Brevet FR2725551A1 — publié le 19960412

"Dispositif d'aspiration au fond d'une cuve d'une installation nucléaire" DESCRIPTION Domaine technique La présente invention concemrne un dispositif d'aspiration au fond d'une cuve d'une installation nucléaire, par exemple en fond de dissolveur. Etat de la technique antérieure Dans le cadre du retraitement ou du traitement d'éléments de combustible irradiés, c'est-à-dire après leur utilisation dans un réacteur nucléaire, les assemblages irradiés sont d'abord sectionnés, puis immergés dans un réactif, qui est généralement de l'acide nitrique chaud, dans lequel ils sont dissous. On fait ainsi tomber des fragments de combustible provenant d'une cisaille, contenant de la poudre d'oxyde, dans un tube dissolveur. Celui-ci peut se présenter sous la forme d'un puits, c'est-à-dire d'un grand tube vertical de section cylindrique ou rectangulaire contenant un panier immergé dans une solution d'acide nitrique. Ce tube dissolveur comprend plusieurs canalisations nécessaires à son fonctionnement, en particulier des canalisations pour l'évacuation des vapeurs et gaz de dissolutions vers un condenseur et des conduites appartenant au circuit de vidange de la solution de dissolution vers une cuve de stockage. Il peut comprendre également un circuit de bullage- agitation permettant d'homogénéiser la solution. L'éventuel nettoyage d'un tube dissolveur, et en particulier de sa partie inférieure, ne peuvent se faire qu'au moyen de machines robotisées, I'accès y étant interdit à des personnes humaines, compte tenu du taux d'irradiation de cette zone. En effet, le fond d'un tel tube est encombré de débris comportant des coques et des fines de dissolution, avec risque d'encombrement dû à des coques qui passent au travers des paniers lors de la dissolution. Les fines et les coques bouchent les piquages du dissolveur et les éjecteurs, ce qui entraîne une forte maintenance curative (coûts très élevés) et donc des déchets et une integration de doses de radioactivité pour le personnel. Une demande de brevet français FR-A-2 500 199 décrit un dispositif d'aspiration sous l'eau de matériaux irradiés tels que des copeaux, des particules, des morceaux découpés, des fragments et d'autres substances dans un emplacement sous l'eau qui protège le technicien, ou d'autres personnes qui travaillent, contre une exposition dangereuse au rayonnement. Ce dispositif d'aspiration est constitué d'un tube d'injection d'eau sous pression, d'une buse de diamètre intérieur décroissant et d'un tube d'aspiration des matériaux radioactifs dont la première extrémité est un élément en forme d'entonnoir et dont la deuxième extrémité est terminée par un filtre séparable et jetable. De l'eau sous pression est injectée par un tube d'injection dans le tube d'aspiration relié au filtre collecteur. le dispositif est manoeuvré au moyen d'une perche de positionnement articulée sur le tube d'injection ou le tube d'aspiration. Un mécanisme de verrouillage monté sur la perche est commandé à distance par l'utilisateur qui emploie un filin pour régler de manière discontinue l'orientation du tube d'aspiration et celle du filtre. Le dispositif est installé pour son utilisation dans la piscine du réacteur adjacent à la cuve sous pression d'un réacteur nucléaire. Les matériaux irradiés sont recueillis au moyen du dispositif sur une plate-forme de travail au-dessus de laquelle on effectue de temps en temps des opérations d'usinage sur des éléments ou des pièces du réacteur. Dans ce dispositif il y a utilisation d'injection d'eau sous pression, et donc intervention d'un tube à eau, avec un mauvais rendement car il y a remontée seulement des coques avec création d'effluents et il n'y a pas de solution pour les fines. De plus il n'y a pas de vision de la zone de travail car il n'y a pas d'association de caméra du fait de la présence de l'eau. L'invention a pour objet un dispositif d'aspiration pour la récupération des coques et des fines dans les dissolveurs, permettant de pallier ces inconvénients. Ce dispositif d'aspiration doit permettre la récupération des coques et des fines (intervention à sec), une maintenance préventive étant possible notamment lors de l'inter-campagne, les coques et les fines après aspiration étant renvoyées dans le procédé via la cisaille. Exposé de l'invention L'invention propose donc un dispositif d'aspiration au fond d'une cuve d'une installation nucléaire, par exemple en fond de dissolveur, caractérisé en ce qu'il comprend un corps comportant un tube de remontée de coques et un fût de réception, une tête, assurant la mise en dépression du corps, comportant au moins deux tuyères et au moins deux buses de refoulement, un tamis de retenue de coques, un flexible d'alimentation en air comprimé et un joint torique assurant l'étanchéité entre le corps et la tête, et un moyen de verrouillage, pour la solidarisation du corps et de la tête, Ce dispositif présente les avantages suivants: - en fonctionnement, aucune pièce n'est en mouvement; - il permet les interventions à sec, sans création d'effluents supplémentaires; - il permet la maintenance préventive au lieu de maintenance curative (bouchage des piquages dissolveur et des éjecteurs). Dans une réalisation avantageuse le corps est de forme cylindrique en tôle avec en partie inférieure le tube aspiration et une bnde en partie supérieure usinées après soudure. Sur le pourtour du corps, plusieurs centreurs sont soudés. Un pion sert de détrompeur à la mise en place de la tête. Deux axes toumrnant servent au verrouillage du corps sur la tête par action sur le moyen de verrouillage qui est un anneau de verrouillage. La tête de forme cylindrique comporte sur le dessus le tube d'alimentation en air avec un raccord et les deux tuyères en tube terminéees par un cône dont la partie haute est obstruée par un grillage soudé pour evter toute intrusion d'objets. Sous la bride se trouvent les deux buses de refoulement Une distance déterminée sous la bride et la coaxialité par rapport aux tuyeres sont très importantes. Un pion sert de détrompeur pour la mise en place du tamis Le joint torique sert d'étanchéité entre la tête et le corps. L'anneau de verroullage sert à verrouiller la tête sur le corps et permet également la manutention de l'ensemble. Une vis d'indexage positionne et immobilise l'anneau de verrouillage. Les deux axes sont soudés après mise en place de l'anneau de levage sur la tête. Le tamis est en tôle perforée. Une tôle pleine inclinée à 45 sert de déflecteur (portion de cône). Une vis imperdable permet le montage et démontage sur la tête. Le flexible d'alimentation est introduit en cellule par un passage de cloison et est raccordé à l'enrouleur d'alimentation du dispositif. Le flexible de l'enrouleur peut servir à la fois à l'alimentation et à la manutention du dispositif. Dans ce cas le flexible d'alimentation est raccordé à un enrouleur. Compte tenu de la simplicité du montage, il est possible de monter sur la tête (standard) des corps de géométries différentes adaptées aux situation spécifiques. Ce dispositif a été conçu pour récupérer des coques et fines au fond des tubes dissolveurs. Il peut servir à la récupération d'objets divers, il sert ainsi à nettoyer le fond des caissons dissolveurs. Divers essais nous ont amené à concevoir un dispositif compact qui permet de descendre l'ensemble dans le fond d'un tube à dix mètres en-dessous du plan de travail de la cellule. La hauteur d'aspiration ainsi réduite permet de récupérer des particules de densité élevée. Brève description des dessins - La figure 1 illustre un dispositif de l'art antérieur; - les figures 2, 3 et 4 illustrent le dispositif de l'invention respectivement lors de la descente dans un puits, dans une vue en élévation et dans une vue partiellement en coupe longitudinale. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 1 montre les caractéristiques d'un dispositif d'aspiration sous l'eau décrit dans la demande de brevet français FR-A- 2 500 199 déjà cité précédemment. Ce dispositif comprend une perche de positionnement ou de manoeuvre 11, un mécanisme de verrouillage pivotant 12 à positions variables comportant un filin 13 pour commander le mécanisme de verrouillage 12, et un tube d'aspiration 14 comportant un élément en entonnoir pour la réception des matériaux irradiés 16. D'une manière plus spécifique, le mécanisme de verrouillage 12 est monté sur un tube d'injection recourbé 17 comprenant un élément de support 18. Le tube d'injection 17 reçoit de l'eau sous pression d'une source extérieure a l'aide de, par exemple, un tuyau souple 19 convenablement raccordé au tube d'injection 17 au moyen d'un raccord 20. L'injection d'eau sous pression à partir du tube d'injection 17 s'effectue par une buse 21 de diamètre intérieur décroissant, l'axe longitudinal de la buse 21 étant de préférence dans le prolongement de l'axe longitudinal de la partie rectiligne du tube d'aspiration 14. Cette injection crée un courant d'eau dans le tube d'aspiration 14 et une force d'aspiration résultante qui provoque l'aspiration des matériaux irradiés ou des déchets 16 dans l'élément en entonnoir 15 et à travers le tube d'aspiration 14 vers un filtre 22 séparable et jetable. La figure 1 représente l'utilisation du dispositif d'aspiration dans la piscine d'un réacteur pour recueillir des matériaux irradiés à partir d'une plate- forme de travail 23 montée latéralement dans la piscine. Par l'intermédiaire du mécanisme de verrouillage 12, la perche de manoeuvre 11 est articulée sur le dispositif d'aspiration et ce mécanisme comprend un plongeur 24 contraint vers le bas, qui comporte à son extrémité supérieure un anneau 25 pour y attacher ou y fixer d'une autre manière le filin 13. Une pièce 26 permettant l'articulation est fixée de manière appropriée à l'extrémité de la perche 11. Par contre le dispositif d'aspiration de l'inventon, qui est un aspirateur puissant à tête réduite n'ayant aucune pièce en mouvement, est composé de deux parties: un corps 30 et une tête 31 comme représenté sur les figures 2, 3 et 4. Le corps 30 comprend un tube 32 de remontée des coques et un fût 33 de réception de celles-ci. Il porte un moyen de verrouillage 34, par exemple un anneau, qui vient solidariser le corps 30 et la tête 31 au moment de l'assemblage. La tête 31 assure la mise en dépression du corps. Elle est composée de deux éjecteurs à air 35 comprenant des tuyères de refoulement et des injecteurs, d'un tamis 36 de retenue de coques, interchangeable, d'un tube 37 de raccordement à un flexible d'alimentation 38 et d'un joint torique 39 assurant l'étanchéité entre le corps et la tête. Plus précisément le corps est de forme cylindrique en tôle avec en partie inférieure le tube d'aspiration 32, qui peut se raccorder sur le côté (comme sur les figures 2, 3 et 4) du fût 33 ou sur le fond inférieur de celui-ci, et une bride 40 en partie supérieure usinée après soudure. Sur le pourtour du corps, plusieurs centreurs 42, par exemple six, sont soudés. Un pion sert de détrompeur à la mise en place de la tête. Deux axes tournant 43 servent au verrouillage du corps sur la tête par action sur l'anneau de verrouillage 34. La tête est de forme cylindrique comportant sur le dessus le tube 37 d'alimentation en air avec un raccord 44 et les deux tuyères 35 en tube terminées par un cône dont la partie haute 46 est obturée par un grillage soudé pour éviter toute intrusion d'objets. Sous la bride 40 se trouvent les deux buses de refoulement 47. Une distance déterminée sous la bride et la coaxialité par rapport aux tuyères sont très importantes. Un pion sert de détrompeur pour la mise en place du tamis. Le joint torique 39 sert d'étanchéité entre la tête et le corps. L'anneau de verrouillage 34 sert à verrouiller la tête 31 sur le corps 30 et permet également la manutention de l'ensemble. Une vis d'indexage 49 positionne et immobilise l'anneau de verrouillage après qu'il se soit appuyé sur le système de butée 50. Les deux axes 43 sont soudés après mise en place de l'anneau de levage sur la tête. Le tamis est en tôle perforée. Une tôle pleine inclinée à 45 peut servir de déflecteur (portion de cône). Une vis imperdable permet le montage et démontage sur la tête. Le flexible d'alimentation 38 est raccordé à l'enrouleur 29 d'alimentation du dispositif. Le flexible de l'enrouleur sert à la fois à l'alimentation et à la manutention du dispositif. L'enrouleur est manoeuvré par exemple à l'aide d'une clef pneumatique télémanipulable qui agit sur un engrenage 28 à vis sans fin pour modifier à la demande l'altitude du dispositif de l'invention. L'enrouleur 29 peut être soit posé sur le platelage, soit maintenu sur le pont. Compte tenu de la simplicité du montage du dispositif de l'invention, il est possible de monter sur la tête 31 (standard) des corps 30 de géométries différentes adaptées aux situations spécifiques. Les phénomènes physiques mis en jeu pour l'aspiration sont les mêmes dans l'invention et dans le document cité. Toutefois, la mise en oeuvre des moyens techniques sont différents. Dans l'invention, on injecte de l'air comprimé, permettant d'intervenir à sec dans les installations, contrairement au document cité qui utilise de l'eau sous pression et qui est donc destiné à être utilisé dans des piscines. Par ailleurs, I'invention n'utilise pas de filtre "jetable" mais un moyen de réception des matériaux radioactifs muni d'une crépine ou filtre 36 permettant d'arrêter les matériaux. En dernier lieu, l'originalité de l'invention consiste dans le moyen d'injection de l'air comprimé avec ses deux buses 47 et les deux tuyères 35. Dans un exemple de réalisation, le dispositif de l'invention se compose de: - un corps 30 cylindrique de longueur 1000 mm et de diamètre mm avec un volume utile de 8,5 litres; avec en partie inférieure, un tube d'aspiration 32 de diamètre 48 mm, et de longueur 765 mm); - d'une tête 31 cylindrique comportant sur le dessus un tube 37 d'alimentation en air avec un raccord 44 télémanipulable, deux tuyères 35 en tube dont la partie haute 46 est grillagée pour éviter toute intrusion d'objet; et en partie basse, deux buses de refoulement 47; les deux buses 47 se trouvant à une distance de 52 mm sous la bride 40; - un tamis 36 en tôle perforée (diamètre 3) avec une tôle pleine inclinée à 450 servant de déflecteur. La tête 31 est microbillée sauf pour l'intérieur des tuyères 35 qui est poli miroir. Le corps 30 et le tamis 36 sont décapés passives. L'ensemble est réalisé en acier inoxydable. L'ensemble du dispositif de l'invention présente alors un encombrement de: - hauteur totale: 1 355 mm; - diamètre maximal: 170 mm. Le fluide moteur est de l'air comprimé avec les caractéristiques suivantes: - pression environ 7 bars; - débit 5000 I/mn. Pour la manutention du dispositif de l'invention dans les caissons et tubes dissolveurs, il y a surveillance tout le long de la descente et de la montée à l'aide d'une caméra d'intervention. Le vidage du dispositif de l'invention s'effectue en désolidarisant la tête du corps. Les coques contenues dans le magasin de celui- ci sont alors vidées dans une benne. Les conditions d'utilisation du dispositif de l'invention sont les suivantes: l'aspiration ne peut s'effectuer que sur des coques rincées. Le o10 dispositif de l'invention ne doit pas être utilisé pour la récupération d'oxyde ou de coques se trouvant dans le bâti interne cisaille ou dans le distributeur rotatif. Les zones d'aspiration possibles sont les suivantes: - les caissons dissolveurs; - les gardes hydrauliques des bouchons d'étanchéité d'entrée des tubes dissolveurs; - les grilles de fonds de tubes dissolveurs; - les fonds de tubes dissolveurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aspiration au fond d'une cuve d'une installation nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (30) comportant un tube (32) d'aspiration et un fût (33) de réception, une tête (31), assurant la mise en dépression du corps, comportant au moins deux tuyères (35) et au moins deux buses (47) de refoulement, un tamis (36) de retenue, un flexible (38) d'alimentation en air comprimé, et un joint torique (39) assurant l'étanchéité entre le corps (30) et la tête (31), et un moyen de verrouillage (34), pour la solidarisation du corps et de la tête,. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (30) est de forme cylindrique en tôle avec en partie inférieure le tube d'aspiration (32) et en partie supérieure une bride (34). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs centreurs (42) soudés sur le pourtour du corps (30). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un pion servant de détrompeur à la mise en place de la tête (31). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux axes tournant (43) servant au verrouillage du corps (30) sur la tête (31) par action sur le moyen de verrouillage (34) 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête (31) est de forme cylindrique comportant sur le dessus un tube (37) d'alimentation en air avec un raccord (44) et les deux tuyères (35) en tube terminées par un cône dont la partie haute (46) est obturée par un grillage soudé pour éviter toute intrusion d'objets. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux buses de refoulement (47) coaxiales par rapport aux tuyères. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les buses de refoulement se trouvent à une distance déterminée de la bride (40). 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un pion servant de détrompeur pour la mise en place du tamis. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tamis est en tôle perforée. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une tôle pleine inclinée à 45 servant de déflecteur. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flexible d'alimentation (38), raccordé à l'enrouleur d'alimentation, sert à la fois à l'alimentation et à la manutention dudit dispositif. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le flexible d'alimentation (38) est raccordé à un enrouleur (29). 14. Dispositif selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé en fond de dissolveur.