Brevet FR2754053A1 — publié le 19980403

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DE DEFORMATION DE TUBE GUIDE La présente invention a pour objet la mesure de la déformation des tubes guides d'assemblage combustible nucléaire, permettant de contrôler leur rectitude. A l'issue d'un passage en réacteur, un assemblage combustible peut présenter des déformations donnant aux tubes guides une forme non rectiligne. I1 est important de déceler l'existence et limportance de telles déformations avant rechargement dans le réacteur, notamment pour garantir le libre passage des crayons de grappe de réglage dans les tubes guides. L'invention vise à fournir un dispositif et un procédé permettant d'obtenir un tracé des déformations extérieures d'un tube guide, utilisables alors que l'assemblage est maintenu sous eau. On connaît déjà (FR-A-2 656 415) un procédé permettant de mesurer simultanément la distance entre des tubes métalliques sensiblement parallèles constituant une nappe, notamment entre des tubes constituant les gaines des crayons d'un assemblage combustible, et l'épaisseur d'oxyde recouvrant les tubes. Pour cela, on déplace une sonde à courants de Foucault parallèlement à la nappe en l'appuyant au passage sur les tubes ; on enregistre un signal électrique fourni par la sonde et représentatif des variations d'impédance de la sonde ; on déduit la distance entre crayons de la mesure du déplacement de la sonde entre valeurs du signal correspondant à des extrema successifs d'impédance. Ce procédé n'est pas applicable à la mesure de la déformation des tubes guides qui ne constituent pas des nappes et qui ne sont pas répartis à intervalles tous égaux. Pour permettre une mesure, l'invention propose un procédé suivant lequel (a) on déplace horizontalement une sonde à courants de Foucault de façon à la faire passer successivement sur un repère rectiligne sensiblement vertical, métallique et sur les tubes guides d'une première rangée de l'assemblage maintenu vertical, on mesure le signal de sortie de la sonde et on mémorise les positions de la sonde correspondant aux extrema du signal, par rapport audit repère, (b) on reproduit l'étape (a) à plusieurs altitudes sur ladite rangée, (c) on reproduit les étapes (a) et (b) sur les autres rangées, (d) on reproduit les étapes (a), (b) et (c) avec un déplacement de la sonde dans un sens orthogonal au premier, (e) à partir des positions mémorisées, on calcule l'amplitude et la direction des écarts de position par rapport à la position nominale pour un tube rectiligne, à chacune des altitudes. Les étapes (b), (c) et (d) peuvent être effectuées dans un ordre quelconque. Les tubes guides, contrairement aux gaines de crayons, sont généralement peu oxydées. La mesure en est facilitée. La sonde et la chaîne de mesure qui traite son signal de sortie peuvent être calibrées en faisant passer la sonde sur un tronçon de tube étalon placé à proximité de l'assemblage. Le procédé peut être mis en oeuvre en utilisant un dispositif comportant des éléments communs avec celui décrit dans le document FR-A-2 656 415. Le dispositif peut comporter alors des moyens pour déplacer une sonde à courants de Foucault dans une direction horizontale déterminée et mesurer les déplacements de la sonde, ladite sonde comportant des moyens destinés à s'appuyer sur une nappe de crayons, pour la repousser élastiquement, transversalement à la direction de déplacement de la sonde, et l'appliquer successivement sur les tubes rencontrés et sur un repère placé hors de l'assemblage ; des moyens de traitement fournissant un signal fonction de l'impédance de la sonde et permettant de déterminer les extrema du signal et les emplacements de la sonde correspondants par rapport au repère ; et des moyens pour calculer les déformations du tube à partir des emplacements déterminés, mesurés à plusieurs niveaux et dans deux directions horizontales mutuellement orthogonales. Les tubes guides d'assemblage combustible présentent souvent, à leur partie basse, une zone de diamètre réduit, peu supérieur à celui d'un crayon de grappe de commande susceptible de descendre dans le tube. Les déformations des tubes guides sont particulièrement critiques dans cette zone. La mesure peut y être effectuée de façon particulièrement précise par référence à un tronçon de tube étalon. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est une vue simplifiée en élévation, d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1 avec des parties omises - les figures 3 et 4 montrent, respectivement en vue de face et en vue de dessus, une potence de montage d'un repère vertical constitué par un fil métallique tendu - la figure 5 montre une constitution de sonde utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention - la figure 6 est un synoptique de principe. Le dispositif montré en figures 1 et 2 peut être constitué de façon que la plupart de ses éléments mécaniques, exception faite de ceux destinés à la mesure proprement dite, soient identiques à ceux utilisés pour d'autres vérifications sur un assemblage combustible. Le dispositif comprend une charpente fixe reposant sur le fond d'une piscine, par exemple d'une piscine de désactivation. Cette charpente a un support en équerre 10 formant un socle, fixé au fond de la piscine, destiné à recevoir et à maintenir en position l'embout inférieur 12 d'un assemblage 14. Cet assemblage peut être déposé à laide d'une tige ou perche de manoeuvre (non représentée) en prise sur l'embout supérieur 16 de l'assemblage. Les tubes guide, tel que le tube guide 18 montré en figure 1, sont alors approximativement verticaux. La charpente comprend également des rails verticaux, non représentés sur la figure 1, formant un chemin de roulement 20 pour un chariot 22 muni de galets 24. Le chariot est déplaçable verticalement par des moyens moteur munis d'un appareil de mesure du niveau vertical. Ces moyens peuvent par exemple être constitués par un moteur d'entraînement d'un couple de galets (ou de pignons) en prise avec un rail, muni d'un codeur fournissant, sous forme numérique, une indication du niveau du chariot. Le chariot 22, mobile verticalement, porte à son tour une table à mouvements croisés, ayant un plateau 26 déplaçable suivant une direction y parallèle à l'un des côtés de l'assemblage 14, et un plateau 28 déplaçable orthogonalement au précédent, suivant une direction x (figure 2). Le plateau 26 est déplaçable de la position où il est représenté en traits pleins sur la figure 2 à la position représentée en traits mixtes, la distance entre les deux positions étant au moins égale à la largeur de l'assemblage 14. Le plateau 26 est par exemple muni de galets 30 entraînés par un moteur non représenté et roulant sur un rail 32 horizontal prévu sur le chariot. Ce moteur est lui aussi muni d'un codeur fournissant une indication sur les déplacements dans la direction y. Le plateau 28 est de son côté mobile sur un rail 34 solidaire du plateau 26. Sur le plateau 28 est fixée une lame 36, portant une sonde de mesure 38, qu'on désignera ultérieurement par le terme "sabre". Ce sabre peut avoir la constitution montrée schématiquement en figure 5, très similaire à celle déjà décrite dans le document FR-A-2656 415 auquel on pourra se reporter. Le sabre traverse un guide 39 fixé au plateau 26, qui lui impose une orientation parallèle à l'un des côtés de l'assemblage 14. Une caméra de télévision 40 peut être fixée sur le guide pour fournir à un opérateur, sur un écran, une image de la zone dans laquelle s'effectue la mesure. Le dispositif comporte encore au moins un repère vertical par rapport auquel sont effectuées les mesures. Dans le mode de réalisation illustré, un premier repère est constitué par un fil vertical 42 accroché à une potence portée par le bord de la margelle 43 de la piscine. Ce fil tendu permet de mesurer les déformations et/ou de tracer la déformée du tube guide sur toute sa longueur. Dans le cas illustré sur les figures 3 et 4, la potence est constituée par un profilé horizontal 44 dont la position est ajustable sur un chariot 45 qui peut également supporter la perche ou tige de manutention de l'assemblage. Lextrémité inférieure du fil, qui a une longueur de plusieurs mètres, est accrochée au socle 10. Pour permettre un calibrage de la sonde de mesure et de la chaîne d'exploitation du signal, un tube étalon 46 de caractéristiques identiques à celles d'un tube guide type est fixé sur le guide 39 à un emplacement tel que la sonde de mesure s'appuie sur lui lors de l'avancée du plateau 28, avant d'arriver dans 1assemblage Enfin, lorsque les tubes guide de l'assemblage comportent une partie de diamètre réduit sur une fraction de leur longueur, il est préférable de munir le socle 10 d'un tronçon de tube de référence 48, de longueur égale à celle de la partie de diamètre réduit, permettant un repérage de la sonde de mesure. Ce tube de référence permet une mesure de déformation très précise sur cette partie de diamètre réduit. Le sabre 36 est prévu pour s'insérer entre les rangées de crayons de combustible 49 appropriées, de façon que la sonde de mesure 38 puisse s'appuyer au passage sur les tubes guide 18. Deux ressorts 50 superposés prévus sur le sabre 36 prennent appui sur les crayons 49 de la rangée adjacente à celle dans laquelle se trouvent les tubes guides 18 à contrôler. Le passage sur un tube guide est décelé par un maximum ou un minimum de signal, comme dans le cas déjà décrit dans le document FR-A-2 656 415. L'appui sur un tube guide peut être différencié de l'appui sur un crayon de combustible du fait de la différence de signal et par comparaison avec le signal fourni par passage sur l'étalon 46. La figure 6 est un synoptique qui montre une constitution possible du système d'exploitation des signaux du dispositif. Les signaux de sortie de la sonde 38 sont mis en forme par des circuits d'exploitation 52 et transmis à un calculateur 54 ainsi éventuellement qu'à un afficheur 56 permettant à un opérateur de déterminer l'instant de passage dans le plan médian d'un tube guide. Le calculateur 54 est associé à une mémoire vive de travail 57 et à une mémoire de masse 58 permettant de conserver l'ensemble des mesures effectuées dans deux directions orthogonales de l'assemblage et de les restituer au calculateur 54 en vue de la mesure des déformations. Le calculateur 54 reçoit également les indications fournies par le codeur d'un moteur 60 de déplacement vertical (moteur en z) et les indications fournies par le codeur d'un moteur 62 de déplacement en x. Les moteurs peuvent être actionnés par l'opérateur, de façon à lui permettre de choisir les niveaux auxquels s'effectue la mesure et également d'envoyer un signal d'identification au passage dans le plan médian d'un tube guide 18. Le procédé de contrôle de la rectitude des tubes guides d'un assemblage 14 peut alors être effectué de la façon suivante. L'assemblage 14 est mis en place comme indiqué sur les figures 1 et 2, puis le plateau 28 est reculé de façon que le sabre soit entièrement dégagé de l'assemblage, cest-A- dire déplacé de la position où il est montré en figures 1 et 2 à une position extrême à droite, qui peut être décelée grâce à un capteur, par exemple 66. Le plateau 26 est déplacé suivant la direction y de façon à amener le sabre en face de l'intervalle qui sépare une rangée de crayons 49 d'une rangée dans laquelle des tubes guides 18 sont intercalés (figure 5). Des asservissements peuvent être prévus pour interdire ce déplacement en y si le plateau 28 n'est pas dans sa position extrême de recul. Le plateau 28 est ensuite déplacé suivant la direction x de façon que la sonde de mesure 38 vienne s'appuyer successivement sur les crayons et les tubes guides, à un niveau déterminé. Le passage de la sonde dans le plan médian d'un tube guide est repéré, sur écran, par l'utilisateur qui peut alors adresser au calculateur un ordre d'enregistrer la position en x en mémoire de masse 58. Cette opération est effectuée pour toutes les rangées comportant des tubes guides (au nombre de 7 sur un assemblage combustible courant à l'heure actuelle) et à plusieurs niveaux. Chaque fois, la position des tubes guides est repérée par rapport à la référence constituée par le fil tendu 42. Une fois ces opérations effectuées, l'assemblage est tourné de 900 et les mêmes opérations sont effectuées, aux mêmes niveaux. Les valeurs ainsi acquises et stockées en mémoire de masse 58 sont ensuite traitées en différé, par le calculateur 54 ou un calculateur hors ligne, pour déterminer la déformation par un calcul de la somme vectorielle des déformées suivant les deux directions à 900. On voit que le procédé et le dispositif permettent, à volonté de mesurer et/ou de tracer le déformé du tube soit sur toute sa longueur, soit uniquement dans la partie de diamètre réduit. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la déformation dlun tube guide d'assemblage combustible nucléaire, suivant lequel (a) on déplace horizontalement une sonde à courants de Foucault de façon à la faire passer successivement sur un repère rectiligne vertical, métallique, et sur les tubes guides d'une première rangée de l'assemblage maintenu vertical, on mesure le signal de sortie de la sonde et on mémorise les positions de la sonde correspondant aux extrema du signal, par rapport audit repère, (b) on reproduit l'étape (a) à plusieurs altitudes sur ladite rangée, (c) on reproduit les étapes (a) et (b) sur les autres rangées, (d) on reproduit les étapes (a), (b) et (c) avec un déplacement de la sonde dans un sens orthogonal au premier, (e) à partir des positions mémorisées, on calcule l'amplitude et la direction des écarts de position par rapport à la position nominale pour un tube rectiligne, à chacune des altitudes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on calibre la sonde et sa chaîne de mesure en faisant passer la sonde sur un tronçon de tube étalon placé à proximité de l'assemblage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on différencie visuellement l'appui sur un tube guide d'un appui sur un crayon de combustible par comparaison avec le signal lors du passage sur le tube étalon. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on relève chaque position de la sonde correspondant au plan médian d'un tube guide par surveillance visuelle des extrema du signal sur un écran. 5. Dispositif de mesure de la déformation des tubes guides d'un assemblage combustible nucléaire, comprenant des moyens fixes prévus pour recevoir un assemblage en position verticale ; un chariot (22) déplaçable verticalement sur les dits moyens fixes et portant une table à mouvements croisés munie de moteurs pour provoquer des déplacements, suivant deux directions parallèles aux côtés de l'assemblage porté par les moyens fixes, d'une sonde à courants de Foucault et pour mesurer les déplacements de la sonde, ladite sonde comportant des moyens destinés à l'appuyer sur une nappe de crayons, la repousser élastiquement, transversalement à sa direction de déplacement vers et à partir de l'assemblage et l'appliquer successivement sur les tubes rencontrés et sur un repère placé hors de l'assemblage ; des moyens de traitement fournissant un signal fonction de l'impédance de la sonde et permettant de déterminer les extrema du signal et les emplacements de la sonde correspondants, par rapport au repère ; et des moyens pour calculer les déformations du tube à partir desdits emplacements, mesurés à plusieurs niveaux et dans deux directions horizontales mutuellement orthogonales. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dit repère est constitué par un fil vertical (42) accroché à une potence portée par le bord de la margelle (43) d'une piscine contenant les moyens fixes. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un premier plateau (26) destiné à déplacer la sonde transversalement à l'assemblage porte un tube étalon (46) de caractéristiques identiques à celles d'un tube guide, à un emplacement tel que la sonde de mesure s'appuie sur lui lors de l'avancée du second plateau (28) avant d'arriver dans l'assemblage. 8. Dispositif selon la revendication 5, 6 ou 7 de mesure sur des tubes guide comportant une partie de diamètre réduit sur une fraction de leur longueur, caractérisé en ce que les moyens fixes (10) portent un tronçon de tube de référence (48) de longueur égale à celle de la partie de diamètre réduit, permettant un repérage de la sonde. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier plateau (26) porte un guide (39) qui impose à la sonde une orientation parallèle à l'un des côtés de l'assemblage (14) ainsi éventuellement qu'une caméra (40) fixée sur le guide pour fournir à un opérateur sur écran, une image de la zone dans laquelle s'effectue la mesure.