Brevet FR2702560A1 — publié le 19940916

La présente invention concerne un système de pesée. En particulier, l'invention concerne un système de pesée destiné à l'obtention de la masse d'objets radioactifs, par exemple de barres de combustible nucléaire usé. Au cours du retraitement du combustible nucléaire usé, il est important, pour des raisons d'inventaire et de comptabilité, que la quantité de combustible usé à retrai- ter soit calculée avec précision Un procédé pour l'obten- tion de cette quantité comprend la pesée des barres de combustible A cause du rayonnement émis par les barres de combustible usé, la pesée doit être réalisée par un dispo- sitif placé dans une cave blindée afin que le personnel de commande soit protégé contre les dangers de l'exposition au rayonnement La maintenance de l'appareil de pesée est difficile à cause de ce défaut d'accessibilité En consé- quence, il est primordial que l'appareil de pesée soit robuste et fiable, afin que la maintenance nécessaire soit réduite au minimum. Un premier type connu de dispositif de pesée destiné à donner la masse des barres de combustible usé met en oeuvre des jauges dynamométriques à semi-conducteur Bien qu'un tel appareil donne des résultats précis, il ne s'est pas révélé satisfaisant car les jauges dynamométriques ne peuvent pas supporter les charges dues aux chocs mécaniques et aux champs élevés de rayonnement existants dans la cave, si bien qu'elles ont tendance à présenter une panne après une courte période. Il est donc souhaitable que la maintenance néces- saire aux systèmes de pesée d'articles radioactifs reste minimale et que l'appareillage utilisé par le système résiste aux effets nuisibles du rayonnement. La présente invention concerne un système de pesée destiné à l'obtention de la masse d'objets, le système comprenant une plate-forme de pesée sur laquelle est placé un objet à peser, plusieurs jauges dynamométriques hydrau- liques destinées à supporter la plate-forme, chaque jauge contenant un liquide dans lequel est créée une pression lorsqu'un objet est placé sur la plate-forme, cette pres- sion ayant une valeur qui correspond à la masse de l'objet, le système de pesée comprenant en outre plusieurs transduc- teurs de pression commandés chacun par la pression du liquide de la jauge dynamométrique associée, afin qu'un signal électrique ayant un courant dont la valeur corres- pond à la valeur de la pression du liquide soit émis, et un dispositif de traitement de signaux destiné à traiter le signal électrique pour obtention d'une valeur de la masse de l'objet placé sur la plate-forme. De préférence, trois jauges dynamométriques hydrau- liques supportent la plate-forme de pesée, chaque jauge dynamométrique étant placée à un sommet d'un triangle formé par des droites imaginaires reliant les trois jauges dynamométriques, et le centroïde du triangle coïncide avec le centre de gravité de la plate-forme. Dans une construction préférée, chaque jauge dynamo- métrique comporte un organe compressible sous forme d'un soufflet ayant une extrémité supérieure fermée sur laquelle repose la plate-forme, et une force descendante exercée par la plate-forme sur la jauge dynamométrique provoque une compression du soufflet et la création d'une pression du liquide contenu dans la jauge dynamométrique. Chaque jauge dynamométrique comporte de préférence un élément rapporté passant à l'intérieur du soufflet, cet élément rapporté ayant une surface interne distante de l'extrémité supérieure fermée du soufflet, et la surface supérieure de l'élément rapporté est destinée à limiter le déplacement du soufflet à la compression. Le liquide contenu dans les jauges dynamométriques est de préférence l'eau. Chaque signal électrique produit par les transduc- teurs de pression forme un signal d'entrée d'un convertis- seur analogique-numérique, le signal numérique produit par le convertisseur étant transmis au dispositif de traitement de signaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un système de pesée dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une coupe en élévation latérale d'un appareil de pesée suivant le plan Il-II; la figure 3 est une vue en plan de l'appareil de pesée dont la plate-forme a été retirée; la figure 4 est une coupe d'un ensemble à jauge dynamométrique hydraulique; et la figure 5 est un schéma d'un système d'évacuation et de remplissage des jauges dynamométriques hydrauliques et des tubes souples associés. Dans une application préférée de l'invention, le système de pesée est utilisée pour l'obtention de la masse des barres de combustible nucléaire usé qui sont sur le point d'être transportées pour être retraitées Les enre- gistrements obtenus à partir du système de pesée sont utilisés pour l'inventaire et la comptabilité des matériaux combustibles. On se réfère à la figure 1; la référence 1 désigne une cave de désassemblage d'éléments combustibles dans laquelle le revêtement métallique est retiré d'un élément combustible pour la formation d'un barre de combustible destinée à être transmise à des opérations ultérieures de retraitement de combustible usé Etant donné les conditions radioactives existant dans la cave, celle-ci est entourée d'un mur 2 de blindage contre le rayonnement Un appareil 3 de pesée hydraulique est placé dans la cave 1, et il est représenté plus en détail sur les figures 2, 3 et 4. L'appareil 3 de pesée comporte une plate-forme 4 de pesée formée d'acier inoxydable, sur laquelle sont placés les barres de combustible usé qui doivent être pesées. La plate-forme 4 est supportée par trois jauges dynamométriques hydrauliques qui contiennent chacune un liquide, de préférence de l'eau distillée Chaque jauge dynamométrique 5 communique par un tube souple hydraulique associé 6 a, 6 b, 6 c avec un transducteur 7 de pression monté à la surface externe du mur de blindage 2. Au cours de l'utilisation, les barres de combustible placées sur la plate-forme 4 créent une pression statique dans le liquide contenu dans les jauges 5, cette pression étant communiquée aux transducteurs par les tubes souples 6 a, 6 b, 6 c Les transducteurs 7, qui sont de préférence du type à semi-conducteur, ont pour rôle de transformer la pression du liquide en un courant électrique ayant une valeur liée à la valeur de la pression dans le liquide De préférence, les transducteurs sont destinés à transformer une plage de pressions comprise entre O et 7 bar en une plage de courants comprise entre 4 et 20 m A. Les transducteurs 7 de pression sont connectés à un convertisseur analogique-numérique 8 qui transforme les signaux analogiques de courant de chacun des trois trans- ducteurs 7 en une forme numérique à douze bits Ce signal numérique est transmis à un ordinateur 9 qui traite le signal et donne des instructions à une imprimante 10 afin qu'elle donne un enregistrement de la masse des barres de combustible présentes sur la plate-forme 4 Le système de pesée est commandé par un opérateur en fonction de signaux d'invite affichés sur une unité 11 d'interface avec l'opé- rateur Une unité convenable d'interface comporte un affichage de quarante caractères alphanumériques et deux boutons-poussoirs, l'un étant codé pour la transmission de "N" (non), l'autre pour la transmission de "O" (oui) Le cas échéant, le système de pesée peut être commandé sans l'unité d'interface, à l'aide du clavier d'ordinateur. Comme l'indiquent les figures 2 et 3, le dispositif hydraulique de pesée comporte une plate-forme 4 de pesée formée d'acier inoxydable et ayant des parois latérales périphériques 12 qui dépassent vers le bas Trois patins 13 sont soudés à la face inférieure de la plate-forme 4, à des emplacements qui correspondent aux positions des jauges dynamométriques 5 L'appareil 4 de pesée possède une plaque 14 de base ayant, à sa périphérie, des parois latérales 15 qui remontent La figure 2 représente la plate-forme 4 en position soulevée, mais, pendant l'utilisation, la plate- forme 4 est en appui sur les trois jauges dynamométriques , les parois latérales Il entourant les parois latérales de la plaque de base 14 Chaque jauge dynamométrique 5 communique avec un transducteur 7 de pression par l'inter- médiaire d'un tube hydraulique souple séparé 6 a, 6 b, 6 c. Les trois jauges 5 sont placées sous forme d'un triangle afin qu'elles facilitent la répartition de la charge des aiguilles de combustible usé sur la plate-forme 4 de manière égale entre les jauges Chaque jauge dynamométrique est placée au sommet d'un triangle formé par des droites imaginaires indiquées en trait mixte sur la figure 3 et reliant les trois jauges Le centroïde C du triangle coïncide avec le centre de gravité de la plate-forme 4. On se réfère à la figure; chaque jauge dynamomé- trique 5 comprend une base 16, un élément rapporté 17 et un soufflet 18, qui sont tous formés d'acier inoxydable Un trou borgne central 19 descend d'une surface supérieure 20 de la base 16 Une région supérieure du trou 19 a un taraudage destiné à coopérer avec un bout mâle correspon- dant 21 formé sur l'élément rapporté 17 Un collier 22 dépasse latéralement de l'élément rapporté 17 et retient un joint torique 23 d'étanchéité dans une gorge 24 formée à la face supérieure 20 de la base 16 L'élément rapporté 17 a un montant cylindrique 25 qui remonte et a une surface supérieure plate 26 Un passage central 27 et un passage 28 partant latéralement en dérivation du passage central sont formés dans le montant 25 A son extrémité inférieure, le passage 27 communique avec une chambre 29 formée sous le bout mâle 21 Un passage de sortie 30 dépasse de la chambre 29 vers une surface périphérique 31 de la base 16 au niveau de laquelle il est raccordé à l'un des tubes 6 a, 6 b, 6 c. Le soufflet 18 a une forme générale cylindrique et a une paroi latérale ayant des ondulations 11 et une extrémité supérieure fermée 32 en forme de dôme L'extré- mité inférieure ouverte du soufflet 18 est soudée sur le collier 22 La surface supérieure 26 du montant 25 est utilisée pour limiter un mouvement excessif de compression du soufflet 18 De préférence, un espace d'environ 5 mm est formé entre la surface supérieure 26 et l'extrémité 32 en forme de dôme du soufflet 18 Un mouvement transversal excessif du soufflet 18 est empêché par l'élément rapporté 17, et un espace d'environ 1 mm est formé entre le côté du montant 25 et la paroi latérale ondulée du soufflet 18. L'intérieur du soufflet 18, les passages 27, 28, 30, la chambre 29 et les tubes souples 6 a, 6 b, 6 c sont remplis d'eau distillée pour la formation de trois circuits hydrau- liques fermés et séparés Ainsi, pendant l'utilisation, la pression appliquée par la plate-forme 4 aux jauges dynamo- métriques 5 provoque une compression des soufflets 18. Cette opération provoque la création d'une pression sta- tique de l'eau distillée, proportionnellement à la masse des barres de combustible placées sur la plate-forme 4 de pesée Comme décrit précédemment, cette pression est transformée en courants électriques dont la valeur est liée à la pression de l'eau par les transducteurs 7 Ces cou- rants électriques sont ensuite transformés en un signal numérique à douze bits par le convertisseur analogique- numérique 8 afin qu'il soit traité par l'ordinateur 9. Le système de pesée peut être d'utiliser en mode à "plateau" dans lequel un lot de barres de combustible est pesé, ou en mode dit à "une seule barre" dans lequel les barres de combustible sont pesées une à une Lorsque le système doit fonctionner en mode à plateau, un plateau contenant plusieurs barres de combustible est placé sur la plate-forme 4 et une lecture est effectuée Un barre de combustible est alors retirée du plateau, disposée dans un château de transport vers l'installation de retraitement, et une autre lecture est effectuée La différence entre les deux lectures donne la masse de la barre de combustible qui a été retirée, compte tenu d'un facteur préalablement calculé d'étalonnage Cette opération se poursuit jusqu'à ce que tous les barres de combustible aient été prises en compte et indiquées à l'ordinateur. Lors de la mise en oeuvre du système en mode à un seul barre, l'opérateur doit d'abord régler le système afin qu'il obtienne une lecture de zéro Un barre de combustible est alors placée sur la plate- forme 4 et un bouton de l'unité il d'interface est enfoncé pour le déclenchement de l'opération de pesée. Dans les deux modes de fonctionnement, la masse calculée est automatiquement enregistrée sur l'imprimante qui enregistre l'heure et le jour de chaque lecture. Après l'installation du système de pesée, il est nécessaire d'évacuer les jauges dynamométriques et leurs tubes souples hydrauliques avant leur remplissage par de l'eau distillée L'opération d'évacuation et de remplissage est exécutée alors que la plaque-forme 4 est retirée du dispositif 3 de pesée afin que le soufflet 18 ait une totale liberté de déplacement. On se réfère maintenant à l'évacuation et au rem- plissage du système représenté sur la figure 2; les tubes 33, 34, 35 d'évacuation et de remplissage sont raccordés respectivement aux tubes souples 6 a, 6 b, 6 c en amont des transducteurs 7 de pression Chacun de ces tubes a une soupape 36, 37, 38 et chaque tube est raccordé à un tube commun 40 qui rejoint d'autres soupapes 41, 42 et une pompe à vide 43 La pompe 43 est équipée d'une jauge de vide 44 et d'un piège 45 à liquide et est évacuée par une canalisa- tion 46 Un tube de ventilation 47 ayant une soupape 48 débouche du piège 45 Le système comprend un réservoir 49 destiné à contenir de l'eau distillée et un tube de sortie équipé de soupapes 51 et 52. Chaque ensemble formé d'une jauge dynamométrique et d'une tube souple est évacué séparément Lors de l'évacua- tion du tube souple 6 a et de la jauge dynamométrique associée 5, les soupapes 37, 38, 48 et 51 sont fermées La pompe 43 est commandée pendant une période qui se termine lorsque la lecture de la jauge à vide indique le vide voulu Par exemple, une lecture de 3,17 k Pa indique que le tube 6 a et la jauge 5 sont suffisamment vidés Les soupapes 41 et 42 sont alors fermées et la pompe à vide 43 est arrêtée et ventilée par le tube 47 par ouverture de la soupape 48 Cette opération est répétée pour le tube souple 6 b, mais avec ouverture de la soupape 37 et fermeture des soupapes 36 et 38, et pour le tube 6 c, avec ouverture de la soupape 38 et fermeture des soupapes 36 et 37. L'ensemble comprenant une jauge dynamométrique et un tube souple est alors rempli séparément d'eau distillée du réservoir 49 La soupape 36 est ouverte et les soupapes 37 et 38 sont fermées pour le remplissage du tube souple 6 a et de la jauge associée 5 Après fermeture de la soupape 52, la soupape 51 est ouverte afin que l'air éventuel piégé puisse s'échapper dans le réservoir 49 La soupape 52 est alors ouverte afin que l'eau distillée puisse pénétrer dans la jauge 5 et le tube souple 6 a Enfin, la soupape 36 est fermée afin qu'elle retienne l'eau dans le circuit hydrau- lique Cette opération se répète pour les tubes souples 6 b et 6 c, à l'aide du piège 45 destiné à contenir l'eau résiduelle de l'installation. Etant donné l'absence de pièce mobile, l'ensemble de pesée a une longue durée de service et nécessite un entre- tien ou une maintenance très réduit Ceci est extrêmement important étant donné le défaut d'accessibilité de l'appa- reil de pesée à l'intérieur de la cave contaminée par la radioactivité Comme les éléments de l'appareil de pesée sont formés d'acier inoxydable et comme le fluide hydrau- lique est l'eau distillée, une certaine résistance à la détérioration par le rayonnement est obtenue. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Système de pesée destiné à l'obtention de la masse d'objets, caractérisé en ce qu'il comprend une plate- forme ( 4) de pesée sur laquelle est placé un objet à peser,5 plusieurs jauges dynamométriques hydrauliques ( 5) destinées à supporter la plateforme ( 4), chaque jauge ( 5) contenant un liquide dans lequel est créée une pression lorsqu'un objet est placé sur la plate-forme ( 4), cette pression ayant une valeur qui correspond à la masse de l'objet, le système de pesée comprenant en outre plusieurs transduc- teurs ( 7) de pression commandés chacun par la pression du liquide de la jauge dynamométrique associée ( 5), afin qu'un signal électrique ayant un courant dont la valeur corres- pond à la valeur de la pression du liquide soit émis, et un dispositif ( 8, 9) de traitement de signaux destiné à traiter le signal électrique pour obtention d'une valeur de la masse de l'objet placé sur la plate-forme. 2 Système de pesée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte trois jauges dynamomé- triques hydrauliques ( 5), chaque jauge étant placée à un sommet d'un triangle formé par des droites imaginaires reliant les trois jauges dynamométriques, le centroïde (C) du triangle coïncidant avec le centre de gravité de la plate-forme ( 4). 3 Système de pesée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque jauge dynamométrique comprend un soufflet compressible ( 18) ayant une extrémité supérieure fermée ( 32) sur laquelle repose la plate-forme ( 4), et la force descendante appliquée par la plate-forme sur la jauge dynamométrique ( 5) provoque une compression du soufflet ( 18), et ainsi la création d'une pression dans le liquide contenu dans la jauge dynamométrique ( 5). 4 Système de pesée selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque jauge dynamométrique ( 5) comporte un élément rapporté ( 17) passant à l'intérieur du soufflet ( 18), la surface supérieure ( 26) de l'élément rapporté ( 17) étant destinée à limiter le mouvement de compression du soufflet ( 18). 5 Système de pesée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les objets à peser sont des barres de combustible nucléaire usé, la plate-forme de pesée ( 4) et les jauges dynamomé- triques ( 5) supportant la plate-forme sont placées à l'intérieur d'une enceinte ( 1) entourée par des murs ( 2) de blindage contre le rayonnement, et chaque jauge dynamomé- trique ( 5) communique avec un transducteur respectif ( 7) de pression placé à l'extérieur de l'enceinte ( 1). 6 Système de pesée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide contenu dans les jauges dynamométriques ( 5) est l'eau.