Brevet FR2742088A1 — publié le 19970613

L'invention concerne une perche de vissage et de dévissage à distance de vis de fixation et en particulier de vis de fixation d'une tape sur une ouverture d'un conduit du circuit primaire débouchant à l'intérieur d'une boîte à eau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent une boîte à eau de forme généralement hémisphérique qui est traversée par des ouvertures au niveau desquelles sont soudées des tubulures de raccordement à la branche chaude et à la branche froide d'une boucle du circuit primaire du réacteur nucléaire. Pour effectuer certaines opérations d'entretien ou de réparation sur les générateurs de vapeur, pendant les arrêts du réacteur nucléaire, il peut être nécessaire de faire intervenir du personnel d'exécution à l'intérieur de la boîte à eau. Le circuit primaire et la cuve du réacteur nucléaire sont remplis d'eau pendant les opérations de maintenance du réacteur nucléaire, de sorte qu'il est nécessaire d'isoler la boîte à eau du circuit primaire et de vidanger la boîte à eau, avant de faire intervenir des opérateurs à l'intérieur de la boîte à eau. On a donc proposé des dispositifs de fermeture étanche des tubulures de jonction de la boîte à eau d'un générateur de vapeur au circuit primaire qui comportent des tapes d'obturation qui peuvent être mises en place à l'intérieur des tubulures de la boîte à eau préalablement aux interventions. Les tapes d'obturation telles que décrites par exemple dans le FR-A-2.708.080 comportent des goujons ou vis de fixation de la tape sur un anneau de fixation soudé sur la surface intérieure du générateur de vapeur, autour de l'ouverture dans laquelle débouche la conduite primaire. Pour réaliser la mise en place et la fixation de la tape d'obturation sur l'anneau de fixation ou pour réaliser le démontage de la tape d'obturation après une intervention, il est nécessaire de réaliser le vissage ou le dévissage des vis ou goujons de fixation de la tape coopérant avec des ouvertures taraudées de l'anneau de fixation. Du fait que ces opérations doivent être effectuées par l'intérieur de la boîte à eau, au voisinage de surfaces qui sont fortement activées après un certain temps de fonctionnement du réacteur nucléaire, il est extrêmement souhaitable de disposer de moyens permettant d'éviter d'exposer des opérateurs au milieu activé et aux radiations présentes à l'intérieur de la boîte à eau du générateur de vapeur. Il est possible d'utiliser des moyens de vissage et de dévissage commandés à distance qui peuvent être portés par exemple par un moyen de manutention fixé sous la plaque tubulaire du générateur de vapeur délimitant la boîte à eau à sa partie supérieure. De tels dispositifs commandés à distance peuvent être complexes quant à leur conception et à leur mise en oeuvre. On connaît d'autre part des perches de grande longueur qui peuvent être utilisées pour effectuer des opérations de vissage ou de dévissage à distance, par exemple pour réaliser le démontage ou le remontage d'embouts d'extrémité d'assemblages de combustible, dans la piscine de stockage du combustible usé d'un réacteur nucléaire. De telles perches de vissage et de dévissage comportent un corps tubulaire de grande longueur solidaire à une extrémité d'une poignée de manoeuvre qui permet à un opérateur d'actionner la perche de vissage depuis le dessus de la piscine du combustible. En fait, la perche de vissage et de dévissage des pièces de fixation d'un embout d'assemblage combustible est utilisée comme une clé ou un tournevis de très grande longueur dont la partie inférieure est engagée sur la pièce à dévisser.Un tel dispositif peut être utilisé dans le cas des assemblages de combustible démontables, du fait que les embouts démontables des assemblages de combustible comportent des pièces de fixation accessibles par le dessus, depuis une zone située à la verticale de l'assemblage de combustible. Dans le cas des tapes d'obturation des ouvertures des conduites primaires débouchant dans la boîte à eau d'un générateur de vapeur, les zones de fixation de ces tapes d'obturation ne sont accessibles qu'à travers des trous d'homme traversant la paroi hémisphérique de la boîte à eau du générateur de vapeur, il n'est pas possible d'effectuer le vissage ou le dévissage des vis de fixation des tapes d'obturation en utilisant une simple perche utilisée comme une clé ou un tournevis et manoeuvrée depuis l'extérieur de la boîte à eau du générateur de vapeur. On ne connaissait donc pas de perche de vissage ou de dévissage qui puisse être utilisée pour la mise en place ou le démontage de tapes d'obturation à l'intérieur de la boîte à eau d'un générateur de vapeur. De manière plus générale, on ne connaissait pas de perche de vissage ou de dévissage à distance de vis disposées dans un endroit peu accessible et en grande partie invisibles des opérateurs chargés de la manipulation de la perche. Le but de l'invention est donc de proposer une perche de vissage et de dévissage à distance de vis et en particulier de vis de fixation d'une tape sur une ouverture d'une conduite du circuit primaire débouchant à l'intérieur d'une boîte à eau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, comprenant un corps tubulaire allongé portant un outil de vissage et de dévissage à l'une de ses extrémités et reliée à son extrémité opposée à une poignée de commande de l'outil, cette perche de vissage et de dévissage pouvant être utilisée lorsque les vis sont situées dans un endroit dangereux ou inaccessible à des opérateurs, dont il est difficile d'avoir une vision directe, et en particulier à l'intérieur de la boîte à eau d'un générateur de vapeur. Dans ce but - l'outil de vissage et de dévissage comporte un support d'outil fixé dans une disposition latérale sur le corps de la perche et une tête de vissage et de dévissage montée rotative sur le support d'outil, et la perche comporte de plus un moyen moteur d'entraînement en rotation de la tête de vissage et de dévissage alimenté et commandé depuis l'extrémité de la perche comportant la poignée de commande, et une caméra vidéo fixée au corps de perche, dirigée vers l'outil de vissage et de dévissage et reliée à une unité de visualisation. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'une perche de vissage et de dévissage suivant l'invention et son utilisation pour réaliser la mise en place et le démontage d'une tape d'obturation de l'ouverture d'une conduite primaire débouchant dans la boîte à eau d'un générateur de vapeur. La figure 1 est une vue en perspective éclatée de la partie inférieure d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant la boîte à eau. La figure 2 est une vue en coupe d'une tubulure de la boîte à eau d'un générateur de vapeur comportant un anneau de fixation d'une tape d'obturation. La figure 3 est une vue en coupe d'une partie d'une tape d'obturation selon un art antérieur connu comportant une vis de fixation. Les figures 4A et 4B sont des vues en coupe d'une première partie d'extrémité d'une perche de vissage et de dévissage suivant l'invention comportant la poignée de commande et d'une seconde partie d'extrémité de la perche de vissage et de dévissage comportant l'outil et la caméra vidéo. Sur la figure 1, on voit la partie inférieure d'un générateur de vapeur 1, comportant la paroi hémisphérique de la boîte à eau du générateur de vapeur fixée sur une plaque tubulaire 3 dans laquelle sont engagées et fixées les extrémités des tubes du faisceau 4. La boîte à eau 2 est divisée intérieurement en deux parties par une cloison 5. De part et d'autre de la cloison 5, la paroi de la boîte à eau 2 est traversée par des ouvertures au niveau desquelles sont fixées des tubulures 6 et 6' de raccordement de deux canalisations du circuit primaire. Les tubulures 6 et 6' permettent d'assurer l'alimentation en eau sous pression de l'une des parties de la boîte à eau et la récupération par l'autre partie de la boîte à eau de l'eau sous pression ayant circulé à l'intérieur des tubes du faisceau 4 du générateur de vapeur. La paroi de la boîte à eau 2 est traversée de plus par des trous d'hommes tels que 7 débouchant dans chacun des compartiments séparés par la cloison 5. Comme il est visible sur la figure 2, les tubulures telles que 6 ou 6' fixées au niveau des ouvertures de traversée de la boîte à eau 2 comportent un alésage de forme cylindro-tronconique qui s'évase en direction de l'intérieur de la boîte à eau 2. Pour réaliser une intervention à l'intérieur de la boîte à eau 2, il est possible de faire pénétrer des opérateurs par les trous d'homme tels que 7 à l'intérieur de l'un ou l'autre des compartiments de la boîte à eau 2 séparés par la cloison 5. Pendant ces interventions, le circuit primaire est généralement rempli d'eau de sorte qu'il est nécessaire d'assurer la fermeture étanche de l'ouverture évasée des tubulures telles que 6 et 6', avant de réaliser l'intervention. Dans ce but, un anneau de supportage de tape 8 est fixé par exemple par soudage, sur la surface intérieure de la tubulure 6, dans une disposition coaxiale par rapport à l'alésage de la tubulure 6, dans la zone où la partie évasée de la tubulure 6 débouche à l'intérieur de la boîte à eau 2. La tubulure 6 est également percée d'un canal 9 permettant de réaliser la vidange complète de la boîte à eau après que celle-ci ait été isolée du circuit primaire par la tape d'obturation fixée sur l'anneau de fixation 8. La tape d'obturation doit être introduite à l'intérieur de la partie voulue de la boîte à eau par le trou d'homme 7 débouchant dans cette partie de la boîte à eau. Sur la figure 3, on a représenté une partie d'une tape d'obturation désignée de manière générale par le repère 10 et qui est constituée de la manière décrite dans le FR-A-2.708.080. La tape de fermeture 10 comporte une partie métallique 11 en forme de couvercle et une enveloppe 12 en matériau élastomère qui comporte des éléments constituant des joints d'étanchéité entre la tape d'obturation et l'anneau d'appui et de fixation 8 solidaire du fond de la boîte à eau du générateur de vapeur. Les rebords annulaires de la tape 11 et de l'enveloppe d'étanchéité 12 sont traversés par des ouvertures qui sont placées en vis-à-vis et dans le prolongement d'une ouverture taraudée usinée dans l'anneau d'appui et de fixation 8. La fixation de la tape 10 sur l'anneau 8 est assurée par une pluralité de vis telles que 13 qui sont engagées et fixées chacune à l'intérieur d'une ouverture taraudée de l'anneau d'appui et de fixation 8. Chacune des vis 13 est constituée d'un goujon 13a comportant des parties filetées à chacune de ses extrémités et d'un écrou 13b engagé et fixé sur une première partie d'extrémité du fût 13a pour constituer la tête de la vis 13. La seconde partie d'extrémité filetée du goujon 13a vient s'engager dans la partie taraudée de l'anneau de fixation 8. La tête de vis 13b vient en appui sur la partie supérieure de la partie métallique 11 de la tape 10, par l'intermédiaire d'une rondelle 14 comportant une surface d'appui sphérique concave ayant une forme correspondant à celle d'une partie d'appui sphérique convexe de la tête de vis 13b. Après mise en place de la tape 10 sur l'anneau de fixation 8 d'une ouverture d'une conduite primaire débouchant à l'intérieur de la boîte à eau, il est nécessaire de réaliser le vissage de l'ensemble des vis 13 de fixation de la tape dans les ouvertures taraudées de l'anneau de fixation 8. Le démontage de la tape 10 est réalisé par dévissage de chacune des vis 13 engagée dans l'anneau de fixation 8. Ces opérations de vissage et de dévissage peuvent être réalisées avantageusement en utilisant une perche de vissage et de dévissage suivant l'invention dont une partie d'extrémité portant un outillage de vissage et de dévissage peut être introduite par le trou d'homme 7 dans un compartiment de la boîte à eau et dont une autre partie restant à l'extérieur de la boîte à eau peut être tenue par un opérateur qui réalise la manutention et la mise en place de la perche ainsi que la commande de l'outil de vissage et de dévissage. On a représenté sur les figures 4A et 4B, une perche de vissage et de dévissage suivant l'invention désignée de manière générale par le repère 15. La perche 15 comporte un corps tubulaire 16 dont la longueur, dans le cas d'une perche d'intervention à l'intérieur de la boîte à eau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, peut être de l'ordre de deux mètres. Dans une première partie d'extrémité du corps 16 est engagé un palier de glissement 17 assurant le passage glissant d'un élément de perche tubulaire 18 dont la partie d'extrémité engagée à l'intérieur du corps 16 de la perche porte un palier de glissement interne 19. L'élément de perche tubulaire 18 est relié, à son extrémité opposée au palier de glissement interne 19, à une poignée de commande 20. Le montage glissant de l'élément tubulaire 18 à l'intérieur du corps de perche 16 permet d'effectuer un certain réglage de longueur de la perche dont les éléments 16 et 18 sont montés de manière télescopique. Le corps de perche 16 porte, à son extrémité opposée au palier 17, par l'intermédiaire d'un support 22, un outil de vissage et de dévissage motorisé 21. L'outil de vissage et de dévissage 21 comporte un support d'outil 21a et une tête de vissage et de dévissage 23 montée rotative autour d'un axe 23a sur le support 21a. Dans le support 21a est monté un motoréducteur d'entraînement en rotation de la tête de vissage et de dévissage 23. Le support 22 solidaire du corps de perche 16 et le support d'outil 21a sont montés dans une disposition latérale par rapport au corps de perche tubulaire 16 et l'axe 23a de la tête de vissage et de dévissage 23 est dirigé vers l'extérieur, dans une direction faisant un angle faible avec un plan perpendiculaire à l'axe du corps de perche 16. Comme il est visible sur la figure 4B, cette disposition de la tête de vissage 23 permet de réaliser l'engagement d'une partie d'extrémité profilée de la tête de vissage 23 à l'intérieur d'un alésage profilé de la tête 13b d'une vis 13 de fixation d'une tape 10 à l'intérieur de la boîte à eau d'un générateur de vapeur. En déplaçant et en inclinant la perche 15 introduite par un trou d'homme 7 à l'intérieur de la boîte à eau du générateur de vapeur, on peut accéder à l'ensemble des vis 13 de fixation d'une tape 10 mise en place sur une ouverture d'une conduite primaire débouchant dans la boîte à eau du générateur de vapeur. Le moteur d'entraînement de la tête de vissage 23 disposé à l'intérieur du support 21a est alimenté en courant électrique par l'intermédiaire d'un câble électrique 24 traversant un bouchon presse-étoupe 25 fixé à l'extrémité du corps tubulaire 16 de la perche et s'étendant, suivant l'axe et sur toute la longueur du corps tubulaire 16 et de l'élément tubulaire 18 de la perche pour parvenir à l'intérieur de la poignée de commande 20 où les conducteurs du câble 24 sont connectés à un interrupteur 26 de commande de l'outil de vissage et de dévissage. Un câble d'alimentation 27 pénétrant dans la poignée de commande 20 dont les conducteurs électriques sont connectés à l'interrupteur 26 est relié à son extrémité opposée à l'interrupteur 26, à une source de courant électrique non représentée. Sur la partie d'extrémité du corps 16 de la perche voisine de l'outil de vissage et de dévissage 21, est montée par l'intermédiaire d'un support 28, une caméra vidéo 30 dont l'axe 30a est dirigé vers l'extrémité de la tête de vissage 23 de l'outil 21 de forme profilée qui est engagée à l'intérieur de la tête de vis. La caméra vidéo 30 qui est reliée par l'intermédiaire d'un câble 31 à une unité de visualisation 32 comportant un écran permet de fournir une image de l'extrémité de la tête de vissage et de la tête de vis 13b dans laquelle est engagée la tête de vissage, lors de l'utilisation de la perche de vissage pour effectuer la fixation ou le démontage d'une tape à l'intérieur de la boîte à eau d'un générateur de vapeur. Le câble vidéo 31 traverse le corps tubulaire 16 et l'élément tubulaire 18 de la perche, suivant leur axe pour parvenir à la poignée de commande 20.L'extrémité du câble 31 qui ressort de la poignée de commande par une ouverture permettant également le passage du câble d'alimentation 27 est reliée à l'unité d'alimentation et de visualisation 32 qui se trouve à poste fixe à l'extérieur de la boîte à eau du générateur de vapeur, de manière à fournir aux opérateurs une image de la zone d'intervention de la tête de vissage et de dévissage, à l'intérieur de la boîte à eau. La caméra vidéo 30 est protégée contre les chocs, pendant la manipulation de la perche, par un élément de protection 29. La zone d'intervention de la tête de vissage dont l'image est transmise à l'unité de visualisation 32 par le câble 31 est éclairée par une source lumineuse non représentée fixée sur le support 28 de la caméra, par exemple. La perche de vissage et de dévissage suivant l'invention permet donc de réaliser une partie des opérations de mise en place et de fixation ou de démontage d'une tape d'obturation d'une ouverture à l'inté rieur de la boîte à eau d'un générateur de vapeur depuis l'extérieur de la boîte à eau, de manière très sûre et sans que l'opérateur chargé de la mise en place ou du démontage de la tape soit exposé trop longtemps aux rayonnements à l'intérieur de la boîte à eau. De plus, la mise en place et l'actionnement de la tête de vissage sont réalisés en suivi vidéo, de telle sorte qu'on évite une exposition des opérateurs à un flux d'irradiation qu'impliquerait une mise en place sur les têtes de vis avec une observation directe à l'intérieur de la boîte à eau du générateur de vapeur.On réduit ainsi considérablement les doses d'irradiation reçues par le personnel chargé du contrôle et de la réparation des générateurs de vapeur, lors d'un arrêt du réacteur nucléaire. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que l'outil de vissage peut présenter toute forme et toute disposition voulues en fonction des caractéristiques des tapes d'obturation utilisées et que la structure générale et les dimensions du corps de la perche peuvent être adaptées aux caractéristiques des générateurs de vapeur dans lesquels on réalise la mise en place et le démontage de tapes d'obturation. Le moteur d'entraînement de la tête de vissage peut être disposé aussi bien sur une partie de la perche destinée à rester à l'extérieur de la zone d'intervention (par exemple de la boîte à eau d'un générateur de vapeur) que sur une partie de la perche destinée à venir dans la zone d'intervention. Le moteur d'entraînement peut donc se trouver à proximité de la tête de vissage et lui être directement associé ou, au contraire, dans une disposition éloignée de la tête de vissage, par exemple au voisinage de la poignée de commande ; dans ce dernier cas, l'entraînement en rotation de la tête de vissage peut être assuré par une transmission flexible. Le moyen moteur d'entraînement de la tête de vissage peut être différent d'un moteur électrique et constitué par exemple par un dispositif pneumatique ou hydraulique. L'angle formé par l'outil de vissage et la perche peut être quelconque pour s'adapter aux conditions d'intervention. Le type de vis dont on réalise le vissage et le dévissage à distance peut être quelconque. La forme de la tête de vissage et de dévissage de l'outil est adaptée au type de vis. Les moyens de visualisation de la zone d'intervention par caméra vidéo peuvent également être constitués d'une manière différente de celle qui a été décrite. L'invention s'applique non seulement au vissage et au dévissage des vis de fixation de tapes d'obturation à l'intérieur des boîtes à eau de générateur de vapeur de réacteur nucléaire mais également à d'autres interventions dans des milieux irradiés nécessitant des opérations de vissage et de dévissage. La perche de vissage et de dévissage suivant l'invention peut également être utilisée dans des secteurs d'activité différents de l'exploitation des réacteurs nucléaires. REVENDICATIONS 1.- Perche de vissage et de dévissage à distance comportant un corps tubulaire allongé (16) portant un outil de vissage et de dévissage (21) à l'une de ses extrémités et reliée, à son extrémité opposée, à une poignée de commande (20) de l'outil (21), caractérisée par le fait que l'outil de vissage et de dévissage (21) comporte un support d'outil (21a) fixé dans une disposition latérale sur le corps (16) de la perche (15) et une tête de vissage et de dévissage (23) montée rotative sur le support d'outil (21a) et que la perche (15) comporte de plus un moyen moteur d'entraînement en rotation de la tête de vissage et de dévissage (23) alimenté et commandé depuis l'extrémité de la perche (15) comportant la poignée de commande (20), et une caméra vidéo (30) fixée au corps de perche (16), dirigée vers l'outil de vissage et de dévissage (23) et reliée à une unité de visualisation (32). 2.- Perche suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le moyen moteur d'entraînement en rotation de la tête de vissage et de dévissage (23) est disposé à la première extrémité du corps tubulaire (16) de la perche portant l'outil (21) et associé directement à la tête de vissage et de dévissage (23) de l'outil. 3.- Perche suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le moyen moteur d'entraînement en rotation de la tête de vissage et de dévissage (23) est un moteur électrique alimenté en courant électrique par un câble (24) passant à travers le corps de perche (16) dans une direction axiale pour parvenir à la poignée de commande (20) qui comporte un interrupteur (26) auquel sont reliés des conducteurs électriques du câble (24) et des conducteurs électriques d'un câble d'alimentation (27) relié à une source d'alimentation en courant électrique. 4.- Perche suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le moyen moteur d'entraînement en rotation de la tête de vissage et de dévissage (23) de l'outil (21) est disposé au voisinage de la seconde extrémité du corps tubulaire (16) de la perche reliée à la poignée de commande (20) et relié à la tête de vissage et de dévissage (23) par une transmission flexible. 5.- Perche suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que la caméra vidéo (30) est reliée à une unité de visualisation (32) par l'intermédiaire d'un câble vidéo (31) traversant le corps de perche tubulaire (16) dans la direction axiale pour parvenir à l'unité de visualisation (32), par l'intermédiaire de la poignée de commande (20). 6.- Perche suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le corps de perche (16) est réalisé sous forme télescopique, de manière à être réglable en longueur. 7.- Perche suivant la revendication 6, caractérisée par le fait qu'un élément tubulaire (18) solidaire de la poignée de commande (20) est monté glissant dans la direction axiale à l'intérieur du corps de perche (16). 8.- Utilisation d'une perche (15) suivant l'une quelconque des revendication 1 à 7 pour réaliser le vissage et le dévissage à distance de vis de fixation d'une tape (10) sur une ouverture d'une conduite du circuit primaire débouchant à l'intérieur d'une boîte à eau (5) d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.