Brevet FR2683081A1 — publié le 19930430

APPAREIL DESTINE A ASSEMBLER UN ASSEMBLAGE DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE La présente invention se rapporte à un appareil destiné à assembler un assemblage de combustible nucléaire pour des réacteurs nucléaires, et en particulier un appareil simple pour le chargement efficace de barres de combustible dans l'assemblage de combustible. Un assemblage de combustible conventionnel tel que celui divulgué par le brevet US 5 068 081 représenté sur la figure 2 est connu. Sur cette figure, les références 1 et 2 se réfèrent à des extrémités supérieures et inférieures respectivement qui sont disposées verticalement et espacées de manière opposées,et plusieurs tubes de guidage de barre de commande fixés rigidement 3 (appelés par la suite tubes de guidage 3) se trouvent entre l'extrémité supérieure 1 et l'extrémité inférieure 2 Plusieurs grilles 4 sont disposées verticalement et espacées l'une de l'autre dans la section médiane des tubes de guidage de barre de commande 3. Les grilles 4 sont, comme cela est représenté sur les figures 3 à 5, constituées par plusieurs bandes 7 réalisées à partir de bandes de métal minces ayant des fentes 8 formées dans la direction longitudinale de celles-ci et par interconnexion des fentes 8 afin de former des treillis La structure formée par les treillis est connue sous le nom de cellules de grille , et un bossage 9 et un ressort 10 sont formés sur chacune des parois opposées des cellules de grille 5. Une barre de combustible 6 insérée dans une cellule de grille 5 est pressée contre le bossage 9 par le ressort , maintenant ainsi fermement entre eux la barre de combustible 6 dans la cellule de grille 5. Un procédé d'insertion d'une barre de combustible 6 dans une cellule de grille 5 est connu par exemple grâce à la publication soumise à l'inspection publique de demande de brevet japonais H 2- 181 699 qui implique l'utilisation d'un dispositif de clavette afin de désactiver le ressort 10, et la saisie de l'extrémité d'une barre de combustible 6 au moyen d'un dispositif de traction qui permet alors à la barre de combustible 6 d'être tirée dans la cellule de grille 5. Ces procédés présentent toutefois des problèmes du fait de la nécessité du dispositif de traction et d'autres dispositifs de commande auxiliaires, et les complexités des dispositifs signifient que les opérations deviennent délicates et longues. La présente invention a été réalisée de façon à résoudre les problèmes mentionnés ci-dessous associés à l'appareil d'assemblage conventionnel, en prévoyant un appareil d'une construction mécanique simple, permettant l'insertion de barres de combustible de manière efficace dans les grilles et sans provoquer de dommages de surface sur les barres de combustible. Un appareil destiné à assembler un assemblage de combustible contenant des barres de combustible s'étendant longitudinalement comporte: (a) un magasin de barres de combustible s'étendant longitudinalement contenant plusieurs barres de combustible; (b) plusieurs vérins de chargement actionnés par pression de fluide prévus sur le magasin de barres de combustible, afin de pousser des barres de combustible spécifiques des barres de combustible dans une direction longitudinale dans les cellules de grille, chacun des vérins de chargement étant disposé coaxialement aux barres correspondantes des barres de combustible contenues dans le magasin de barres de combustible; (c) plusieurs cadres de support de grille espacés et disposés dans la direction longitudinale de l'ensemble de façon à supporter verticalement les barres de combustible qui sont chargées dans les cellules de grille des grilles. Selon la présente invention, il devient possible d'insérer les barres de combustible dans les grilles en plaçant tout d'abord les grilles dans les cadres de support de grille, et en actionnant simplement les vérins de chargement commandés par fluide prévu sur l'appareil d'assemblage de l'invention, il devient possible de pousser les barres de combustible spécifiées du magasin de barres de combustible vers les grilles, et d'insérer les barres de combustible dans les cellules de grille correspondantes L'opération d'assemblage implique par conséquent uniquement l'actionnement des vérins de chargement commandés par pression en association avec un magasin de barres de combustible qui maintient les barres de combustible Par conséquent, la construction de l'appareil d'assemblage est simplifiée de manière significative comparé à l'appareil conventionnel tel que le système à tiges de traction. La procédure opérationnelle est simplifiée de manière correspondante du fait que la nécessité d'opérations complexes telles que la saisie des barres de combustible est éliminée. La figure 1 est une vue en perspective illustrant une première forme de réalisation d'un appareil d'assemblage de la présente invention. La figure 2 est une vue de côté d'un assemblage de combustible conventionnel. La figure 3 est une vue de face d'une bande utilisée pour former les cellules de grille des grilles. La figure 4 est une vue en coupe d'un assemblage de combustible contenant plusieurs barres de combustible et plusieurs tubes de guidage qui maintiennent l'assemblage. La figure 5 est une vue partielle agrandie d'une cellule de grille maintenant fermement une barre de combustible. Une première forme de réalisation va être expliquée en se référant à la figure 1 Dans l'explication suivante, les sections constitutives qui sont communes à l'assemblage de combustible conventionnel portent les mêmes références numériques et leurs explications sont omises Dans les descriptions suivantes, la direction est repérée par rapport à la direction de déplacement des barres de combustible qui se déplacent longitudinalement de la gauche vers le droite des figures Le côté gauche d'une section constitutive est par conséquent appelé le côté d'entrée et le côté droit le côté de sortie. L'appareil d'assemblage comporte: un magasin de barres de combustible 20 de forme tubulaire rectangulaire qui enferme plusieurs vérins de chargement actionnés par air 21 (appelés vérins pneumatiques) d'une longueur plus courte que les barres de combustible 6 et qui sont disposés coaxialement à et en nombre égal aux barres de combustible 6; des barres de combustible 6 qui sont logés dans le magasin 20 coaxialement aux vérins pneumatiques 21 et qui sont poussées par les vérins pneumatiques 21 dans une direction (vers la droite sur la figure 1); plusieurs cadres de support de grille 30 (appelés par la suite support de grille 30) espacés dans la direction des barres de combustible 6 afin de maintenir de façon librement détachable les grilles 4 avec les cellules de grille 5 qui font face à la direction des barres de combustible 6; plusieurs rouleaux de support de barres combustible 40 qui sont disposés du côté d'entrée du support de grille 30 (c'est-à-dire entre un support de grille 30 et le magasin de barres de combustible 20) en procurant en support par le côté inférieur des barres de combustible 6 qui sortent du magasin de barres de combustible 20 et qui entrent dans les cellules de grille 5, afin d'empêcher les barres de combustible 6 de s'affaisser; un gabarit de déformation 50 qui est inséré à l'intérieur de l'espace des tubes de guidage 3, disposé sur les cellules de grille 5, et est utilisé pour déformer le tube de guidage 3; un mécanisme de soulèvement 60 qui non seulement supporte le support de grille 30 mais réalise également la fonction de levage de l'assemblage de combustible dans une position verticale lorsque l'assemblage est terminé; et une butée 70 qui est disposée du côté de sortie (le côté gauche sur la figure 1) du support de grille 30 le plus éloigné du magasin de barres de combustible 20. Un dispositif de commutation d'alimentation en air 22 est disposé sur le côté d'entrée (côté gauche sur la figure 1) du magasin de barres de combustible 20 auquel est fixé une unité d'alimentation en air 23, par l'intermédiaire de tuyaux d'alimentation 23 a et 23 b, afin d'amener de l'air à une pression donnée dans le dispositif de commutation d'alimentation en air 22. Le dispositif de commutation d'alimentation en air 22 est construit de telle sorte que l'alimentation en air provenant de l'unité d'alimentation en air 23 peut être amenée de manière sélective vers des vérins pneumatiques 21 de façon à pousser vers l'extérieur des barres de combustible 6 spécifiées dans le magasin de barres de combustible 20. Les rouleaux de support 40 disposés du côté de sortie du magasin de barres de combustible 20 se composent d'un rouleau fou 41 et d'un rouleau d'entraînement 42 qui est disposé sur la partie supérieure d'une base de support 61 pour le mécanisme de soulèvement 60. Le rouleau fou 41 comporte: un cadre de rouleau fou 41 a qui supporte de façon librement rotative le rouleau fou 41; un support à vis 41 b qui permet un support vertical librement mobile du cadre 41 a; et un vérin de rouleau fou 41 d qui déplace le support à vis 41 b de manière transversale à la direction des barres de combustible 6 par l'intermédiaire d'une plaque de base 41 c. Le rouleau d'entraînement 42 est supporté de façon librement rotative par un bâti de rouleau d'entraînement 42 a qui est disposé sur le côté de la base de support 61 du mécanisme de soulèvement 60 et est entraîné par des moyens externes Le bâti de rouleau d'entraînement 42 a est supporté de façon librement mobile dans le sens vertical par un support à vis 42 b. L'extrémité terminale (extrémité gauche sur la figure 1) de chacun des gabarits de déformation 50 est pourvue d'un dispositif de déformation connu destiné à déformer le tube de guidage 3 Les gabarits sont disposés sur la base de gabarit 51 de façon librement mobile dans la direction des barres de combustible 6 de telle sorte qu'ils peuvent être insérés à l'intérieur des tubes de guidage 3. Le mécanisme de soulèvement 60 comporte: une plaque de support rotative 61 disposée du côté de sortie (droit sur la figure 1) du magasin de barres de combustible 20 et s'étendant dans la direction de la barre de combustible 6; un mécanisme de rotation 62 disposé sous l'extrémité du côté d'entrée de la base rotative 61 afin de faire tourner le mécanisme de soulèvement 60 d'une position horizontale vers une position verticale. Le butée 70 comporte: une plaque de positionnement de forme rectangulaire 71 disposée du côté de sortie du support de grille 30 le plus éloigné du magasin de barres de combustible 20; et un vérin de butée 72 qui déplace transversalement la plaque de positionnement 71. Le fonctionnement de l'appareil d'assemblage de la construction décrite ci-dessus va être présentée ci-après. Une grille 4 est installée dans chacun des supports de grille 30 de telle sorte que les cellules de grille 5 sont dirigés dans la direction des barres de combustible 6 Une clavette est alors insérée dans chacune des cellules de grille 5 de façon à désactiver les ressorts 10 L'extrémité supérieure des rouleaux de support 41 et 42 est ajustée de façon à être environ à la même hauteur que les cellules de grille 5 les plus hautes des grilles 4 au moyen des supports à vis 41 b et 42 b. De l'air à une pression choisie est alors amené dans le dispositif de commutation d'alimentation en air 22 à partir de l'unité d'alimentation en air 23, et la pression d'air est alors appliquée uniquement sur les vérins pneumatiques 21 disposés au niveau le plus élevé du magasin de barres de combustible 20. Avec cette étape, seules les barres de combustible 6 qui sont disposées au niveau le plus élevé dans le magasin de barres de combustible 20 sont avancées en direction de la grille 4. Les barres de combustible 6 avancées sont supportés au niveau de leur surface inférieure par le rouleau fou 41 et sont insérées dans les cellules de grille 5 respectives de la grille 4 Les barres de combustible 6 sont ensuite supportées et entraînées vers l'avant au moyen des rouleaux d'entraînement 42 et entrent dans les cellules de grille 5 de la grille 4 suivante. Selon la forme de réalisation présentée, il est possible d'empêcher l'extrémité des barres de combustible 6 qui sont avancées du magasin de barres de combustible 20 vers les grilles 4 de s'affaisser sous leur propre poids du fait des supports procurés par le rouleau fou 41 ainsi que par les rouleaux d'entraînement 42 Si l'extrémité d'une barre de combustible 6 peut s'affaisser, il existe un risque d'introduction de fines rayures sur la surface de la barre de combustible 6 du fait de l'interférence mécanique de la barre de combustible avec les bandes 7 qui constituent les grilles 4 Un avantage de l'appareil présenté dans la forme de réalisation ci- dessus est qu'une telle situation est empêchée en améliorant ainsi la qualité de l'assemblage de combustible. Les barres de combustible 6 les plus hautes sont ainsi progressivement insérées dans les cellules de grille 5 des différentes grilles 4, et les extrémités des barres de combustible butent contre la plaque de positionnement 71 de la butée 70, positionnant ainsi les barres de combustible 6 les plus hautes dans l'assemblage de combustible. Le dispositif de commutation d'alimentation en air 22 est alors de nouveau actionné et la pression d'air vers les vérins 21 les plus hauts est coupée, et les supports à vis 41 b et 42 b sont ensuite abaissés afin d'aligner la partie supérieure des rouleaux 41 et 42 avec la position inférieure des grilles 4 dans le deuxième niveau le plus élevé des cellules de grille 5 des grilles 4. Ensuite, en actionnant le dispositif de commutation d'alimentation en air 22, la pression d'air est appliqué sur les vérins 21 disposés au deuxième niveau du magasin de barres de combustible 20 En suivant la même procédure que celle présentée pour les barres de combustible 6 les plus élevées, les barres de combustible 6 dans le deuxième niveau sont insérés dans les cellules de grille 5 respectives des grilles 4. En respectant la séquence décrite ci-dessous pour d'autres barres de combustible 6 disposées à d'autres niveaux du magasin de barres de combustible , toutes les barres de combustible sont transférées dans les cellules de grille 5 des grilles 4 à partir du magasin de barres de combustible 20. Selon l'appareil de la forme de réalisation, il est possible d'insérer progressivement toutes les barres de combustible 6 dans les cellules de grille successives 5 en actionnant uniquement le dispositif de commutation d'alimentation en air 22, permettant ainsi de simplifier de manière significative la construction de l'appareil d'assemblage comparé à l'appareil d'assemblage conventionnel ou reposant sur des dispositifs tels que des tiges de traction. De plus, pour l'insertion des barres de combustible 6, il est simplement nécessaire que l'unité d'alimentation en air 23 soit actionnée, sans la nécessité d'opérations additionnelles telles que la saisie de la barre de combustible 6 nécessaires dans les systèmes à tiges de traction. Une fois que les barres de combustible 6 sont insérés dans les grilles 4, les étapes de fonctionnement suivent la procédure conventionnelle, telle que l'enlèvement des clavettes des grilles 4, permettant aux ressorts 10 de venir en contact avec la surface des barres de combustible 6, en fixant ainsi fermement les barres de combustible 6 dans la position relative requise dans les grilles 4. Le magasin de barres de combustible 20 est ensuite enlevé de l'appareil d'assemblage et le nombre requis de tubes de guidage 3 est inséré dans les cellules de grille spécifiques 5 des grilles 4, et les tubes de guidage 3 sont déformés en utilisant le gabarit de déformation 50, fixant ainsi de façon sûre les tubes de guidage 3 sur les grilles 4. Le vérin de rouleau fou 41 d fixé au rouleau fou 41 est ensuite rétracté afin d'enlever le rouleau fou 41 de l'avant des grilles 4, le mécanisme de rotation 62 de la base rotative 61 est actionné de façon à soulever la base rotative 61 avec le bâti de rouleau d'entraînement 42 a et le support à vis 42 b, et l'assemblage de combustible vers une position verticale, et afin d'enlever l'assemblage de il combustible de l'appareil d'assemblage et le transférer vers un autre emplacement spécifié. Dans la forme de réalisation présentée ci- dessus, les vérins pneumatiques sont utilisés en tant qu'exemple de vérins commandés par fluide, mais il est évident que des vérins hydrauliques peuvent tout aussi bien fonctionner. La présente invention n'est pas limitée par la forme de réalisation particulière présentée ci- dessus et inclut d'autres variantes. REVENDICATIONS 1 Appareil destiné à assembler des barres de combustible ( 6) dans un assemblage de combustible contenant plusieurs barres de combustible ( 6) s'étendant longitudinalement fermement maintenues dans des cellules de grille ( 5) de plusieurs grilles ( 4), caractérisé en ce qu'il comporte: (a) un magasin de barres de combustible ( 20) s'étendant longitudinalement contenant plusieurs barres de combustible ( 6); (b) plusieurs vérins de chargement actionnés par pression de fluide ( 21) prévus sur ledit magasin de barres de combustible ( 20), afin de charger des barres de combustible spécifiques ( 6) desdites barres de combustible ( 6) dans lesdites cellules de grille ( 5), chacun desdits vérins de chargement ( 21) étant disposé coaxialement aux barres correspondantes desdites barres de combustible ( 6) contenues dans le magasin de barres de combustible ( 20); (c) plusieurs cadres de support de grille ( 30) espacés et disposés dans la direction longitudinale dudit assemblage de façon à supporter lesdites grilles ( 4) de telle sorte que lesdites cellules de grille ( 5) sont dirigées dans la direction desdites barres de combustible ( 6). 2 Appareil d'assemblage de barres de combustible ( 6) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit vérin de chargement actionné par pression de fluide ( 21) est un vérin de chargement actionné par pression d'air. 3 Appareil d'assemblage de barres de combustible ( 6) selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs rouleaux de support de barres de combustible ( 40) sont disposés entre ledit magasin de barres de combustible ( 20) et lesdits cadres de support de barres de combustible ( 30), et en ce que chacun desdits rouleaux de support de barres de combustible ( 40) procure un support vertical pour lesdites barres de combustible ( 6) par le côté inférieur de celles-ci. 4 Appareil d'assemblage de barres de combustible ( 6) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits rouleaux de support de barres de combustible ( 40) sont librement mobiles dans la direction verticale de façon à permettre un positionnement relatif desdits cadres de support de rouleau ( 30) par rapport aux dites cellules de grille ( 5). Appareil d'assemblage de barres de combustible ( 6) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits cadres de support ( 30) sont disposés sur la surface supérieure d'une base rotative ( 61) s'étendant dans la direction desdites barres de combustible ( 6), et en ce que ladite base rotative ( 61) est pourvue de moyens destinés à soulever ladite base rotative ( 61) d'une position horizontale vers une position verticale. 6 Appareil d'assemblage de barres de combustible ( 6) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un cadre de support ( 30) le plus éloigné dudit magasin de barres de combustible ( 20) est pourvu d'une butée ( 70), sur le côté de sortie dudit cadre de support ( 30), afin d'aligner la position desdites barres de combustible ( 6) en venant contact avec l'extrémité terminale desdites barres de combustible ( 6). 7 Appareil d'assemblage de barres de combustible ( 6) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite butée ( 70) disposée dans la position la plus éloignée dudit magasin de barre de combustible ( 20) est pourvue d'une plaque de positionnement ( 71), sur le côté de sortie d'un cadre de support ( 30) le plus éloigné dudit magasin de barres de combustible ( 20); et d'un vérin de positionnement ( 72) qui ajuste la position de ladite plaque de positionnement ( 71) transversalement à la direction des barres de combustible ( 6).