Brevet FR2905030A1 — publié le 20080222

La présente invention concerne un outil de manutention d'un élément dans une piscine de centrale nucléaire, l'outil étant du type comprenant un châssis, au moins deux colonnes destinées à s'engager dans l'élément à manipuler et à le retenir contre l'action de son poids, le châssis étant destiné à être relié à une perche de commande pour faire passer l'outil d'une configuration de support, dans laquelle il retient l'élément à manutentionner contre son propre poids, et une configuration de libération de l'élément à manutentionner. L'invention s'applique en particulier aux réacteurs à eau sous pression. II peut être nécessaire de réparer des assemblages de combustible nucléaire utilisés dans de tels réacteurs. Pour ce faire, les assemblages à réparer sont préalablement retirés du coeur du réacteur nucléaire, puis stockés dans une piscine située dans un bâtiment attenant au bâtiment du réacteur, dit bâtiment du combustible. La réparation est alors effectuée sous eau dans la piscine et peut faire intervenir différents éléments, dont à titre d'exemple : - une alvéole de réception de l'assemblage à réparer, - une alvéole de réception d'un nouveau squelette, si par exemple la réparation implique de changer le squelette de l'assemblage, - un masque de guidage d'outils de démontage d'embouts de l'assemblage, et - des bouchons d'obturation des extrémités de la ou des alvéole(s). Ces différents éléments doivent être soulevés et déplacés dans la piscine pour assurer la réparation. On utilise à cette fin des outils de manutention qui d'une part sont destinés à s'engager dans ces éléments et qui sont d'autre part destinés à être reliés soit à un crochet d'un pont roulant, soit à une potence. On connaît un outil de manutention du type précité qui comprend deux colonnes disposées sensiblement symétriquement par rapport à la perche de commande et solidaires de cette dernière. L'outil possède donc globalement une forme de fourche. Les extrémités inférieures des colonnes sont destinées à s'engager dans les éléments à manutentionner à la manière d'une baïonnette, par rotation de la perche de commande autour de son axe. L'engagement des extrémités inférieures des colonnes dans un élément à manutentionner déplace des manchons prévus sur les colonnes. Des 2905030 2 capteurs inductifs sont portés par l'outil afin de détecter la position de ces manchons et donc de contrôler que l'outil est bien engagé sur l'élément avant de le soulever et de le déplacer. Toutefois, le fonctionnement des capteurs inductifs peut parfois 5 manquer de fiabilité. En outre, une des colonnes peut être engagée dans l'élément à manutentionner alors que l'autre est mal positionnée. Il existe donc un risque de débuter la manutention d'un élément alors que l'outil n'y est pas engagé de manière satisfaisante. Une telle situation peut être d'autant plus préjudiciable que l'élément manipulé est une alvéole contenant 10 un assemblage de combustible à réparer. En effet, la chute de l'alvéole pourrait alors conduire à un endommagement de l'assemblage et/ou de la piscine. L'invention a pour but de résoudre ce problème en fournissant un outil de manutention du type précité qui réduise les risques de mauvais engagement dans un élément à manutentionner. 15 A cet effet, l'invention a pour objet un outil de manutention du type précité, caractérisé en ce que les colonnes comprennent des organes de retenue de l'élément manutentionné, les organes de retenue étant mobiles chacun par rapport au châssis entre une position de support et une position de libération de l'élément à manutentionner, l'outil comprenant en outre un mécanisme de 20 déplacement des organes de retenue par rapport au châssis sous l'action de la perche de commande entre leurs positions de support et de libération. Selon des modes particuliers de réalisation, l'outil peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 25 - les colonnes ont des longueurs différentes. - l'outil comprend des moyens de repérage visuel de la position des organes de retenue ; - il comprend un dispositif de blocage du mécanisme de déplacement sous l'action du poids d'un élément à manutentionner supporté par les colonnes ; 30 - le dispositif de blocage comprend une goupille reçue dans une rainure comprenant au moins une zone de blocage dans laquelle la goupille s'engage sous l'action du poids d'un élément à manutentionner supporté par les colonnes ; 2905030 3 l'outil comprend une tête de liaison du châssis à la tige de commande, la goupille est portée par la tête de liaison et la rainure est prévue dans le châssis, et la tête de liaison est mobile verticalement par rapport au châssis ; et 5 - les organes de retenue sont munis de butées qui font saillie latéralement localement par rapport aux organes de retenue et les organes de retenue sont mobiles en rotation par rapport au châssis autour des axes de leurs colonnes respectives. L'invention a également pour objet un ensemble comprenant un outil 10 de manutention d'un élément dans une piscine de centrale nucléaire et une perche de commande destinée à être reliée à l'outil, caractérisé en ce que l'outil est un outil tel que défini ci-dessus. Selon une variante, la perche de commande comprend un dispositif de pesée intégré. 15 L'invention a en outre pour objet une utilisation d'un ensemble tel que défini ci-dessus pour réparer un assemblage de combustible nucléaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 est une vue latérale schématique illustrant une utilisation d'un outil de manutention selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe verticale de l'outil de la figure 1, la moitié gauche illustrant le début d'une opération d'engagement d'un élément à manutentionner et la moitié droite illustrant une étape ultérieure de 25 cette opération d'engagement, - la figure 3 est une vue schématique de dessus prise suivant la flèche III de la figure 2, et illustrant le mécanisme de déplacement de pions de l'outil de la figure 1, - la figure 4 est une vue partielle, latérale et schématique illustrant la 30 position d'une goupille de sécurité au début de l'opération d'engagement, - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 au cours de l'opération d'engagement, - la figure 6 est une vue schématique de dessus illustrant un pion d'une colonne de l'outil de la figure 1 au début de l'opération d'engagement,et 2905030 4 - la figure 7 est une vue latérale schématique illustrant une perche de commande pouvant être utilisée avec l'outil de la figure 1. Sur la figure 1, on distingue une piscine 1 de stockage de combustible nucléaire remplie d'eau 3 et dans laquelle une alvéole 5 de réception d'un 5 assemblage nucléaire est immergée. L'alvéole 5 est supportée par un outil de manutention 7 qui est engagé dans une plaque supérieure 9 de l'alvéole 5. L'outil 7 est relié par une perche de commande 11, munie de poignées de manoeuvre 13 et d'anses articulées d'accrochage 14, à un crochet 15 qui appartient par exemple à un pont roulant du bâtiment du combustible. 10 Comme illustré par la figure 2, l'outil 7 comprend principalement un châssis 17 et deux colonnes 19A et 19B, qui sont disposées dans l'exemple représenté sensiblement symétriquement par rapport à l'axe vertical et central C de l'outil 7. Les colonnes 19A et 19B s'étendent verticalement vers le bas depuis le châssis 17 le long d'axes A et B. 15 On observera dès à présent que les deux colonnes 19A et 19B ont dans l'exemple représenté des longueurs différentes, la colonne 19A (à gauche de la figure 2) ayant une longueur plus importante que la colonne 19B et faisant donc saillie vers le bas au-delà du châssis 17 sur une longueur plus importante que la colonne 19B. 20 Mise à part cette différence, les colonnes 19A et 19B ont des structures analogues. Elles comprennent des tubes 21A et 21B portés par le châssis 17 et des pions d'extrémité inférieure 23A et 23B qui font saillie depuis les tubes 21A et 21 B vers le bas. Les pions 23A et 23B ont des extrémités inférieures 25A et 25B 25 convergentes et sont munis de butées 27A et 27B destinées à supporter un élément à manutentionner, par exemple l'alvéole 5. Comme illustré plus spécifiquement par la figure 6 pour la butée 27A, les butées 27A et 27B sont constituées par des clavettes qui font saillie latéralement par rapport aux pions 23A et 23B. Les butées 27A et 27B forment 30 donc des saillies locales, c'est-à-dire qu'elles ne s'étendent pas sur tout le pourtour des pions 23A et 23B. On observera, comme illustré par la figure 2, que malgré la différence de longueur entre les colonnes 19A et 19B, et bien que l'extrémité 25A soit située 2905030 5 plus bas que l'extrémité 25B, les butées 27A et 27B sont situées sensiblement au même niveau. Les pions 23A et 23B sont prolongés vers le haut, à l'intérieur des tubes 21A et 21B, par des tiges d'entraînement 29A et 29B. Les tiges 5 d'entraînement 29A et 29B, ainsi que les pions 23A et 23B qu'elles portent, peuvent tourner dans les tubes 21A et 21B autour des axes longitudinaux A et B des colonnes 19A et 19B. Plus précisément, chaque pion 23A et 23B est mobile en rotation entre une position de support et une position de libération d'un élément à 10 manutentionner. Sur la moitié gauche de la figure 2, le pion 23A est illustré en position de libération. Dans sa position de libération, le pion 23B a sa butée 27B à l'opposé du plan de la figure 2, et elle ne devrait donc pas être visible sur cette dernière comme étant masquée par le pion 23B. Le pion 23B étant cependant en 15 position de support sur la moitié droite de la figure 2, la butée 27B est visible. Dans l'exemple décrit ci-dessus, le passage d'une position de support à une position de libération, s'effectue par une rotation d'environ 180 du pion 23A ou 23B considéré. L'outil 7 comprend également une tête 33 de liaison à la perche 11. 20 Cette tête 33 est reçue dans un manchon 35 du châssis 17 pour pouvoir, d'une part, pivoter autour de l'axe C par rapport au châssis 17, et d'autre part coulisser le long de l'axe C par rapport au châssis 17. Le coulissement s'effectue entre une position soulevée, dans laquelle la tête 33 s'appuie verticalement vers le haut contre le châssis 17 par l'intermédiaire d'un épaulement inférieur 37, et une 25 position abaissée dans laquelle l'épaulement 37 n'est pas en appui contre le châssis 17. L'extrémité inférieure de la perche 11 est reliée à la tête 33, par exemple par l'intermédiaire d'une goupille 39 de sorte que la perche 11 et la tête 33 sont solidaires l'une de l'autre. 30 L'outil 7 comprend en outre un mécanisme 41 de déplacement des pions 23A et 23B et donc des butées 27A et 27B qu'ils portent. Ce mécanisme 41 comprend : - un pignon central 43 solidaire en rotation de la tête 33, par exemple par l'intermédiaire d'une vis 45, 2905030 6 - deux pignons intermédiaires amovibles 47A et 47B qui engrènent avec le pignon central 43 et qui sont montés mobiles en rotation sur le châssis 17 grâce à des supports 49A et 49B, et - des pignons récepteurs 51A et 51B qui engrènent avec les pignons 5 47A et 47B et qui sont solidaires en rotation respectivement des tiges 29A et 29B. L'entraînement en rotation de la perche Il autour de son axe C, par exemple par manoeuvre des poignées 13, provoque la rotation du pignon central 43 autour de son axe, et donc la rotation des pignons intermédiaires 47A et 47B, 10 puis la rotation des pignons 51A et 51B et donc des pions 23A et 23B. Il est ainsi possible de commander simultanément le déplacement des pions 23A et 23B et donc leur passage en position de support ou de libération, grâce à la perche de commande 11. Comme illustré par la figure 3, les pignons 47A, 47B, 51A et 51B sont 15 munis sur leurs surfaces supérieures de marques de repérage 53A, 53B, 55A et 55B. Dans l'exemple représenté, il s'agit de flèches. Comme illustré sur le côté gauche de la figure 3 pour le pion 23A, lorsqu'un pion 23A est en position de libération, les flèches correspondantes, en l'occurrence 53A et 55A, ne se font pas face. Lorsqu'un pion est en position de 20 support, comme illustré par la partie droite de la figure 3, alors les flèches correspondantes, en l'occurrence 53B et 55B, se font face de sorte qu'il est facile de distinguer visuellement, éventuellement en utilisant une caméra sous marine, si les pions 23A et 23B sont en position de support ou en position de libération. Comme illustré par la figure 2, l'outil 7 comprend également un 25 dispositif de blocage de sécurité 57. Ce dispositif 57 comprend par exemple une goupille 59 reçue dans la tête 33 et solidaire en rotation de cette dernière. Comme illustré par la figure 4, une extrémité de cette goupille 59 est reçue dans une rainure 61 ménagée dans le manchon 35. Cette rainure 61 a sensiblement une forme de V et comprend ainsi 30 deux branches 63 et 65 qui se rejoignent par leurs extrémités inférieures et dont les extrémités supérieures 67 et 69 forment des zones de blocage. Comme illustré par la figure 4, lorsque la tête 33 est en position soulevée, la goupille 59 est disposée à l'extrémité supérieure d'une des branches 63 et 65. Sur la figure 4, la goupille 59 est disposée à l'extrémité 69 de la branche 2905030 7 65 puisque les pions 23A et 23B sont en position de libération. Si les pions 23A et 23B étaient en position de support, la goupille 59 serait disposée à l'extrémité supérieure 67 de la branche 63. Dans ces positions, l'extrémité 67 ou 69 dans laquelle la goupille 59 est reçue bloque la rotation de la tête 33 par rapport au 5 manchon 35 et empêche donc l'entraînement des pions 23A et 23B par le mécanisme 41. Comme illustré par la figure 5, lorsque la tête 33 est en position abaissée, la goupille 59 est située dans le fond 71 de la rainure 61 et autorise donc un pivotement de la tête 33 autour de l'axe C par rapport au manchon 35. 10 Les pions 23A et 23B peuvent être entraînés par le mécanisme 41. Une goupille supplémentaire de sécurité 73 peut être emmanchée dans le manchon 35 et la tête 33 pour interdire complètement le déplacement des pions 23A et 23B, par exemple pendant les phases de montage ou de maintenance. Lorsque l'on souhaite utiliser l'outil 7, cette goupille supplémentaire 15 73 est retirée. Pour venir engager l'outil 7 sur un élément à manutentionner, on procède par exemple comme suit, l'alvéole 5 de la figure 1 étant considérée comme l'élément à manutentionner pour les besoins de la description. L'outil 7 est alors dans la configuration illustrée par la moitié gauche de 20 la figure 2. Les pions 23A et 23B sont ainsi en position de libération et la tête 33 est en position soulevée. Comme illustré par les figures 2 et 6, la plaque supérieure 9 de l'alvéole 5 est percée d'orifices 75A et 75B de passage des pions 23A et 23B. Ces orifices 75A et 75B sont prolongés par des dégagements 77A et 77B 25 autorisant le passage des butées 27A et 27B uniquement lorsque les pions 23A et 23B sont en position de libération. La plaque 9 est en outre surmontée de guides 79A et 79B qui entourent les orifices 75A et 75B et qui sont destinés à recevoir les extrémités inférieures des tubes 21A et 21 B. L'engagement de l'outil 7 dans la plaque supérieure 9 commence par 30 la colonne la plus longue, c'est-à-dire la colonne 19A. Une fois l'extrémité inférieure 25A du pion 23A insérée dans l'orifice 75A, on peut en effet utiliser la colonne la plus longue 19A comme moyen de positionnement relatif par rapport à la plaque supérieure 9 et ainsi amener avec fiabilité l'autre colonne 19B en regard de l'orifice 75B, par rotation de l'outil 7 2905030 8 autour de l'axe A de la colonne 19A. On descend ensuite l'outil 7 en faisant passer les butées 27A et 27B dans les dégagements 77A et 77B jusqu'à ce que les butées 27A et 27B soient situées sous la plaque 9. Les tubes 21A et 21B s'appuient alors vers le bas contre les guides 79A et 79B. 5 L'outil 7 et la plaque 9 de l'alvéole 5 sont alors dans la configuration illustrée par la partie gauche de la figure 2. Ensuite, on pousse vers le bas la perche de commande 11, par exemple grâce à ces poignées 13, pour amener la tête 33 dans sa position abaissée. La goupille 59 sort alors de l'extrémité 69 de la branche 65, comme 10 illustré par la figure 5, et on peut commander le déplacement des pions 23A et 23B vers leur position de support, en faisant tourner la perche de commande 11 autour de son axe C. A l'issue de ce déplacement, l'outil 7 et la plaque 9 sont alors dans la configuration illustrée par la moitié droite de la figure 2. Ensuite, on remonte la 15 tête 33 jusqu'à sa position soulevée pour venir en butée contre le châssis 17. Si l'on soulève encore la perche 11, elle va soulever l'outil 7 dont les butées 27A et 27B vont venir en appui sous la plaque supérieure 9 pour soulever et retenir l'alvéole 5 contre l'effet de son propre poids. Il est donc possible de soulever et manipuler l'alvéole 5 contre l'effet 20 de son propre poids grâce à la perche 11 et au crochet 15. On observera que, lorsque les colonnes 19A et 19B supportent un élément, le poids de cet élément tend à maintenir l'épaulement 37 contre le châssis 17 et donc à maintenir la goupille 59 en position de blocage, à l'extrémité d'une des branches 63 ou 65. Les risques de déplacement intempestif des pions 25 23A et 23B, et donc de libération d'un élément manutentionné, sont réduits. Pour venir libérer un élément manutentionné, on procède à l'inverse de ce qui a été décrit précédemment. Si l'on rencontre une difficulté lors d'une telle libération, par exemple si l'un des pions 23A et 23B reste bloqué, il est possible de venir engager un outil 30 de démontage 81 (figure 2) dans le support 49A ou 49B correspondant.On peut ainsi libérer la partie supérieure et interieure 82A ou 82B du support 49A ou 49B, et le pignon 47A ou 47B qu'elle porte, du châssis 17. Les moitiés gauche et droite de la figure 2 illustrent respectivement le début et la fin d'un tel engagement. 2905030 9 Une fois le pignon intermédiaire correspondant 47A ou 47B enlevé, il est possible d'actionner directement le pignon 51A ou 51B correspondant, par exemple à l'aide d'une barre munie d'une douille recevant des reliefs d'entraînement 83A ou 83B prévus à l'extrémité supérieure de la tige 29A ou 29B 5 correspondante. Le support d'un élément à manutentionner étant effectué grâce à des butées 27A et 27B qui sont mobiles par rapport au châssis 17 entre une position de support et une position de libération sous l'action d'un mécanisme d'entraînement 41, le passage en position de support ou de libération peut être 10 effectué indépendamment du positionnement de l'outil 7 par rapport à l'élément à manutentionner, et non sinultanément comme dans l'état de la technique. L'engagement de l'outil 7 sur un élément à manutentionner peut donc être assuré de manière plus fiable que dans l'état de la technique. Grâce à l'utilisation de colonnes 19A et 19B de longueurs différentes, 15 qui permet d'assurer un positionnement satisfaisant de la colonne la plus courte 19B grâce à la colonne la plus longue 19A, les risques de mauvais engagement sont encore réduits. Le dispositif de blocage 57, dans lequel la goupille de blocage 59 est bloquée sous l'action du poids d'un élément supporté par les colonnes 19A et 20 19B, accroît encore la fiabilité. Enfin, le contrôle d'un engagement satisfaisant peut être effectué visuellement, ce qui évite l'emploi de capteurs inductifs peu fiables. On notera que ces dernières caractéristiques, relatives aux longueurs différentes des colonnes 19A et 19B, au dispositif de blocage de sécurité 57 et 25 aux moyens de repérage visuel ne sont pas nécessairement présentes et peuvent être utilisées indépendamment les unes des autres, voire même en l'absence de la caractéristique relative à la mobilité des pions 23A et 23B sous l'action du mécanisme de commande 41. On observera également que dans certaines variantes, le dispositif de 30 blocage 57 peut avoir une autre structure que celle décrite précédemment, le nombre de colonnes peut être strictement supérieur à deux, les pions peuvent être remplacés par d'autres types d'organes de support... 2905030 10 La perche 11 utilisée avec l'outil 7 peut avoir différentes structures et ainsi être constituée de différents tronçons, comme sur la figure 1, ou comprendre un unique tronçon. Elle peut également être munie comme représenté sur la figure 7, d'un 5 dispositif de pesée 85 intégré, qui permet de mesurer directement la masse d'une charge supportée par l'outil 7, sans nécessiter un équipement extérieur à la tige 11. Dans l'exemple représenté, le dispositif 85 est muni d'un écran d'affichage 87. L'outil 7 décrit précédemment peut être utilisé pour manutentionner 10 des alvéoles de réception d'assemblage comme décrit précédemment, mais également tout autre type d'élément, par exemple des masques de guidage d'outils de démontage d'embouts, des bouchons d'obturation d'alvéoles... Il est possible de prévoir des outils 7 de tailles et/ou de géométries différentes en fonction des éléments à manutentionner. 15 REVENDICATIONS 1. Outil (7) de manutention d'un élément (5) dans une piscine (1) de centrale nucléaire, l'outil (7) étant du type comprenant un châssis (17), au moins deux colonnes (19A, 19B) destinées à s'engager dans l'élément (5) à manipuler et à le retenir contre l'action de son poids, le châssis (17) étant destiné à être relié à une perche (11) de commande pour faire passer l'outil d'une configuration de support, dans laquelle il retient l'élément à manutentionner (5) contre son propre poids, et une configuration de libération de l'élément à manutentionner (5), caractérisé en ce que les colonnes (19A, 19B) comprennent des organes (23A, 23B) de retenue de l'élément manutentionné (5), les organes de retenue (23A, 23B) étant mobiles chacun par rapport au châssis (17) entre une position de support et une position de libération de l'élément à manutentionner (5), l'outil (7) comprenant en outre un mécanisme (41) de déplacement des organes de retenue (23A, 23B) par rapport au châssis (17) sous l'action de la perche de commande (11) entre leurs positions de support et de libération. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les colonnes (19A, 19B) ont des longueurs différentes. 3. Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (53A, 53B, 55A, 55B) de repérage visuel de la position des organes de retenue (23A, 23B). 4. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (57) de blocage du mécanisme de déplacement (41) sous l'action du poids d'un élément à manutentionner (5) supporté par les colonnes (19A, 19B). 5. Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (57) comprend une goupille (59) reçue dans une rainure (61) comprenant au moins une zone (67, 69) de blocage dans laquelle la goupille s'engage sous l'action du poids d'un élément à manutentionner (5) supporté par les colonnes (19A, 19B). 6. Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une tête (33) de liaison du châssis (17) à la tige de commande (11), en ce que la goupille (59) est portée par la tête de liaison (33) et la rainure (31) est prévue dans le châssis (17), et en ce que la tête de liaison (33) est mobile verticalement par rapport au châssis (17). 2905030 12 7. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de retenue (23A, 23B) sont munis de butées (27A, 27B) qui font saillie latéralement localement par rapport aux organes de retenue (23A, 23B) et en ce que les organes de retenue (23A, 23B) sont mobiles en rotation par rapport 5 au châssis (17) autour des axes (A, B) de leurs colonnes respectives (19A, 19B). 8. Ensemble comprenant un outil (7) de manutention d'un élément (5) dans une piscine (3) de centrale nucléaire et une perche de commande (11) destinée à être reliée à l'outil (7), caractérisé en ce que l'outil est un outil selon l'une des revendications précédentes. 10 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que la perche de commande (11) comprend un dispositif de pesée (75) intégré. 10. Utilisation d'un ensemble selon la revendication 8 ou 9 pour réparer un assemblage de combustible nucléaire.