Brevet FR2753266A1 — publié le 19980313

PROCEDE POUR DETERMINER L'AMPLITUDE DES DEFORMATIONS D'ASSEMBLAGES DE COMBUSTIBLES NUCLEAIRES IRRADIES ET DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE. L'invention concerne un procédé permettant de déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés. Elle vise également un dispositif susceptible de mettre en oeuvre ce procédé. De manière connue, le coeur du réacteur de centrales nucléaires, notamment du type à eau sous pression (REP ou PWR) est constitué d'un certain nombre d'assemblages de combustibles disposés côte à côte verticalement, reposant sur un sommier ou plaque de coeur. Ces assemblages de combustibles sont constitués d'un certain nombre d'aiguilles ou de crayons constitués par l'empilement de pastilles frittées de combustible nucléaire proprement dit, notamment d'oxyde d'uranium ou de plutonium, les crayons étant maintenus au sein d'un même assemblage au moyen de grilles-entretoises réparties suivant la hauteur des assemblages. Ces assemblages comprennent une tête supérieure, permettant la prise et la manutention de l'assemblage au sein du réacteur, et un pied assurant son positionnement sur la plaque de coeur, cette dernière étant pourvue d'orifices prévus à cet effet. Lorsque les assemblages ainsi constitués sont neufs, ils se présentent de façon rectiligne. En revanche, après une certaine période d'irradiation, on observe que les assemblages présentent différents types de déformation, telles que notamment des vrillages, des déformations en arc de cercle ou "banane", des flambages, ces déformations tendant à augmenter fortement avec la durée ou le degré d'irradiation, et provoquant des difficultés croissantes dans la mise en place des assemblages dans le coeur ou lors de leur extraction hors de celui-ci. Compte-tenu des déformations ainsi engendrées au niveau des différents assemblages après un ou plusieurs cycles d'exploitation, leur réinsertion en d'autres sites du coeur au niveau de la plaque de coeur peut poser problème, notamment compte-tenu d'interférences en volume avec les assemblages voisins. Les exploitants des centrales nucléaires sont donc soucieux de connaître le plus précisément et le plus rapidement possibles l'amplitude et le profil des déformations des assemblages ainsi engendrées, dès leur extraction du coeur. A ce jour, des méthodes longues et complexes sont mises en oeuvre, qui consistent notamment à transférer les assemblages au bâtiment combustible, mis en place sur un poste de contrôle, au niveau duquel on procède à un contrôle, et un stockage en piscine dans le bâtiment combustible. Cette procédure est longue et ne permet pas de disposer de résultats rapides, entraînant de fait une augmentation importante des coûts y relatifs. L'objet de l'invention est de proposer un procédé permettant d'effectuer les mesures nécessaires dès l'extraction de l'assemblage combustible de son emplacement dans le coeur, et avant même son évacuation hors de celui-ci. Pour ce faire, le procédé conforme à l'invention consiste à mettre en oeuvre une machine de chargement du coeur d'un réacteur nucléaire, comprenant: - un chariot de commande susceptible de se déplacer selon un plan horizontal - un mât principal télécospique, fixé à son extrémité supérieure au chariot; et portant à son extrémité inférieure un grappin permettant la prise d'un assemblage à positionner ou à extraire; - un mât auxiliaire télescopique fixé au chariot, et parallèle au mât principal. Ce procédé consiste à munir le mât principal ou le mât auxiliaire télescopique d'un ou plusieurs capteurs de mesure de distance, susceptibles de mesurer la distance séparant l'enveloppe externe de l'assemblage prise en charge par le mât principal par rapport à un référentiel fixe, par défilement relatif du mât principal par rapport au mât auxiliaire, et donc de l'assemblage par rapport au(x) capteur(s), lesdites mesures étant ensuite traitées par une unité de traitement susceptible de permettre de déterminer en temps réel ou quasi- réel le profil des assemblages combustibles entre les points d'extrémités haute et basse prises comme référence. Selon une première forme de réalisation de l'invention, le ou les capteurs sont positionnés sur la partie basse du mât auxiliaire et l'assemblage est déplacé verticalement par le mât principal devant cette partie basse du mât auxiliaire, positionné à l'altitude convenable pour que la mesure ne soit pas affectée par une déformation éventuelle de l'assemblage combustible, qui serait provoquée par les dispositifs de guidage installés dans le mât principal. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le mât principal, donc l'assemblage est fixe et le mât auxiliaire défile verticalement devant l'assemblage: ce sont alors les capteurs qui défilent verticalement devant l'assemblage. L'invention concerne également le dispositif susceptible de mettre en oeuvre ce procédé. Ce dispositif met en oeuvre une machine de chargement, telle que décrite précédemment, et plus précisément décrite par exemple dans le document EP-A-O 696806 du Demandeur. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une vue générale de la machine de chargement comportant le dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique de la mise en oeuvre d'une première forme de réalisation conforme à l'invention, dont la figure 3 est une vue du dessous. La figure 4 est une représentation schématique de la mise en oeuvre d'une seconde forme de réalisation conforme à l'invention, dont la figure 5 est une vue du dessous. Par référence à la figure 1, la référence (1) désigne la machine de chargement susceptible de se déplacer sur une voie de roulement (2). Cette machine présente deux voies de roulement (3) et (4) le long desquelles est susceptible de se déplacer horizontalement un chariot (5) portant l'engin de levage et l'outil de manutention. Cet outil est formé essentiellement d'un treuil non représenté et d'un ensemble d'un tube fixe (7) et de tubes télescopiques coaxiaux (8) constituant le mât principal. L'extrémité inférieure du mât principal (7, 8) est équipée de moyens de préhension et notamment d'un grappin (9), destiné à venir coopérer avec la tête supérieure des assemblages de combustibles nucléaires (16), afin de permettre leur prise en charge et leur manutention. Cette machine de chargement comporte également un deuxième mât, dit mât auxiliaire (10), fixé parallèlement au mât principal (7, 8), notamment au moyen d'attaches rigides (11, 12). Ce mât auxiliaire comprend un arbre de commande, susceptible de se mouvoir à l'intérieur dudit mât auxiliaire, et relié à son extrémité supérieure au bâti du chariot par le biais d'un vérin, susceptible d'assurer ce mouvement. A son autre extrémité, le mât auxiliaire (10) peut éventuellement être rattaché à un outil de guidage (15), destiné à être utilisé lors de la mise en place des assemblages de combustibles nucléaires au sein de la plaque de coeur. L'objet de l'invention est de permettre de connaître l'amplitude de la déformation des assemblages de combustibles, au sein même de la cuve du réacteur. A cet effet, et dans une première forme de réalisation de l'invention décrite en liaison avec les figures 2 et 3, on positionne un capteur (17) à l'extrémité inférieure du mât auxiliaire (10), et plus particulièrement, sur l'outil de guidage (15). A cet égard, le mât auxiliaire est positionné à l'altitude convenable pour que la mesure ne soit pas affectée par une déformation éventuelle de l'assemblage combustible, qui serait provoquée par les dispositifs de guidage installés dans le mât principal. Ce capteur de position est du type à courants de Foucault ou à Laser. Dans le cas de capteur à courants de Foucault, la cible agit sur le coefficient d'auto-induction du capteur, celui-ci étant inséré dans le circuit d'un pont de Wheatstone De fait, le mât auxiliaire (10) est maintenu en position fixe et, l'assemblage (16) est déplacé verticalement par le mât principal (8) devant l'extrémité inférieure du mât auxiliaire et donc devant le capteur de position (17), à l'état suspendu au tube télescopique et du grappin de la machine de chargement. On a représenté par la référence h la course de levage de l'assemblage (16) devant le capteur (17). Dans une variante, l'assemblage est fixe et le mât auxiliaire défile verticalement devant l'assemblage de combustibles dont on souhaite connaître l'amplitude de déformation. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, représentée en liaison avec les figures 4 et 5, le ou les capteurs (19) sont disposés sur le mât principal (7) de la machine, et notamment sur le tube fixe. Le capteur est dans ce cas constitué d'une source laser émettant son rayon colimaté en direction de l'assemblage combustible à contrôler, par l'intermédiaire de réflecteurs (18) positionnés sur le mât auxiliaire, et plus précisément sur l'outil de guidage (15), ces réflecteurs étant typiquement constitués de systèmes réfléchissant aptes à orienter le faisceau sur l'assemblage, puis à réceptionner le signal réfléchi, et enfin à renvoyer ce faisceau en direction du ou des capteurs, afin de mesurer les distances ou les variations de distances recherchées On a représenté par la référence (20) le faisceau de mesure émanant des capteurs (17) ou des réflecteurs (18). De la sorte, il devient ainsi possible d'aboutir à la connaissance de o l'amplitude de déformation des assemblages alors que ceux-ci sont encore dans la piscine au-dessus de la cuve du réacteur et alors que l'assemblage n'est pas engagé dans les coulisses de guidage incorporées dans le mât principal. Les mesures délivrées par les capteurs sont enregistrées et traitées par un logiciel permettant d'une part, de lisser les courbes, afin d'éliminer les perturbations ponctuelles, notamment inhérentes aux vibrations affectant le mât auxiliaire ou le mât principal, et d'autre part, de déterminer le profil des assemblages combustibles entre les points d'extrémité haute et basse, pris comme référence ou, par rapport à un axe théorique passant entre lesdites extrémités afin de déterminer la flèche de déformation. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nudéaires irradiés, c a r a c"t é r i s é - en ce qu'il met en oeuvre une machine de chargement du coeur d'un réacteur nucléaire, comprenant: un chariot de commande (5) susceptible de se déplacer selon un plan horizontal; un mât principal télécospique (7, 8), fixé à son extrémité supé- rieure au chariot (5), et portant à son extrémité inférieure un grappin (9) permettant la prise d'un assemblage (16) à posi tionner ou à extraire; un mât auxiliaire télescopique (10) fixé au chariot (5), et paral lèle au mât principal (7, 8), - et en ce qu'il consiste à munir le mât principal (7, 8) ou le mât auxiliaire télescopique (10) d'un ou plusieurs capteurs (17, 19) de mesure de distance, susceptibles de mesurer la distance séparant l'enveloppe externe de l'assemblage (16) prise en charge par le mât principal (7, 8) par rapport à un référentiel fixe, par défilement relatif du mât principal par rapport au mât auxiliaire (10), et donc de l'assemblage par rapport au(x) capteur(s) (17, 19), lesdites mesures étant ensuite traitées par une unité de traitement susceptible de permettre de déterminer en temps réel ou quasiréel le profil des assemblages combustibles entre les points d'extrémités haute et basse prises comme référence. 2/ Procédé pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les capteurs (17) sont positionnés sur la partie basse du mât auxiliaire (10) ou sur l'outil de guidage (15) solidaire de ce dernier et l'assemblage de combustible (16) est déplacé verticalement par le mât principal (7, 8) devant cette partie basse du mât auxiliaire. 3/ Procédé pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mât principal (7, 8), donc l'assemblage est maintenu fixe, et en ce que le mât auxiliaire (10) défile verticalement devant l'assemblage. 4/ Procédé pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les capteurs (19) sont positionnés sur le mât principal (7, 8), et en ce que le mât auxiliaire (10) ou l'outil de guidage (15) solidarisé à ce dernier, comporte un ou plusieurs organes de relais (18), susceptibles de transférer les signaux du ou des capteurs (19) à l'extrémité inférieure dudit mât auxiliaire (10), puis en direction de l'assemblage aggripé par le mât principal. 5/ Dispositif pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés, c a r a c t é r i s é en ce qu'il comprend: - une machine de chargement (1), comprenant ellemême: un chariot de commande (5) susceptible de se déplacer selon un plan horizontal; un mât principal télécospique (7, 8), fixé à son extrémité supé- rieure au chariot (5), et portant à son extrémité inférieure un grappin (9) permettant la prise d'un assemblage (16) à posi tionner ou à extraire; un mât auxiliaire télescopique (10) fixé au chariot (5), et paral lèle au mât principal (7, 8), - un ou plusieurs capteurs (17, 19) de mesure de distance mis en place au niveau du mât principal (7, 8) ou du mât auxiliaire (10). 6/ Dispositif pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés selon la revendication 5, caractérisé en ce que les capteurs de mesure (17, 19) sont du type à courant de Foucault ou à laser. 7/ Dispositif pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les capteurs (19) sont associés à un ou plusieurs relais (18), destinés à transférer les signaux au niveau du lieu déterminé de mesure. 8/ Dispositif pour déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qutil comprend en outre une unité de traitement, au niveau de laquelle les signaux des capteurs de mesure sont transférés, destinée à lisser les courbes correspondantes, et à déterminer le profil des assemblages analysés, notamment entre les extrémités haute et basse desdits assemblages.