Brevet FR2694903A1 — publié le 19940225

ENCEINTE DE CONFINEMENT ETANCHE ET SOUPLE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne les manipulations devant être effectuées dans des enceintes étanches de confinement, dans des conditions de pression, d'environnement spéciales et plus particulièrement mettant en jeu de matériaux toxiques, nocifs ou radioactifs. L'enceinte selon l'invention est particulièrement destinée à la manipulation de pastilles de combustible irradiées en vue de l'étude physique du matériau combustible après usage. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Dans le cadre du suivi de procédure concernant le comportement de combustibles nucléaires, on éprouve le besoin de démanteler un assemblage de pastilles de céramique lithiée irradiées pour étudier les différentes surfaces de ces pastilles. D'autre part, on utilise pour des opérations ou des manipulations mettant en oeuvre des matériaux radioactifs des enceintes blindées non étanches. De telles enceintes sont constituées de cellules bétonnées et blindées, équipées d'un grand nombre de matériel de ventilation. La ventilation a pour but d'assurer une dépression et un renouvellement d'air pour assurer le confinement des contaminants dans l'enceinte. Une telle enceinte ainsi ventilée gêne énormément pour faire les manipulations qu'il s'impose d'effectuer sur les pastilles de combustible. I1 est alors possible d'effectuer chaque opération sous capotage, c'est-à-dire sous un capot recouvrant le matériel. A la fin de l'opération, il est indispensable de se débarrasser d'un tel capotage. Or, bien souvent, un tel matériel est nécessaire pour chacune des différentes opérations. Il peut même être envisagé d'effectuer les différentes opérations dans des enceintes différentes. On comprend facilement que différentes manipulations successives effectuées à l'intérieur de telles enceintes soient donc très lourdes à mettre en place. De plus, les manipulations que l'on se propose d'effectuer sur des pastilles de combustibles irradiées doivent être effectuées sous une atmosphère complètement neutre pour éviter tout risque d'hydrogénation par l'air de ces échantillons ou pastilles. L'utilisation d'une enceinte blindée nécessiterait de multiplier le matériel, tel que les capotages, les soufflets ou autres carters ventilés en gaz neutre autour des divers outillages et des machines nécessaires à ces manipulations. Une telle technique, hormis sa lourdeur, sa complexité et sa fiabilité relative, va à l'encontre des qualités d'ergonomie de télémanipulation recherchée. En effet, lors de la manipulation de ces pastilles, les contacts entre ces dernières et les outils de prélèvement doivent être minimisés, de façon à ne pas endommager mécaniquement les surfaces à analyser. De plus, la petitesse des pastilles entraîne l'absence de repérage sur ces échantillons, ce qui interdit toute possibilité de mélanger les pastilles constituant les échantillons pendant le démantèlement. On ajoute que les risques de collage existent entre ces différentes pastilles et que celles-ci sont extrêmement fragiles, certaines étant perforées. Le but de l'invention est donc d'effectuer des manipulations sur des pastilles irradiées, en évitant de mettre de l'hydrogène autour de ces pastilles, mais également d'éviter de contaminer une enceinte blindée à l'intérieur de laquelle il est indispensable d'opérer. RESUME DE L'INVENTION Dans ce but, l'objet principal de l'invention est une enceinte étanche de confinement délimitant un volume interne à l'intérieur duquel sont effectuées des manipulations dans des conditions atmosphériques et/ou physiques et/ou d'environnement spéciales, comprenant - au moins une ouverture destinée à recevoir un sas - au moins un trou d'intervention pour permettre à un bras de manipulateur ou d'opérateur d'intervenir à l'intérieur du volume - au moins une arrivée aéraulique - au moins une sortie aéraulique ; et - au moins une vitre de travail. Selon l'invention, l'enceinte est souple, de manière à être gonflée grâce à l'arrivée aéraulique dans n'importe quel endroit (en l'occurrence, une enceinte blindée) et de manière à être dégonflée avec ou sans le matériel utilisé pendant les manipulations pour être confinée dans un volume restreint. L'invention prend tout son intérêt lorsque l'enceinte est transparente. Une entrée destinée au passage de matériel de grande taille peut être réalisée sous la forme d'une porte à glissière. Le ou les trous d'intervention sont de préférence munis d'un manchon "passe-manche". Une platine d'interface complète avantageusement l'enceinte selon l'invention pour supporter différents accessoires. Ces accessoires peuvent être un sas et des organes de connexion du matériel placé à l'intérieur de l'enceinte. Une structure porteuse peut également être utilisée pour suspendre l'enceinte par des boucles de sustentation. Une rampe d'éclairage peut compléter cette structure porteuse, notamment si l'enceinte est transparente. L'enceinte est de préférence constituée d'éléments de polychlorure de vinyle soudés. La paroi inférieure de l'enceinte peut éventuellement être renforcée de fibres synthétiques. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante accompagnée des deux figures représentant respectivement - figure 1, en coupe, l'installation de l'enceinte selon l'invention dans une enceinte blindée ; et - figure 2, en vue cavalière, l'enceinte souple selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION L'enceinte étanche selon l'invention 1 est placée à l'intérieur d'une enceinte ou cellule blindée 2 d'une installation de manipulation existente. Cette enceinte blindée 2 est étanche à plusieurs types de radiations nocives. Elle possède une plaque de passage 3 permettant à différentes canalisations ou circuits d'alimentation de l'enceinte selon l'invention 1, de pénétrer à l'intérieur de l'enceinte blindée 2. Ces différents accessoires d'alimentation sont décrits plus loin dans la description. On signale néanmoins qu'au moins un hublot est nécessaire dans une des parois de l'enceinte blindée 2, de même qu'au moins une paire de télémanipulateurs. Comme cette enceinte est souple, c'est-à-dire qu'elle est constituée d'une matière plastique, déformable, telle qu'un polychlorure de vinyle du type "cristal", l'enceinte selon l'invention peut être placée dans n'importe quel endroit d'une enceinte blindée et au besoin adopter des formes diverses. Néanmoins, une structure 16 peut être prévue pour y suspendre la cellule selon l'invention. On se reporte maintenant à la figure 2 sur laquelle est représentée en détail une enceinte 1 selon l'invention. Les principaux éléments représentés avec cette enceinte 1 sont la structure porteuse 16, une ouverture 11 destinée à recevoir le sas 7, des trous d'interventions 12, deux arrivées aérauliques 13, une sortie aéraulique 8, une vitre de travail 15. On précise que, de préférence, cette enceinte 1 est transparente. Ceci est tout à fait compatible avec les matières utilisées pour constituer l'enceinte selon l'invention, en l'occurrence le PVC. Au moins une entrée aéraulique 13 est prévue dans une des parois de l'enceinte 1 de manière à pouvoir introduire à l'intérieur de celle-ci un gaz déterminé dans des conditions physiques déterminées. En effet, l'enceinte étant souple, il est pratiquement nécessaire de faire régner à l'intérieur de cette enceinte 1 une surpression, de manière à ce que l'enceinte 1 reste gonflée pour présenter une forme complètement déployée. De préférence, la géométrie de l'enceinte 1 est telle qu'une fois gonflée, elle prend appui contre les parois internes de l'enceinte, repérée 2 sur la figure 1, ce qui peut lui assurer une stabilité intrinsèque de positionnement. La géométrie de l'enceinte 1 peut même être calquée sur celle de l'enceinte blindée à l'intérieur de laquelle elle se trouve et dont elle épouse certaines formes internes. L'épaisseur des différentes parois peut être environ égale à 0,3 millimètre. Par contre, le sol peut être renforcé par un treillis de fibres synthétiques intégrées dans l'épaisseur de la feuille de PVC constituant la base ou la paroi de sol 23 (épaisseur égale à environ 0,45 millimètre). L'arrivée aéraulique 13 permet également de confiner les échantillons à traiter et le matériel de manipulation dans une atmosphère spéciale, aussi bien physique que chimique ou radioactive. Ainsi, il est possible de faire régner à l'intérieur du volume de l'enceinte 1 une atmosphère exempte d'hydrogène. De même, l'enceinte 1 est équipée d'une sortie aéraulique 8 permettant d'évacuer le gaz ou l'atmosphère se trouvant à l'intérieur de l'enceinte 1. On peut noter que la présence d'une vanne 8A sur la canalisation de la sortie aéraulique 8 est préférable pour pouvoir permettre de régler le débit de fuite du gaz en dehors de l'enceinte 1 et participer ainsi à l'établissement d'une pression déterminée à l'intérieur de celle-ci. Les deux trous d'intervention 12 sont placés l'un à côté de l'autre et sont équipés de préférence chacun d'un manchon, dit "passe-manche". Ces trous d'intervention 12 sont équivalents à des trous de gant et les passe-manches sont équivalents à ceux entourant les bras d'un opérateur voulant intervenir à l'intérieur du volume d'une enceinte. Dans le cadre de l'application au démantèlement de l'assemblage de pastilles de combustible irradiées, ce sont les bras d'un télémanipulateur qui sont placés dans ces trous d'intervention 12 et leur passe-manche. Sur une face libre, de préférence la face sur laquelle se trouvent les trous d'intervention 12, est placée au moins une vitre de travail 15, de manière à permettre une vision nette des manipulations effectuées à l'intérieur de l'enceinte 1. Cette vitre de travail 15 est incrustée par soudage dans une paroi frontale de l'enceinte 1. Elle est de préférence rectangulaire et peut être réalisée en PVC "cristal", mais rigide (d'une épaisseur égale à environ cinq millimètres). Cette géométrie peut correspondre à la géométrie du hublot de l'enceinte blindée 2 de la figure 1. Des ventouses peuvent faciliter la fixation de cette vitre de travail 15 contre ce hublot. Durant la tenue en atmosphère contrôlée, les différents organes de manipulation et les pastilles à analyser sont introduits dans l'enceinte 1 par l'intermédiaire d'un sas 7 fixé sur l'ouverture 11, en fonction des différentes phases des opérations à effectuer à l'intérieur de l'enceinte 1. Avant la mise en atmosphère contrôlée, l'introduction de matériel de grande taille peut se faire avantageusement par une porte à glissière 17 est matérialisée par l'incrustation d'une fermeture standard, du type fermeture "éclair", en nylon et formant un U renversé. L'implantation de cette fermeture à glissière 17 coïncide de préférence avec une double porte en plomb de l'enceinte blindée 2 de la figure 1 pour permettre la pénétration éventuelle d'un opérateur à l'intérieur de l'enceinte pendant les phases de montage et de démontage et l'introduction ou la sortie du matériel lourd. Pour palier la mauvaise étanchéité de la fermeture du type éclair, on peut équiper cette dernière d'une bande de papier adhésif sur toute sa longueur. Une platine d'interfaces 20 peut rassembler tous les éléments de connexion indispensables au fonctionnement de l'enceinte 1. Ainsi, l'ouverture 11, les entrées aérauliques 13 et diverses entrées électriques 19 ou de contrôle 18 peuvent ainsi être rassemblées sur cette platine d'interface 20. Cette dernière peut permettre la fixation d'un sas 7 en regard de l'ouverture 11, pour permettre l'introduction de pièces ou de matériel à l'intérieur de l'enceinte 1 dans le cas où le volume de cette dernière doit être confiné. Cette platine d'interface 20 est incrustée par soudage dans la paroi latérale de l'enceinte 1, de préférence au ras du plan de travail de l'enceinte blindée sur laquelle elle s'appuie. Elle peut également être réalisée en PVC (épaisseur égale à environ quatre millimètres). La structure porteuse 16 a été représentée au-dessus de l'enceinte 1 avec des boucles de sustentation 21 de l'enceinte 1. La fonction de la structure porteuse 22 est de maintenir l'enceinte 1 dans une forme voisine de sa géométrie normale en l'absence de surpression interne. Ceci intervient lors des phases de montage et de démontage et dans l'éventualité d'une baisse de pression accidentelle survenant à l'intérieur de l'enceinte 1 (rupture d'alimentation, déchirement des parois, etc. ). Cette structure porteuse 16 peut être réalisée à l'aide de simples barres profilées en alliage léger assemblées entre elles par boulonnage. Cette structure porteuse peut être fixée à l'intérieur de l'enceinte blindée, référencée 2 sur la figure 1, au moyen de quatre vis à tôle. De plus, cette structure porteuse 16 permet la fixation d'une ou de plusieurs rampes d'éclairage 22 permettant d'éclairer l'intérieur du volume de l'enceinte 1, quand celle-ci est translucide. La platine d'interface 20 permet d'utiliser des raccords rapides, éventuellement autobloquants, du type "passe-cloisons", sur lesquels viennent se connecter, à la fois les alimentations externes à l'enceinte et les alimentations internes à celle-ci. En revenant à la figure 1, l'alimentation de l'enceinte 1 en gaz neutre peut être réalisée sous la forme suivante. La pression nécessaire pour assurer l'étanchéité et la ventilation de gaz neutre à l'intérieur de l'enceinte 1 peuvent être assurées par deux bouteilles d'argon 5 montées en parallèle. Deux vannes 5A permettent alors les opérations de remplacement des bouteilles et sont implantées donc en aval de ces dernières. Elles sont reliées à un manodétendeur 5B qui délivre une pression primaire régulée dans le réseau d'alimentation. Un débitmètre 5F est installé en aval de manodétendeur 5B et indique la valeur du débit d'alimentation de l'enceinte 1 en gaz neutre. Une vanne bipasse 5G permet la connexion de la canalisation 5C à un autre circuit décrit ultérieurement. Une vanne d'alimentation générale en argon 5H peut alors être placée en aval du débitmètre 5F pour alimenter un clapet anti-retour 5E et un raccord autobloquant 5D. Cette vanne bipasse 5H constitue donc la commande principale du circuit d'alimentation de l'enceinte 1 en gaz neutre. Elle permet d'ajuster les valeurs de pression des débits d'alimentation de cette dernière, conjointement à la vanne 8A de la canalisation d'évacuation 8. On peut prévoir également une soupape de sécurité 9 montée sur une canalisation de sécurité 9A issue du volume interne de l'enceinte 1. Le contrôle de la pression à l'intérieur de l'enceinte 1 est obtenu au moyen d'un manomètre de précision 4 placé sur une conduite 4C issu de l'enceinte 1 au moyen d'une vanne 4A, d'un filtre du type "poral" 4B, et d'un raccord autobloquant 4D placé sur la platine de connexion 20. La mise sous vide partielle de l'enceinte 1 s'effectue à l'aide d'une pompe primaire 6 implantée à l'extérieur de la cellule blindée 2 et reliée à l'enceinte 1 par l'intermédiaire d'une canalisation de vide 6C et du sas 7. Sur la canalisation de vide 6C se trouvent de préférence un manomètre 6A, une vanne d'isolation 6B, un filtre poral 6E et un raccord autobloquant 6D placé sur le sas 7. Le sas 7 peut également être en liaison avec l'intérieur de l'enceinte 1 par l'intermédiaire d'une vanne supplémentaire d'équilibrage 7A. De préférence, l'air aspiré par la pompe primaire 6 est rejeté à l'intérieur de l'enceinte blindée 2 au moyen d'une canalisation 6F. Ce circuit de vide est relié par sa canalisation de vide 6C à la canalisation de gaz neutre 5C par l'intermédiaire de la vanne de remplissage 5G. On prévoit également d'installer un manomètre 2A pour l'enceinte blindée 2. AVANTAGES DE L'INVENTION La cellule selon l'invention 1 permet d'éviter de contaminer l'intérieur de l'enceinte blindée dans le cas de manipulation de produits toxiques ou radioactifs, tels que des pastilles de combustible irradiées. Elle permet également de confiner de telles pastilles de combustible ou d'autres matériels sous une atmosphère spéciale, telle qu'une atmosphère neutre, sans hydrogène, que l'enceinte blindée 2 ne permet pas d'effectuer dans une réalisation aisée. Elle permet également de s'adapter à n'importe quelle forme d'enceinte blindée 2. Elle permet enfin un démontage et un confinement du matériel dans un volume relativement restreint lorsque son volume intérieur n'est plus soumis à une surpression. De plus, elle peut être complètement vidée du gaz qu'elle contient pour confiner et envelopper dans un volume très réduit les objets ou poussières contaminants ou contaminés que l'on veut évacuer. Cette réalisation de l'invention concerne le démantèlement d'un assemblage de pastilles de combustible irradiées. Ceci n'est qu'un exemple de réalisation, d'autres applications pouvant être envisagées, notamment en biologie, en pharmacie et en chimie. REVENDICATIONS 1. Enceinte étanche de confinement délimitant un volume interne à l'intérieur duquel sont effectuées des manipulations dans des conditions atmosphériques et/ou physiques et/ou d'environnement spécial, comprenant - au moins une ouverture (11) destinée à recevoir un sas - au moins un trou d'intervention (12) pour permettre à un bras de manipulateur ou d'opérateur d'intervenir à l'intérieur du volume - au moins une arrivée aéraulique (13) - au moins une sortie aéraulique (8) ; et - au moins une vitre de travail (15), enceinte caractérisée en ce qu'elle est souple, de manière à être gonflée grâce à l'arrivée aéraulique (13), dans n'importe quel endroit, et à être dégonflée avec ou sans le matériel qu'elle contenait pendant les manipulations pour être confinée dans un volume restreint. 2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est transparente. 3. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une porte à glissière (17). 4. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les trous d'intervention (12) sont munis chacun d'un manchon passe-manches. 5. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une platine d'interface (20) supportant les accessoires de l'enceinte (1). 6. Enceinte selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un sas (7) fixé à la platine d'interface (20). 7. Enceinte selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des organes de connexion (4D, 5D) fixés sur la platine d'interface (20). 8. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure porteuse (15) à laquelle est suspendue l'enceinte (1) par des boucles de sustentation (21). 9. Enceinte selon les revendications 2 et 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une rampe d'éclairage (22) fixée à la structure porteuse (15). 10. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'éléments soudés en polychlorure de vinyle. 11. Enceinte selon la revendication 10, caractérisée en ce que la paroi de sol (23) est renforcée par des fibres synthétiques.