de chaque barre de combustible 6 dépasse au delà du magasin de combustible 20. Le mécanisme de poussée 40 comporte un support 41 qui possède une surface supérieure 41 a définissant une surface inclinée parallèle à la surface latérale du magasin de combustible 20; quatre plaques de poussée 42 de forme générale rectangulaire disposées sur la surface inclinée de façon à faire face à une extrémité des barres de combustible 6; et un mécanisme d'entraînement (non représenté) qui déplace de manière indépendante les plaques de poussée 42 en avant et en arrière dans la direction axiale des barres de combustible 6. Des deux côtés des éléments de support 50 sont formées des brides 51 pourvues chacune d'un trou débouchant avec lequel est engagée une tige de vérin d'un vérin pneumatique 83 (décrit en détail par la suite). Le mécanisme de maintien 60 comporte un corps d'aspiration 61 de forme générale carrée qui possède plusieurs renfoncements 6 la avec des ouvertures d'aspiration formées dans une surface de telle sorte que les autres extrémités des barres de combustible 6 sont engagées avec ces renfoncements 61 a, et est fixé de façon librement détachable sur la surface de l'élément de support 50 de l'autre côté, et un dispositif à dépression 61 b telle qu'une pompe à vide qui est prévue sur le corps d'aspiration 61 afin de réduire la pression intérieure du corps d'aspiration 61 jusqu'à une valeur négative de sorte que les barres de combustible 6 engagées avec les renfoncements 61 a sont fixées au corps d'aspiration 61. Le mécanisme de transfert 70 comporte une base 71 en forme de plaque allongée disposée sous les éléments de support 50 de façon à s'étendre le long des barres de combustible 6; un arbre 72 qui est monté de façon rotative au niveau de la partie centrale de la surface supérieure de la base 71 dans la direction longitudinale de celle-ci; des rails 73, fixés de manière respective aux deux côtés de cet arbre 72, destinés à supporter les éléments de support 50; un moteur 74, fixé sur la surface inférieure de la base 71 sur un côté, destiné à entraîner en rotation l'arbre 72 au moyen de pignons 74 a et 72 a; des paliers supérieurs , chacun étant fixé à la surface inférieure de chaque élément de support 50 et réalisé avec une rainure semi- circulaire 75 a destinée à recevoir la partie supérieure de l'arbre 72 comme cela est illustré sur la figure 2; des paliers inférieurs 76, chacun étant fixé à chaque palier supérieur 75 par un boulon et réalisé avec une autre rainure semi-circulaire 76 a destinée à recevoir la partie inférieure de l'arbre 72; et un total de six rouleaux cylindriques 77 disposés de façon librement rotative dans l'espace intérieur formé par les rainures a et 76 a Comme cela est mieux représenté sur la figure 3, deux jeux de trois rouleaux cylindriques 77 sont disposés de telle sorte que chaque jeu est espacé axialement de l'arbre 72 et que trois rouleaux dans chaque jeu sont disposés de manière respective dans trois parties espacées circonférentiellement de manière égale sur la périphérie extérieure de l'arbre 72. L'illustration de la base 71 est omise sur la figure 2 par souci de simplicité. Comme cela est illustré sur la figure 3, les rouleaux 77 mentionnés cidessus sont disposés de telle sorte qu'un axe de chaque rouleau 77 est incliné par rapport à l'axe de l'arbre 72 En faisant tourner les rouleaux 77 au moyen de l'arbre 72, il est possible de produire une composante de force dans la direction axiale de l'arbre 72, grâce à quoi la force de poussée des éléments de support 50 peut être produite. Comme cela est illustré sur la figure 4, le mécanisme de positionnement 80 précédent comporte une saillie en forme de plaque 81 s'étendant depuis la surface inférieure de chaque élément de support 50; des éléments de montage 82 disposés sur la surface supérieure de la base 71, dans le sens de la largeur, dans des positions destinées à permettre l'arrêt de l'élément de support 50 de façon à correspondre aux saillies 81; un vérin pneumatique 83, fixé sur la surface inférieure de la base 71 au niveau de la zone latérale des éléments de montage 82, afin d'engager une tige de vérin dans un trou débouchant 52 disposé dans une position appropriée sur l'élément de support 50 en passant à travers le trou débouchant 52 de l'élément de support 50 Les saillies 81 formées sur les éléments de support 50 sont disposées dans des positions différentes décalées transversalement l'une par rapport à l'autre Par conséquent, lors du déplacement de l'élément de support 50 dans la direction axiale de l'arbre 72, chaque saillie 81 passe à travers certains éléments de montage 82 mais vient en contact avec son élément de montage correspondant uniquement de sorte que le déplacement de l'élément de support 50 est arrêté Il est ainsi possible de positionner chacun des éléments de support 50 dans la position souhaitée, de sorte que l'opération de positionnement peut être réalisée de façon à positionner les éléments de support dans des positions appropriées. (B) Procédé d'assemblage Une description se rapportant au procédé d'assemblage de l'assemblage de combustible en utilisant l'appareil d'assemblage de la configuration précédente va ensuite être faite. Dans l'état initial, les éléments de support et les grilles de support 4 sont tout d'abord disposés à proximité les uns des autres comme cela est représenté sur la figure 1. Ensuite, en déplaçant de manière séquentielle les plaques de poussée 42 prévus dans le mécanisme de poussée 40 dans l'autre direction, les barres de combustible 6 sont poussées et insérées de manière séquentielle dans les cellules de grille 5 des grilles de support 4 Cette opération d'insertion est terminée lorsque les autres extrémités des barres de combustible 6 sont amenées en engagement avec les renfoncements 61 a du corps d'aspiration 61 du mécanisme de maintien 60 qui est monté sur l'élément de support 50 de l'autre côté. Dans le procédé d'assemblage conventionnel de l'assemblage de combustible, lors de l'insertion de la barre de combustible 6 dans la grille de support 4, la partie terminale de la barre de combustible 6 s'affaisse sous son propre poids de sorte que sa surface inférieure vient en contact avec la grille de support 4, entraînant comme inconvénient que les rayures peuvent être formées sur la surface de la barre de combustible 6 Au contraire, selon le présent procédé, la barre de combustible 6 est insérée dans la grille de support 4 dans une condition o elles se trouvent à proximité l'une de l'autre, ce qui réduit la distance d'affaissement de la barre de combustible 6. Il est ainsi possible de réduire les rayures formées sur la surface de la barre de combustible 6 En d'autres termes, le présent procédé est avantageux dans la mesure o la qualité de l'assemblage de combustible est amélioré. Selon le présent appareil d'assemblage utilisant les plaques de poussée 42 grâce auxquelles les barres de combustible 6 sont insérées dans la grille de support 4, il est possible d'insérer de manière simultanée toutes les barres de combustible 6 dans les grilles de support 4 en entraînant simultanément toutes les plaques de poussée 42, de sorte que l'opération d'insertion des barres de combustible peut être réalisée efficacement. Ensuite, en actionnant le dispositif à dépression prévu avec le mécanisme de maintien 60, la pression intérieure du corps d'aspiration 61 est réduite à une valeur négative de façon à fixer les il barres de combustible 6 sur les renfoncements 61 a Les barres de combustible 6 peuvent ainsi être maintenues immobiles par rapport à la grille de support 4 sur l'autre côté au moyen du corps d'aspiration 61 fixé avec l'élément de support 50. Ensuite, en entraînant le moteur 74 du mécanisme de transfert 70, l'arbre 72 est entraîné en rotation au moyen des pignons 72 a, 74 a et les rouleaux 77 sont par conséquent entraînés en rotation Cette rotation des rouleaux 77 produit la force de poussée qui est transmise aux éléments de support 50 au moyen des paliers 75, 76 dans la direction axiale de l'arbre 72, de sorte que chacun des éléments de support 50 peut être déplacé dans la direction de l'autre côté En déplaçant l'élément de support 50 le plus à droite, les barres de combustible 6 fixées avec cet élément de support 50 peuvent être déplacées dans la direction de l'autre côté Les barres de combustible 6 peuvent ainsi être tirés hors du magasin de combustible 20. Du fait que le présent appareil d'assemblage prévoit le mécanisme de positionnement 80 dans lequel la saillie 81 est formée sous chaque élément de support et que l'élément de montage 82 est formé sur la surface supérieure de la base 71, la saillie 81 vient en contact avec son élément de montage 82 correspondant pendant le déplacement des éléments de support 50 de sorte que chacun des éléments de support 50 peut être arrêté et positionné dans la position souhaitée Les éléments de support 50 peuvent par conséquent être disposés à l'écart l'un de l'autre et les grilles de support 4 peuvent être positionnés ensuite dans les positions souhaitées respectives tout en procurant les distances souhaitées entre elles, et il est ainsi possible de fabriquer l'assemblage de combustible prédéterminé (voir la figure 5) Incidemment, dans l'état o la saillie 81 de l'élément de support 50 se loge dans l'élément de montage 82, les rouleaux 77 glissent sur la surface de l'arbre 72 dans la direction périphérique et sont tous déplacés l'un par rapport à l'autre Par conséquent, après arrêt du déplacement de l'élément de support 50, il est possible de poursuivre la rotation de l'arbre 72, rendant ainsi possible le déplacement des autres éléments de support 50 et le positionnement de ceux-ci dans leurs positions prédéterminées. Comme cela a été décrit ci-dessus, après avoir disposé tous les éléments de support 50 dans leurs positions prédéterminées, le moteur 74 est arrêté et les vérins pneumatiques 83 du mécanisme de positionnement 80 sont alors entraînés de telle sorte que les barres sont engagées avec les trous débouchants 52 formés au niveau des brides 51 des éléments de support 50 afin de fixer les éléments de support 50 sur la base 71. Le fonctionnement du dispositif à dépression prévu dans le mécanisme de maintien 60 est ensuite arrêté de façon à enlever le corps d'aspiration 61 de l'élément de support 50 disposé de l'autre côté. Ensuite, comme dans le procédé conventionnel, les grilles de support 4 et les barres de combustible 6 sont enlevées sous forme d'une unité des éléments de support 50 de telle sorte qu'elles peuvent être transportées et traitées dans le processus suivant. Ensuite, lors de l'assemblage d'un autre assemblage de combustible, les grilles de support 4 sont montées sur chaque élément de support 50, les tiges des vérins pneumatiques 83 sont tirées hors des trous débouchants 52 des éléments de support 50; et le moteur 74 est alors entraîné en rotation dans le sens inverse de façon à déplacer les éléments de support 50 à nouveau à proximité l'un de l'autre De plus, les plaques de poussée 42 du mécanisme de poussée 40 sont ramenées dans leurs positions initiales Un autre magasin de combustible 20 stockant les barres de combustible 6 est alors placé sur les parties supérieures des bases 30 Les opérations précédentes sont ensuite répétées. Certains appareils d'assemblage conventionnels prévoient un gabarit (par exemple une tige de traction) qui maintient l'extrémité de la barre de combustible 6 et tire la barre de combustible 6 dans la grille de support 4 de façon à insérer la barre de combustible 6 dans la grille de support 4 Dans ce cas, une partie épaulée est formée au niveau de la partie d'extrémité de la barre de combustible 6 afin de maintenir de façon fixe la barre de combustible 6 grâce à ce gabarit Au contraire, le présent appareil d'assemblage prévoit un mécanisme de maintien actionné par dépression 60 grâce auquel la partie d'extrémité de la barre de combustible 6 est fixée de façon sûre, permettant aux barres de combustible 6 d'être insérées dans la grille de support 4 Il n'est ainsi pas nécessaire de prévoir de partie épaulée spéciale au niveau de la partie d'extrémité de la barre de combustible 6, simplifiant ainsi le processus de fabrication des parties destinées à constituer la barre de combustible. Enfin, cette invention peut être mise en oeuvre de différentes autres manières sans sortir de la portée de celle-ci telle que décrite ci- dessus La forme de réalisation préférée décrite ici est par conséquent purement illustrative et non restrictive. REVENDICATIONS 1 Procédé d'assemblage d'un assemblage de combustible nucléaire, dans lequel plusieurs barres de combustible ( 6) sont insérées dans des cellules de grille ( 5) respectives de plusieurs grilles de support ( 4) qui sont disposées de manière espacée linéairement l'une de l'autre, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: disposer à l'avance lesdites grilles de support ( 4) à proximité l'une de l'autre; transférer les barres de combustible ( 6) d'un magasin de combustible ( 20) dans lesdites grilles de support ( 4) en insérant lesdites barres de combustible ( 6) de manière successive de la grille de support ( 4) disposée sur un côté jusqu'à la grille de support ( 4) disposée de l'autre côté; et tirer lesdites barres de combustible ( 6) hors dudit magasin de combustible ( 20) tout en séparant et disposant lesdites grilles de support ( 4) dans des positions prédéterminées. 2 Appareil d'assemblage pour un assemblage de combustible nucléaire, dans lequel plusieurs grilles de support ( 4) sont disposées de manière linéaire et à proximité l'une de l'autre, et plusieurs barres de combustible ( 6) sont insérées de manière successive dans des cellules de grille ( 5) respectives de chacune desdites grilles de support ( 4) de la grille de support ( 4) disposée sur un côté jusqu'à la grille de support ( 4) disposée de l'autre côté, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte: un mécanisme de maintien ( 60) destiné à maintenir lesdites barres de combustible ( 6) insérées à travers les cellules de grille ( 5) desdites grilles de support ( 4) de façon immobile par rapport aux dites grilles de support ( 4) disposées de l'autre côté; un mécanisme de transfert ( 70) destiné à déplacer lesdites grilles de support ( 4) et ledit mécanisme de maintien ( 60) afin d'augmenter l'espacement entre les grilles de support ( 4) adjacentes; et un mécanisme de positionnement ( 80) destiné à placer lesdites grilles de support ( 4) dans des positions prédéterminées. 3 Appareil d'assemblage pour un assemblage de combustible nucléaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mécanisme de maintien ( 60) comprend un corps d'aspiration ( 61) ayant plusieurs renfoncements ( 61 a) formés dans une surface de celui- ci, et un dispositif à dépression ( 61 b) relié audit corps d'aspiration ( 61) afin de réduire la pression intérieure dudit corps d'aspiration ( 61) de sorte qu'une partie terminale de chacune desdites barres de combustible ( 6) est fixée par aspiration dans un renfoncement respectif desdits renfoncements ( 61 a). 4 Appareil d'assemblage pour un assemblage de combustible nucléaire selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme de poussée ( 40) ayant plusieurs plaques de poussée ( 42) disposées de façon adjacente à une extrémité de ladite barre de combustible ( 6), chacune desdites plaques de poussée ( 42) étant mobile en direction desdites grilles de support ( 4) de telle sorte que lesdites barres de combustible ( 6) sont poussées dudit magasin de combustible ( 20) dans lesdites grilles de support ( 4).