Brevet FR2675616A1 — publié le 19921023

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE LA COUPE D'UN FIL ESPACEUR DES AIGUILLES DE COMBUSTIBLES NUCLEAIRES DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le retraitement des combustibles irradiés et en particulier le retraitement des aiguilles utilisées dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides. ART ANTERIEUR Dans le cadre du retraitement de combustibles irradiés et provenant de réacteurs nucléaires à neutrons rapides, il s'avère nécessaire d'enlever le fil espaceur qui est enroulé en hélice autour de chacune des aiguilles de combustibles, avant de cisailler chacune d'elles L'opération est réalisée par une machine automatique, dans un temps réduit. Il s'avère nécessaire de surveiller cette opération pour ne pas perturber le cycle de traitement de ces combustibles nucléaires. On connaît déjà un dispositif de détection de la coupe qui utilise deux pièces en forme de moustache se refermant sur l'aiguille de combustible en aval d'un dispositif de coupe par décharges électriques, appelé "cassette multi-électrodes". Ce type de fonctionnement permet d'établir le contact avec le fil espaceur Le fonctionnement en est le suivant Si une charge électrique est détectée dans les pièces en moustache, ceci induit que le tronçon de fil espaceur n'a pas été coupé, car il a continuité entre le fil non coupé et la moustache qui elle est isolée électriquement Ce dispositif est composé d'un électro-aimant et de biellettes L'ensemble est constitué d'une vingtaine de pièces La fiabilité de ce dispositif n'est pas très bonne En effet, la fonction de détection du fil coupé met en oeuvre trop de pièces en mouvement, celles-ci étant sollicitées dix fois par cycle de traitement d'une aiguille de combustible Un phénomène d'usure apparait donc inévitablement, car tout lubrifiant mécanique est prbscrit par le milieu dans lequel évolue le dispositif. Des inconvénients et des problèmes techniques s'ensuivent; en voici les principaux: blocage du piston de ce dispositif; rupture des bras flexibles (moustaches); mauvaise détection du fil. Bien entendu, ce défaut implique d'importantes interventions au télémanipulateur et implique surtout l'intervention d'un personnel dans les couloirs o l'accès oblige une tenue spéciale et un masque. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant un autre type de détection de la coupe du fil espaceur pour les aiguilles de combustible nuéclaire. RESUME DE L'INVENTION Un premier objet principal de l'invention est un procédé de contrôle de la coupe d'un fil espaceur des aiguilles de combustible nucléaire, ce fil étant porté avant la coupe à un potentiel différent de celui d'une pièce de référence. Selon l'invention, le procédé consiste à mesurer la différence de potentiel entre le fil et la pièce de référence afin de détecter une absence de coupure du fil lorsque la différence de potentiel entre le fil et cette pièce persiste. Le procédé est particulièrement bien adapté lorsque la coupe du fil a été effectuée au moyen d'une cassette multi-éLectrode En effet, des charges électriques sont ainsi mises en jeu dans le fil espaceur à l'aide d'un tel moyen de coupe. IL s'avère très avantageux que le contrôle soit interrompu Lorsque la coupe a lieu, dans le but d'éviter des déperditions par effet Joule dans la machine et d'éviter l'échauffement excessif de pièces. Un deuxième objet principal de l'invention est un dispositif de contrôLe de la coupe d'un fil espaceur des aiguilles de combustible nucléaire, ce fil espaceur étant porté à une tension électrique différente de celle d'une pièce de référence de la machine. Selon l'invention, le dispositif comprend: une pièce de contact destinée à être en contact avec le fil espaceur; des moyens de mesure de la différence de potentiel entre la pièce de contact et la pièce de référence. De préférence, la pièce de contact est une pièce conique creuse, appelée cône de contact, qui est placée coaxialement autour de l'aiguille se déplaçant le long d'un axe de déplacement, en aval du dispositif de coupe et sur la surface externe de laquelle le fil espaceur vient frotter Dans le cas o l'ensemble tourne lors de la coupe du fil espaceur, le dispositif selon l'invention comprend: des pinces de préhension de l'aiguille, coaxiales et solidaires en rotation avec le cône de contact; des moyens d'entraînement en rotation du cône de contact pour maintenir le contact du fil espaceur sur le cône à un endroit quelconque; une piste coaxiale et solidaire mécaniquement et électriquement du cône de contact; un balai collecteur fixe, relié aux moyens de mesure et frottant sur la piste. Ce type de dispositif se complète avantageusement d'un électro-aimant placé à l'intérieur du corps, coaxialement et autour de l'axe de déplacement de l'aiguille pour commander L'ouverture et la fermeture des pinces, lors de la manipulation de l'aiguille. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante de l'invention, qui est annexée de deux figures représentant respectivement: figure 1, schématiquement, l'implantation du contrôLe de la coupe du fil espaceur selon l'invention dans le traitement des combustibles irradiés; figure 2, le dispositif de contrôLe de la coupe du fil espaceur selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION La figure 1 représente donc un maillon de la chaîne de traitement des aiguilles de combustible irradié On a représenté horizontalement une de ces aiguilles 20 entourée de son fil espaceur 1 Cet ensemble subit, par un déplacement le long d'un axe horizontal 4, une série d'opérations grâce à une installation de plusieurs dispositifs fixés sur un banc 30. Tout d'abord, l'ensemble de l'aiguille et de son fil espaceur 1 est entraîné en rotation par des moyens quelconques d'entrainement symbolisés par des roues d'entrainemenent, repérées 13 La première opération principale du traitement consiste à couper le fil espaceur 1 Un dispositif de coupe du fil 24 est donc installé sur la trajectoire de l'aiguille 20 pour couper le fil espaceur I encore attaché à cette dernière. Un réceptacle 26 est de préférence placé en-dessous du dispositif de coupe 24 du fil espaceur 1. On précise que le système de contrôle de la coupe du fil espaceur selon l'invention n'est applicable que dans le cas o il existe une différence de potentiel entre le fil espaceur 1 et une pièce de référence de la machine, par exemple le banc 30. C'est en particulier le cas lorsque le dispositif de coupe 24 du fil espaceur 1 est un système du type "cassette à électrodes", c'est-à-dire agissant par arcs électriques. Le dispositif de contrôle selon l'invention est donc placé en aval du dispositif de coupe 24. Il a été symbolisé par une pièce de contact 10 placée autour de l'aiguille 20 et autour de l'axe longitudinal 4, par des moyens d'entraînement en rotation 28 de cette pièce de contact et par des moyens de contrôle 22 des opérations de contrôle Cette pièce de contact 10 est de préférence de forme conique, car sa fonction initiale est d'écarter le fil espaceur 1 de l'aiguille Elle est d'ailleurs également appelée cône de contact Elle est de toute manière placée coaxialement à l'axe principal 4 et à l'aiguille de combustible 20. Une fois la coupe du fil espaceur 1 effectuée, l'aiguille 20 étant alors débarrassée de ce dernier peut être coupée en tronçons pour être soumise à des opérations ultérieures de traitement du combustible irradié, notamment des dissolutions. Le dispositif selon l'invention a été représenté en deux parties sur la figure 2 pour des raisons de mise en page, on comprend bien entendu que les deux parties inférieure et supérieure de cette figure 2 sont en réalité l'une à côté de l'autre. On retrouve sur cette figure 2, les éléments principaux de la figure 1, c'est- à-dire l'aiguille , le fil espaceur 1, le dispositif de contact 10 et les moyens de commande 22 On a également représenté en traits mixtes, le dispositif de coupe 24 de la figure 1 par deux électrodes 25. Compte tenu que le fil espaceur 1 est porté à un potentiel de coupe VC déterminé, de préférence au moyen des électrodes de coupe 25, le concept du procédé de contrôle selon l'invention consiste à détecter la présence d'une différence de potentiel entre ce fil espaceur 1 et un potentiel de référence V déterminé En effet, le dispositif de coupe, de par son fonctionnement, porte le fil espaceur 1 et la barre de combustible 20 à un potentiel de coupe VC déterminé De plus, il est très utile d'employer un dispositif de contact 10 qui écarte le fil espaceur de l'aiguille 20 En effet, Le concept de l'invention est basé sur le fait, qu'une fois coupé, le tronçon de fil espaceur I n'est plus maintenu au potentiel de coupe VC comme le reste du fil espaceur I et l'aiguille de combustible 20 Le tronçon de fil espaceur 1 coupé étant toujours au contact de la pièce de contact 10, il est alors immédiatement porté au potentiel de référence V de cette pièce de contact 10. En conséquence, l'opération principale du procédé selon l'invention consiste à mesurer en permanence le potentiel de la pièce de contact 10 et de le comparer au potentiel de référence déterminé. De cette manière, si le fil espaceur 1 est coupé, le potentiel de cette pièce de contact 10 restera le même On peut en l'occurrence le choisir égal à un potentiel de référence V déterminé Le potentiel de référence V peut être fourni par n'importe quelle pièce et peut être en particulier celle du bâti 36 du dispositif selon l'invention Par contre, si le fil espaceur 1 n'a pas été coupé, la pièce de contact 10 sera portée au potentiel de coupe VC En comparant en permanence le potentiel de la pièce de contact avec le potentiel de référence V, il est ainsi facile de déterminer si la coupe du fil espaceur 1 a été effective ou non par présence d'une différence entre le potentiel de la pièce de contact 10 et le potentiel de référence V. Dans le cas o la découpe du fil espaceur 1 est effectuée au moyen d'une cassette à électrodes, et dans le but de ne pas endommager les pièces en contact électrique avec le fil espaceur 1, il est préférable d'interrompre le contact pendant que la coupe du fil espaceur 1 a lieu En effet, dans le cas o le fil espaceur 1 n'est pas coupé, la charge de courant importante délivrée par les électrodes aura tendance à se répartir dans ces pièces de la machine qui sont en contact avec le fil espaceur 1 Ces pièces pourraient donc être endommagées par un échauffement excessif dû à l'effet Joule. A l'origine, la pièce de contact 10 est conique dans le but d'écarter le fil espaceur 1 de l'aiguille de combustible 20 Selon l'invention, elle peut avoir une forme complémentaire assurant un contact permanent avec le fil espaceur 1 Comme le représente la figure 2, cette forme peut consister en une extension radiale de conicité supérieure au cône et constituant une sorte d'ailette suivant le fil espaceur 1, si elle est entraînée en rotation, au cours des déplacements angulaires de ce dernier. En effet, la barre de combustible 20 avance entre deux coupes consécutives et le fil espaceur 1 a une position angulaire qui évolue donc Dans le cas o cette pièce de contact 10 a une excroissance, elle est montée tournante autour de l'axe 4 de la machine, dans le but de suivre la position angulaire du fil espaceur 1 La vitesse de rotation de la pièce de contact 10 doit être supérieure à la vitesse de déplacement de la position angulaire du fil espaceur 1 dans un plan donné, perpendiculaire à l'axe horizontal 4 Le fil espaceur 1 aura donc une position angulaire quelconque vis-à-vis de la pièce de contact 10. Dans la réalisation décrite sur ces figures, le dispositif de contrôle possède des pinces 2 placées juste en amont de la pièce de contact 10 Ces pinces 2 sont solidaires en rotation de cette pièce de contact et servent à tirer l'aiguille de combustible 20, horizontalement le long de l'axe 4, entre deux coupes successives du fil espaceur 1 Leur ouverture et leur fermeture peuvent être commandées par un électro-aimant 26 Le bâti 36 du dispositif selon l'invention est monté mobile en translation le long de l'axe principal 4 pour permettre le déplacement de l'aiguille de combustible 20 au moyen des pinces 2. L'éLectro-aimant 26 peut être monté coaxialement à l'axe principal 4, autour de la trajectoire de l'aiguille de combustible 20 qui passe au milieu du dispositif selon l'invention Au moyen d'une entretoise 28, il peut ainsi commander par une légère translation l'ouverture des pinces 2 grâce à des surfaces légèrement inclinées 29 et correspondantes, usinées à la fois au bout de l'entretoise 28 et à l'intérieur des pinces 2 Un ressort de rappel 30, ayant une extrémité fixe par rapport à l'électro-aimant permet le retrait de cette entretoise 28 et la fermeture des pinces 2: L'entrainement en rotation de la pièce de contact 10 peut être assuré par l'intermédiaire du carter 32 avec lequel la pièce de contact 10 est solidaire au moyen d'une roue dentée 34 montée fixe sur ce corps 32 Cette roue dentée 34 peut être animée par l'intermédiaire d'une roue dentée correspondante non représentée d'un mouvement de rotation fourni par un moteur quelconque Cet ensemble est donc monté tournant par rapport à un bâti 36 du dispositif par l'intermédiaire d'au moins deux paliers à roulement 38. Le potentiel du fil espaceur 1 et donc de la pièce de contact 10 doit être transmis aux moyens de mesure 22 Dans ce but, on utilise un conducteur électrique 9 reliant la pièce de contact avec une piste 8 placée à la périphérie du carter 32 Cette piste 8 est une surface cylindrique coaxiale à l'axe principal horizontal 4 Elle est elle-même conductrice Un balai collecteur est placé en correspondance avec cette piste 8 et frotte sur celle-ci Il est maintenu par un porte-balai 14 sur lequel est connecté un fil de transmission 18 connecté d'autre part aux moyens de mesure 22 Un relais 16 peut éventuellement compléter cette installation. Le potentiel électrique du fil espaceur 1, qui est le potentiel théorique de coupe VC, peut être constamment comparé au potentiel de référence V, de préférence en dehors des moments de coupe. Le déroulement de la détection peut être constitué des opérations successives suivantes: coupe du fil au moyen des électrodes 25; avance d'un pas de l'aiguille 20 au moyen des pinces 2; détection au moyen de la pièce de contact et des pièces de connexion du potentiel du fil espaceur 1; comparaison avec le potentiel de référence V; 1 ) si le fil est coupé; avance d'un pas supplémentaire de l'aiguille de combustible 20; nouvelle coupe du fil espaceur 1. 2 ) si le fil n'est pas coupé, deuxième coupe du fil espaceur 1 au moyen des électrodes 25; deuxième détection du potentiel de coupe VC; nouvelle comparaison avec le potentiel de réfénce V; ainsi de suite AVANTAGES DE L'INVENTION On constate donc que le dispositif de contrôle selon l'invention ne nécessite que très peu d'éléments nouveaux par rapport à l'installation déjà existante, lorsque la coupe est effectuée au moyen d'électrodes En effet, le frottement du fil espaceur I sur une pièce de contact 10 existe déjà. Cette dernière est donc automatiquement au potentiel de coupe VC Les éléments pour transmettre cette tension électrique aux appareils de mesure sont les seuls éléments nouveaux importants dans le dispositif selon l'invention. 1 1 Une simple absence de différence entre Le potentiel de référence V et le potentiel de coupe VC indique que le fil espaceur 1 n'a pas été complètement coupé. Toutes ces opérations de coupe et de contrôle peuvent être associées par l'intermédiaire d'un automate. REVENDICATIONS 1 Procédé de contrôle de la coupe d'un fil espaceur ( 1) d'une aiguille ( 20) de combustible nucléaire, le fil espaceur ( 1) étant porté avant la coupe à un potentiel (VC) différent de celui (V) d'une pièce de référence, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la différence entre le potentiel du fil espadeur ( 1) et celui (V) de la pièce de référence afin de détecter une absence de coupe du fil espaceur ( 1), lorsque cette différence de potentiel est effective. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôle de la coupe du fil espaceur ( 1) est interrompu pendant le moment o a lieu la coupe de ce fil espaceur ( 1). 3 Procédé selon la revendication I ou 2, appliqué à une installation de traitement d'une aiguille de combustible ( 20) dans laquelle la coupe du fil espaceur ( 1) est effectuée au moyen d'une cassette multi-électrodes ( 25). 4 Dispositif de contrôle de la coupe d'un fil espaceur ( 1) d'une aiguille de combustible ( 20), le fil espaceur ( 1) étant porté pendant la coupe à un potentiel de coupe (VC) différent de celui (V) d'une pièce de référence, caractérisé en ce qu'il comprend: une pièce de contact ( 10) destinée à être en contact avec le fil espaceur ( 1); des moyens de mesure ( 22) de la différence entre le potentiel de la pièce de contact ( 10) et celui (V) de la pièce de référence. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce de contact ( 10) est une pièce conique, creuse, en forme de cône, et placée autour de l'aiguille ( 20), se déplaçant le long d'un axe de déplacement ( 4) en aval du dispositif de coupe ( 25) et sur la surface externe de laquelle le fil espaceur ( 1) vient frotter. 6 Dispositif selon la revendication 5, le fil espaceur ( 1) étant enroulé en spirale autour de l'aiguille ( 20), caractérisé en ce qu'il comprend des pinces de préhension ( 2) de l'aiguille de combustible ( 20), solidaires et coaxiales en rotation avec la pièce de contact ( 10); des moyens d'entraînement en rotation ( 34) de la pièce de contact ( 10) pour maintenir le contact du fil espaceur ( 1) sur la pièce de contact ( 10) au même endroit angulaire; une piste de connexion ( 8) coaxiale et solidaire mécaniquement et électriquement avec la pièce de contact ( 10); un balai collecteur ( 12) fixe, relié aux moyens de mesure ( 22) et frottant sur la piste de connexion ( 8). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un électro-aimant ( 26) placé à l'intérieur du carter ( 32), coaxialement et autour de L'axe de déplacement ( 4) des aiguilles ( 20), pour commander l'ouverture et la fermeture des pinces ( 2), lors de la manipulation de l'aiguille de combustible ( 20).