Brevet FR2806828A1 — publié le 20010928

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FERMETURE SOUS EAU ETUI DE COMBUSTIBLE IRRADIE DESCRIPTION Domaine de l'invention L invention concerne les étuis utilisés pour transporter et/ou stocker et/ou entreposer un assemblage combustible irradié et, en particulier, le procédé fermeture d'un tel étui, lorsque l'assemblage combustible irradié y a été installé. Art antérieur et problème posé Dans le cadre de la gestion des combustibles irradiés, après leur utilisation en réacteur, ceux-ci subissent une phase de refroidissement et un stockage dans la piscine dun bâtiment combustible , jouxtant le bâtiment réacteur. Les combustibles irradiés sont ensuite évacués vers une usine de retraitement où ils sont entreposés en piscine, dans attente de leur retraitement. La durée de cette phase d'attente et de refroidissement dans la piscine du bâtiment combustible ne peut exceder cinq ans, compte tenu de la capacité des piscines centrales de production d'énergie électrique actuelles. Dans ce cadre, on envisage de placer chaque assemblage de combustible irradié dans un étui, qui constitue alors la première barrière de confinement de celui-ci. Ensuite, il faut que chaque étui soit placé dans un conteneur constituant une deuxième barrière de confineme#nt et assurant la tenue mécanique l'ensemble. Il s'avère donc indispensable la conception des étuis et conteneurs permette mise en #uvre de ce processus dans les installations actuelles des bâtiments, appelés bâtiments combustibles , avec le moins de modifications possible. on envisage également que les conteneurs soient ensuite transportés sur un lieu d'entreposage est, de préférence, situé sur le site de centrale, ceci afin de s'affranchir de l'opération de transport sur la voie publique. Dans ce concept, la reprise des conteneurs doit toujours être possible pour expédier soit vers une usine de retraitement, soit vers un stockage géologique profond, soit vers un nouvel entreposage. La durée, alors préconisée pour entreposage, est séculaire. En conclusion, l'étui contenant assemblage de combustible irradié doit donc constituer une première barrière de confinement etanche, qui est compatible avec les usines de retraitement, c'est-à-dire être ouvrable une fois. D'autre part, par la demande de brevet international WO-97 39454, on connaÎt un procédé introduction d'un élément combustible irradié dans un etui s'opérant en piscine. Le procédé consiste à introduire un élément combustible irradié se trouvant dans une piscine à l'intérieur d'un étui, lui-même immergé dans la piscine. Pour cette opération, on utilise un caisson supplémentaire plongé également dans piscine à l'intérieur duquel sont introduits l'étui le combustible, que l'on place directement à l'intérieur de l'étui. Le caisson est alors fermé de manière étanche et vidé de son eau. Un couvercle est soudé sur l'étui, à sec. A l'aide d'un tube passant dans le bouchon de l'étui, l',intérieur de ce dernier est séché, puis rempli d'un gaz inerte sec. Ce tube est alors obturé et le caisson est de nouveau rempli d'eau puis ouvert afin de pouvoir retirer l'étui chargé son combustible irradié. Il a été constaté que le caisson utilise dans ce procédé est encombrant et difficilement insérable dans la piscine du bâtiment combustible d'une centrale en activité. ceci imposerait un conditionnement des combustibles irradiés en conteneurs de transport, ce qui serait une lourde charge économique. De plus, les opérations d'introduction, fermeture, de vidage, puis de remplissage et enfin dl ouverture du caisson, ne peuvent qu'être longues donc coûteuses. Toutefois, outre l'aspect radioprotection, l'intérêt du travail en piscine réside dans le fait que les opérateurs voient manipulations qu'ils sont en train d'effectuer. or, avec 'utilisation d'un caisson, toutes les opérations doivent être automatisées et suivies par vidéo, ce qui, dans deux cas, complique notamment la procédure. Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de fermeture sous eau d'un étui de combustible irradié, évitant les inconvénients susmentionnés. Un premier objet principal de l'invention est donc un procédé de fermeture sous eau d'un étui de combustible irradié, ce dernier se trouvant immergé dans une piscine, les deux premières étapes consistant à : - disposer l'étui vide au fond de la piscine ; et introduire l'assemblage de combustible irradié dans l'étui. Selon l'invention, le procédé se poursuit par les opérations suivantes : - mise en place d'une cloche, à l'intérieur de laquelle se trouve un bouchon, sur le dessus de l'étui pour permettre de vider l'eau se trouvant à ,intérieur de l'étui et de fixer le bouchon à sec - - assurer l'étanchéité de cette cloche sur paroi externe de l'étui ; - vider l'intérieur de la cloche de ,étui par pompage de l'eau en descendant provisoirement un tube plongeant jusqu'au fond de ,étui ; - fixer le bouchon sur l'étui ; et - retirer la cloche. Dans une première version du procède, on utilise un automate de soudage pour souder le bouchon sur l'étui. De préférence, on utilise le soudage TIG, c'est-à-dire un soudage au tungstène sous gaz inerte. Une deuxième version du procédé selon l'invention consiste à utiliser un outil de vissage pour visser le bouchon sur le dessus de l'étui. Dans ce cas, il est préférable de caler 'outil de vissage sur l'étui au moyen de doigts de calage se plaçant dans des fentes sur la partie supérieure de l'étui. Un deuxième objet principal de l'invention un dispositif de fermeture sous eau d'un étui de combustible irradié, ce dernier se trouvant immergé dans une piscine. Selon l'invention, ce dispositif comprend principalement : - une cloche d'isolement pour vider son eau l'intérieur de l'étui et contenant un bouchon - des moyens d'étanchéité de la cloche sur étui ; et - des moyens de fixation du bouchon sur étui. Dans le but de pouvoir suivre 'opération fixation du bouchon sur l'étui, la cloche est de préférence transparente. De préférence, les moyens d'étanchéité de la cloche sur l'étui sont constitués un joint gonflable. Dans une première réalisation moyens de fixation du bouchon sur l'étui, ceux-ci sont constitués par un automate de soudage placé à l'interieur de la cloche pour souder le bouchon sur le dessus de l'étui. De préférence, l'automate de soudage est un dispositif de soudage du type TIG. Dans une deuxième réalisation moyens de fixation du bouchon sur l'étui, ceux-ci sont constitués par un outil de vissage du bouchon permettant de visser ce dernier sur l'étui. Dans ce cas, on utilise, de preférence, au moyen un doigt de calage se plaçant dans une fente pratiquée dans la partie supérieure de 'étui pour fixer l'outil de vissage sur l'étui. Liste des figu es L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures, représentant respectivement : - figure 1, le cadre de la mise en #uvre du procédé et du dispositif selonillinvention ; - figure 2, le dispositif et le procédé selon invention dans leur première réalisation ; et - figure 3, le dispositif et le procédé selon invention dans leur deuxième réalisation. Description détaillée de deux réalisations de l'invention La figure 1 représente une piscine ou fosse 2, menagée dans l'enceinte d'un bâtiment, dit combustible, d'une centrale nucléaire de production d'énergie électrique. Une telle piscine sert donc, entre autre, au stockage des combustibles irradiés, mais également à l'introduction de chacun ces derniers dans un étui, en vue de son transport et/ou de son stockage à long terme dans un autre endroit cet effet, on dispose sur le fond 4 de la piscine 2 d'un pied 5, dans lequel est positionné verticalement étui 6, son ouverture se trouvant vers le haut. On note que, à. cette occasion, il est possible d'utiliser les installations de manutention existant dans le batiment combustible, telles que le pont-perche. L'innovation principale du procédé et du dispositif selon l'invention est d'utiliser une cloche 10 pour entourer l'extrémité supérieure de l'étui 6 afin vider l'eau ; à l'intérieur de cette cloche 10, pour procéder à la fixation d'un bouchon 7 sur étui 6. Cette cloche 10 est fixée au bout d'un tube de cloche 3, qui permet son positionnement sur l'extrémité de l'étui 6. Ce tube de cloche 3 a une hauteur suffisante pour dépasser le niveau d'eau de la piscine 2, lorsque la cloche 10 est en place sur l'étui 6. Le bouchon 7 est placé préalablement dans la cloche 10, avant sa descente dans la piscine 2. eau est ensuite pompée en utilisant un tube plongeant inséré provisoirement jusqu'au fond l'étui 6. vide étant fait à l'intérieur de la cloche et de la partie supérieure de l'étui, la fixation bouchon à sec peut avoir lieu. Toutefois l'étanchéité de la cloche 10, sur la paroi d'extrémité de l'étui 6, doit être assurée, par exemple au moyen d'un joint gonflable 121 représenté sur les figures suivantes. Le pompage de l'eau à l'intérieur de cloche 10 et de l'étui 6 se complète par un séchage pouvant être effectué par une mise sous vide volumes intérieurs de ces deux éléments., puis par un remplissage d'hélium. La mise en place du bouchon 7 sur 1 étui 6 est effectuée par un robot, non représenté, qui est descendu a l'intérieur du tube de cloche 3 et qui positionne le bouchon 7 sur un décrochement 11 pratiqué sur la surface intérieure de l'étui 6, dans son extrémité supérieure. La f igure 2 permet de voir en détail première manière de fixer le bouchon 7 sur l'étui 6. procédé employé est le soudage et, plus particulièrement, le soudage au tungstène (TIG), sous gaz inerte. Pour effectuer cette opération, on utilise le câble de descente 13 pour descendre dans la cloche 10 un automate de soudage TIG 8 équipé d'une électrode 9. Une bague centrage 18 symbolise des moyens d'immobilisation de l'automate de soudage TIG 8, a l'intérieur du tube de cloche 3, car ceux-ci sont nécessaires pour pouvoir permettre un déplacement rotatif autour de laxe/ de descente pour porte-électrodes 9, de manière à ce que l'électrode 19 puisse souder toute la jonction périphérique supérieure du bouchon 7 à l'intérieur de l'étui 6 L'homme du métier saura prévoir d'autres dispositifs permettant de positionner le dispositif de soudage. La deuxième manière de f ixer bouchon 7 sur l'étui 6 est de le visser dans un taraudage 16, pratiqué dans la partie supérieure de surface interne de l'étui 6. Une diminution de l'épaisseur de ce dernier permet de former une butée pour vissage du bouchon 7. Dans ce cas, le bouchon 7 et un outil de vissage 14 sont mis en place dans la cloche 10, préalablement à la descente de celle-ci, au-dessus de l'étui 6. Une fois le vidage et la mise sous hélium de l'intérieur de la cloche 10 et du tube de cloche 3, ,ensemble de l'outil de vissage 14 et bouchon 7 sont mis en place sur l'extrémité supérieure de l'étui pour que le bouchon 7 soit positionné a l'entrée du taraudage 16. Deux doigts de positionnement 15, font saillie 'latéralement de l'outil de vissage 14 et sont insérés chacun dans une fente verticale 17 de ,extrémité supérieure de l'étui 6, dans le but immobiliser en rotation l'outil de vissage. Ce positionnement se fait, bien entendu, au moyen du câble descente 13. Le vissage s'effectue avec un couple de serrage requis pour obtenir l'étanchéité définie préalablement. La motorisation de l'outil de vissage 14 peut s'effectuer, grâce à l'énergie électrique, pneumatique ou hydraulique. Lorsque le vissage du bouchon 7 sur l'étui est terminé, la cloche 10 et l'outil de vissage 14 sont remontés. Avantages de l'invention Comme le montre la f igure 1, il facile comprendre que l'encombrement, dans la piscine, du dispositif de fermeture selon l'invention est reduit. La quantité d'eau à évacuer volume intérieur défini par la cloche 10 et le tube support 3 etant réduite, et le système de soudage ou vissage bouchon 7 ne prenant que peu de temps, le procédé selon l'invention est nettement plus rapide que celui defini dans le procédé selon l'art antérieur. La cloche pouvant être transparente, la mise en place et la fixation du bouchon 7 sur étui 6 peuvent être visibles dans la piscine. Ce procédé ne nécessite pas l'utilisation d'un tuyau spécial traversant le bouchon 7 pour vider ,eau de l'étui 6 et le mettre sous hélium. On note qu'il est également possible utiliser d'autres types de soudage, tel que le soudage à l'arc par la 'technique du fil fourré. Le procédé de fermeture selon l'invention s effectue toujours sous eau, dans la piscine ce qui permet de bénéficier de la protection biologique de eau. on s'affranchit ainsi de la construction bâtiment ou cellule spécifique à cette opération, ce qui réduit considérablement le coût de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de fermeture sous eau étui de combustible irradié, ce dernier se trouvant immergé dan s une piscine, les deux premières étapes consistant à - disposer l'étui (6) vide au fond la piscine (2) et introduire l'assemblage de combustible irradié à l'intérieur de l'étui (6), le procédé étant caractérisé en ce qu'il se poursuit par les opérations suivantes : - mise en place d'une cloche à l'intérieur de laquelle se trouve un bouchon sur le dessus de l'étui (6) pour permettre de vider l'eau se trouvant à 1 'intérieur de 1 étui (6) et de f ixer le bouchon sur l'étui (6) ; - assurer l'étanchéité de la cloche (10) sur la paroi externe de l'étui (6) ; - vider l'intérieur de la cloche et de l'étui par pompage de l'eau à l'aide d'un tube provisoire plongeant jusqu'au fond de l'étui (6) - fixer le bouchon (7) sur l'étui (6) et - retirer la cloche (10). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation du bouchon ( ) sur l'étui ( ) s'effectue par soudage, au moyen d'un automate. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le soudage est du type TIG, c'est-à-dire soudage au tungstène sous gaz inerte 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation du bouchon (7) sur l'étui (6) s'effectue par vissage au moyen d'un outil de vissage (14). 5. Procédé selon la revendication 4, en ce que l'outil de vissage (14) est calé sur l'étui 6) au moyen de doigts de calage (15) pénétrant dans des fentes (17) pratiquées dans la partie supérieure de l'étui (6). 6. Dispositif de fermeture sous d'un étui de combustible irradié, ce dernier se trouvant immerge dans une piscine, caractérisé en qu'il comprend principalement : - une cloche (10) pour vider de eau l'intérieur de l'étui (6) et à l'intérieur de laquelle est placé un bouchon (7) ; - des moyens d'étanchéité de la cloche (10) sur lletui (6) ; et - des moyens de fixation du bouchon (7) sur l'étui (6). 7. Dispositif selon la revendication 6, caracterisé en ce que la cloche (10) est transparente. 8. Dispositif selon la revendication 6, caracterisé en ce que les moyens d'étanchéité sont constitués d'un joint gonflable (12). 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de fixation du bouchon (7) sur l'étui (6) sont constitués d'un dispositif de soudage TIG, c'est-à-dire de soudage au tungstène sous gaz inerte. 10. Dispositif selon la revendication 6, caracterisé en ce que les moyens de fixation sont constitués d'un outil de vissage (14) du bouchon (7) à visser sur l'étui (6). 11. Dispositif selon la revendication il, caracterisé en ce que l'outil de vissage (14) comprend au moins un doigt de calage (15) se plaçant dans une fente (17) pratiquée sur la partie supérieure de l'étui (6) pour fixer l'outil de vissage (14).