Brevet FR2932602A1 — publié le 20091218

Outillage de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblaqes de combustible nucléaire usé dans une piscine et procédé utilisant au moins un tel outillage. La présente invention concerne un outillage de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine d'une centrale nucléaire. L'invention concerne également un procédé de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblages de combustible usé dans une piscine, à l'aide d'au moins un tel outillage. Les centrales nucléaires et en particulier les centrales nucléaires comportant un réacteur refroidi par de l'eau sous pression, comprennent une piscine de désactivation du combustible dans laquelle on réalise le stockage sous eau d'assemblages de combustible irradié sortis du coeur du réacteur nucléaire, par exemple lors d'un rechargement du coeur du réacteur nucléaire. A l'intérieur de la piscine de désactivation ou piscine de stockage du combustible, les assemblages de combustible usé qui présentent généralement une forme prismatique droite et une section carrée, sont disposés à l'intérieur d'alvéoles de réception. Les alvéoles de stockage des assemblages de combustible sont groupées et assemblées sous la forme de râteliers de stockage dans lequel les alvéoles de réception des assemblages de combustible sont disposées selon un réseau dont la section se présente sous la forme d'un quadrilatère à angle droit, comme par exemple un carré ou un rectangle. Chacun des râteliers de stockage d'assemblages de combustible peut comporter, par exemple, 72 ou 81 alvéoles de réception d'assemblages de combustible. Chacun des râteliers de stockage des assemblages de combustible comportent une plaque de base fermant la partie inférieure des alvéoles de stockage qui repose sur le fond de la piscine de désactivation, lorsque le râtelier de stockage est dans sa position de stockage à l'intérieur de la piscine de désactivation. De manière classique, les râteliers de stockage sont positionnés dans la piscine par des moyens de supportage de type connu. Chacun des râteliers de stockage présente une section en forme de quadrilatère à angle droit, de préférence rectangulaire, et les râteliers de stockage sont disposés en rangées parallèles dans la piscine contre les parois latérales de cette piscine et les uns contre les autres selon des emplacements prédéterminés. Lors d'une opération de "reracking" ou de remplacement des râteliers de stockage dans la piscine, les râteliers sont posés sur le fond de la piscine par un pont roulant ou par tout autre moyen de manutention. Dans certains cas, le champ d'action du pont roulant ne permet pas de poser les râteliers directement contre le bord des parois latérales de la piscine ou contre les parois latérales des râteliers adjacents. De plus, le positionnement précis de chaque râtelier est difficilement réalisable uniquement par le pont roulant. Jusqu'à présent, le déplacement de chaque râtelier entre sa position provisoire et sa position définitive dans la piscine est réalisé par des plongeurs après avoir soulagé le poids du râtelier à déplacer par le pont roulant. Mais, l'intervention des plongeurs dans une eau contaminée pose des problèmes importants de sécurité. Le temps d'intervention de ces plongeurs est bien évidemment limité compte tenu de l'environnement dans lequel ils doivent évoluer et cela nécessite une logistique très importante. L'invention a pour but de proposer un outillage de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine qui est simple à mettre en oeuvre et qui évite toute intervention humaine à l'intérieur de cette piscine. L'invention a donc pour objet un outillage de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine d'une centrale nucléaire, chacun desdits râteliers de stockage présentant une section en forme de quadrilatère à angle droit, caractérisé en ce que l'outillage comprend un châssis destiné à être relié à au moins un système détachable de manutention à distance et comportant : - des moyens de fixation temporaire sur le fond de la piscine, et - des moyens d'application d'une poussée latérale sur l'une des parois d'un râtelier de stockage pour le déplacer par glissement jusqu'à sa position définitive dans la piscine après soulagement du poids de ce râtelier par des moyens de levage. Selon d'autres caractéristiques : - le châssis de préférence a la forme d'un quadrilatère et est constitué de tubes ou de plaques fixés entre eux, - les moyens de fixation comprennent au moins une ventouse disposée sur chaque bord latéral et au-dessous du châssis, - les moyens de fixation comprennent au moins une ventouse disposée au niveau de chaque coin du châssis et au-dessous dudit châssis, - les ventouses sont raccordées à un circuit d'injection d'air comprimé ou de mise en dépression comportant au moins une vanne de commande, - les moyens d'application d'une poussée comprennent au moins un vérin, par exemple pneumatique, à déplacement horizontal, monté sur le châssis, et - les moyens d'application d'une poussée comprennent deux vérins, par exemple pneumatiques, parallèles et à déplacement horizontal, montés chacun sur un bord latéral du châssis. L'invention a également pour objet un procédé de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine d'une centrale nucléaire, au moyen d'au moins un outillage tel que précédemment défini, caractérisé en ce que : - on équipe un râtelier de stockage de cales de positionnement amovibles, - on descend en fond de piscine, le râtelier de stockage à un emplacement proche de son emplacement définitif, - on descend en fond de piscine, un premier outillage de déplacement et de positionnement, au plus près d'une paroi du râtelier de stockage à déplacer, - on ouvre ladite au moins vanne de commande du circuit d'injection et de mise en dépression des ventouses, - on injecte de l'air comprimé dans les ventouses pour chasser l'eau, - on met lesdites ventouses en dépression pour fixer l'outillage sur le fond la piscine, - on ferme ladite au moins vanne de commande, - on soulage le poids du râtelier de stockage, et - on actionne ledit au moins vérin de l'outillage pour déplacer par glissement le râtelier de stockage selon une première direction jusqu'à sa position définitive dans la piscine. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - on descend en fond de piscine le premier outillage, puis on descend le râtelier de stockage en fond de piscine, - après avoir descendu en fond de piscine ledit premier outillage, on descend en fond de piscine un second outillage au plus près d'une autre paroi latérale du râtelier de stockage, perpendiculaire à la paroi de ce râtelier en regard du premier outillage, - on actionne les vérins de chaque outillage séparément pour déplacer le râtelier de stockage dans une première direction, puis dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction, - on actionne les vérins de chaque outillage de manière coordonnée en contrôlant l'effort de poussée desdits vérins pour déplacer le râtelier dans les deux directions perpendiculaires. - on surveille et on visualise les opérations de déplacement et de positionnement du râtelier de stockage par exemple par des caméras et des lampes d'éclairage sous eau. - on pose le râtelier sur le fond de la piscine - on retire les cales de positionnement L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue partielle et en perspective d'une piscine d'une centrale nucléaire dans laquelle des râteliers de stockage d'assemblages de combustible usé sont disposés et mis définitivement en place par au moins un outillage, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue en perspective d'un outillage, conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue à plus grande échelle des ventouses et du circuit d'injection d'air sous pression ou de mise sous vide de ces ventouses d'un outillage, conforme à l'invention, et - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective de la piscine et montrant la mise en place définitive d'un râtelier de stockage par des outillages, conforme à l'invention. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement et partiellement une piscine de désactivation d'une centrale nucléaire désignée de manière générale par la référence 1. La piscine 1 est de forme parallélépipédique et délimitée par des parois verticales 2 et par un fond 3. Les surfaces internes des parois verticales 2 et la surface du fond 3 sont recouvertes par un revêtement ou une peau en acier inoxydable qui est fixée sur la paroi en béton correspondante, par l'intermédiaire d'organes de fixation de type approprié et connu. La piscine 1 est destinée à recevoir des râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé, chacun desdits râteliers de stockage étant désigné dans son ensemble par la référence 5. Chaque râtelier 5 s'interface avec le fond de la piscine, par l'intermédiaire de moyens de supportage de type approprié et connu et désignés par la référence 4. Chacun des râteliers de stockage 5 présente une section en forme de quadrilatère à angle droit, de préférence rectangulaire, et les râteliers de stockage 5 sont disposés en rangées dans la piscine contre les parois latérales 2 de cette piscine et les uns contre les autres selon des emplacements prédéterminés. De manière classique, les assemblages de combustible qui présentent généralement une forme prismatique droite et une section carrée sont disposés à l'intérieur d'alvéoles de réception 6 ménagées à l'intérieur des râteliers de stockage 5. Lors d'une opération de "reracking" ou de remplacement des râteliers de stockage 5 dans la piscine 1, les râteliers 5 sont posés sur le fond 3 de la piscine par un pont roulant, non représenté, ou par tout autre moyen de manutention, à l'aide d'un système d'accrochage et de suspension connu et désigné sur la Fig. 1, par la référence 7. Le champ d'action du pont roulant ne permet pas dans tous les cas de poser successivement chaque râtelier de stockage 5 contre le bord des parois verticales 2 de la piscine 1 ou contre les parois latérales des râteliers de stockage 5 adjacents. De plus, le positionnement définitif de chaque râtelier de stockage 5 dans la piscine 1 est difficilement réalisable directement par le pont roulant et le système d'accrochage et de suspension 7 à cause de la précision de positionnement requise. Ainsi, la mise en place définitive de chaque râtelier de stockage 5 dans la piscine 1 est réalisée à l'aide d'au moins un outillage 10 de déplacement et de positionnement à distance et, de préférence à l'aide de deux outillages 10, ainsi que représenté à la Fig. 1. De manière générale, l'outillage 10 comprend un châssis 11 destiné à être relié à au moins un système 9 détachable de manutention à distance, et comportant: - des moyens 15 de fixation temporaire sur le fond 3 de la piscine 1, et - des moyens 30 d'application d'une poussée latérale sur l'une des parois d'un râtelier de stockage 5 pour le déplacer par glissement jusqu'à sa position définitive dans la piscine 1 après soulagement du poids de ce râtelier de stockage 5 par des moyens de levage, c'est à dire par le système 7 d'accrochage et de manutention et le pont roulant. Comme cela apparaît à la Fig. 2, le châssis 11 a de préférence la forme d'un quadrilatère et se compose de tubes 12 ou de plaques fixés entre eux par des moyens appropriés, comme par exemple par soudage. Le châssis 11 porte un mât 13 s'étendant verticalement et sensiblement perpendiculairement audit châssis 11. Ce mât 13 présente, à son extrémité libre, un cône 13a de guidage du système 9 de manutention à distance et un élément 13b, de type connu d'accrochage de manière temporaire de ce système de manutention à distance. Comme montré à la Fig.1, le système détachable de manutention à distance 9 est constitué par une perche de manutention 9a qui est, lors de la pose de l'outillage 10 ou lors de l'enlèvement de cet outillage 10, accrochée par sa partie supérieure 9b à un pont roulant, non représenté, du bâtiment combustible de la centrale nucléaire et par sa partie inférieure 9c au châssis 11, ladite partie inférieure 9c venant coopérer avec l'élément d'accrochage 13b du mat 13 du châssis 11. Selon une autre caractéristique de l'invention et comme cela apparaît à la Fig. 2, le châssis 11 peut comporter sur au moins l'un de ses bords latéraux, une butée 37 de positionnement par rapport par exemple à une paroi verticale 2 de la piscine 1 ou par rapport à une paroi latérale d'un râtelier de stockage. Une ou plusieurs butées 37 peuvent être prévues sur chacun des bords latéraux du châssis 11 selon le positionnement de l'outillage 10 sur le fond 3. Les moyens de fixation du châssis 11 de l'outillage 10 sur le fond 3 de la piscine comprennent au moins une ventouse 15 disposée sur chaque bord latéral et au-dessous du châssis 11. De préférence, et comme montré à la Fig; 2, les moyens de fixation comprennent au moins une ventouse 15 disposée au niveau de chaque coin de ce châssis 11. De préférence, et ainsi que représenté partiellement à la Fig. 3, les moyens de fixation comprennent, au niveau de chaque coin du châssis 11, deux ventouses 15 de façon à augmenter la force de plaquage du châssis 11 sur le fond 3 de la piscine 1. Le groupe de ventouses 15 de chaque bord latéral du châssis 11 est relié à un circuit 20 d'injection d'air sous pression ou de mise en dépression de chaque ventouse 15. Chaque circuit 20 comporte un conduit principal 21 raccordé à un distributeur 22 lui-même raccordé à chaque ventouse 15 par un conduit secondaire 23. Chaque circuit 20 comporte également, en amont du distributeur 22, une vanne de commande désignée dans son ensemble par la référence 25. Ladite vanne de commande 25 est composée d'un corps 27 et d'une commande à piston 28 actionnée à distance à l'aide d'un circuit pneumatique 26. La commande à piston 28, actionnée par le circuit pneumatique 26, permet l'ouverture ou la fermeture à distance de la vanne de commande 25. La position ouverte de la vanne de commande 25 permet, d'une part, l'injection d'air comprimé vers les ventouses 15 et, d'autre part, la mise en dépression des ventouses 15. La position fermée de la vanne 25, d'une part, empêche la remontée d'eau dans le circuit 20 et, d'autre part, permet le maintien en dépression des ventouses 15. Les moyens d'application d'une poussée sur l'une des parois d'un râtelier de stockage 5 pour le déplacer par glissement jusqu'à sa position définitive sont constitués par au moins un vérin 30 par exemple pneumatique, à déplacement horizontal. De préférence, les moyens d'application d'une poussée sur l'une des parois d'un râtelier de stockage 5 pour le déplacer par glissement jusqu'à sa position définitive sont constitués par deux vérins 30, parallèles et à déplacement horizontal. Un vérin 30 est monté sur le châssis 11 au niveau de chacun de ses bords latéraux, ainsi que montré à la Fig. 2. De manière classique, chaque vérin 30 comporte un corps 31 solidaire du châssis 11 et une tige 32 reliée à un piston, non représenté, disposé à l'intérieur du corps 31 et déplaçable par un fluide sous pression. L'extrémité libre de la tige 32 comporte une butée 33. Le corps 31 de chaque vérin 30 est alimenté en fluide sous pression par deux tuyaux 34 débouchant chacun à une extrémité du corps 31 du vérin 30 de façon à déplacer le piston et la tige 32 dans un sens ou dans l'autre, c'est à dire dans une position active ou dans une position escamotée. Le conduit principal 21 du circuit 20 de chaque groupe de ventouses 15 ainsi que les tuyaux 34 d'alimentation en fluide sous pression des vérins 30 sont reliés à un ensemble de fourniture des différents fluides ou à un système de mise en dépression de chaque ventouse 15. Cet ensemble, non représenté, est disposé en dehors de la piscine 1. En se reportant maintenant aux figures et plus particulièrement aux figures 1 et 4, on va décrire le déplacement et le positionnement à distance d'un râtelier de stockage 5 au moyen de deux outillages 10. Selon une variante, le déplacement et le positionnement à distance d'un râtelier de stockage 5 peut également être effectué au moyen d'un seul outillage 10. Le râtelier de stockage 5 est au préalable équipé de cales de positionnement amovibles 8 qui vont permettre de régler un espace connu entre ledit râtelier 5 et soit au moins une paroi verticale 2 de la piscine 1, soit un autre râtelier 5 déjà installé sur le fond 3 de la piscine 1. Tout d'abord, on descend dans la piscine 1 le râtelier de stockage 5 au moyen du système d'accrochage et de suspension 7 relié au pont roulant. Ce râtelier de stockage 5 est posé sur le fond 3 de la piscine 1 à un emplacement proche de son emplacement définitif. Ensuite, on descend en fond de piscine un premier outillage 10 de déplacement et de positionnement au moyen d'une perche de manutention 9 accrochée au mât 13 du châssis 11 et on pose ce premier outillage 10 sur le fond 3 de la piscine 1 au plus près d'une paroi du râtelier de stockage 5 à déplacer. Un second outillage 10 est également posé sur le fond 3 de la piscine 1 au moyen d'une perche de manutention 9, au plus près d'une autre paroi du râtelier de stockage 5 à déplacer, perpendiculaire à la paroi du râtelier 5 en regard du premier outillage 10, comme montré à la Fig. 4. Les opérations de pose des outillages 10 ainsi que les opérations de déplacement et de positionnement du râtelier de stockage 5 par ces outillages 10 sont surveillées et visualisées à distance à l'aide d'ensembles 40 comportant des caméras et des lampes d'éclairage sous eau, comme montré à la Fig. 1. Les vannes de commande 25 du premier outillage 10 sont ouvertes et de l'air comprimé est injecté dans les ventouses 15 de ce premier outillage 10 par l'intermédiaire du conduit principal 21, du distributeur 22 et des conduits secondaires 23 afin de chasser le maximum d'eau des ventouses 15. Après, le vide est alors fait à l'intérieur de ces ventouses 15 à l'aide d'une pompe à vide, non représentée, disposée dans l'ensemble situé à l'extérieur de la piscine 1. Dès que, par exemple 80% du vide est atteint à l'intérieur des ventouses 15, les vannes 25 sont fermées à l'aide de la commande à piston 28. L'aspiration est stoppée et la perche de manutention 9 est décrochée du mât 13 du châssis 11 et cette perche est retirée. Le premier outillage 10 est donc fixé sur le fond 3 de la piscine 1 par la dépression ainsi créée dans les ventouses 15. Le second outillage 10 est fixé de manière analogue sur le fond 3 de la piscine 1. Le poids du râtelier de stockage 5 est repris par le pont roulant à l'aide du système d'accrochage et de suspension 7 et les vérins 30 du premier outillage 10 sont actionnés de telle manière que les butées 33 de ces vérins 30 s'appliquent contre une paroi latérale de ce râtelier de stockage 5 ce qui a pour effet de le déplacer dans une première direction par glissement sur le fond 3 de la piscine 1 jusqu'au contact des cales de positionnement 8 sur la paroi 2 de la piscine 1 ou sur un râtelier 5 déjà installé. Les vérins 30 du second outillage 10 sont ensuite mis en action afin de déplacer le râtelier de stockage 5 par glissement sur le fond 3 dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction. De préférence, pendant la mise en action des vérins 30, la vanne de commande 25 est ouverte par l'intermédiaire de la commande à piston 28 de manière à assurer une dépression de valeur connue dans les ventouses 15. En procédant ainsi, par déplacement du râtelier de stockage dans deux directions perpendiculaires, le râtelier de stockage 5 est déplacé de façon maîtrisée afin de l'amener progressivement au contact par l'intermédiaire des cales de positionnement 8 avec les autres râteliers de stockage ou avec les parois verticales 2 de la piscine 1 dans sa position définitive. Lorsque le râtelier de stockage 5 est dans sa position définitive, et il est détaché du système 7 d'accrochage et de suspension. Les vérins 30 des outillages 10 sont ramenés en position escamotée. On injecte de l'air comprimé dans le circuit 20 pour désolidariser les ventouses 15 du fond 3 de la piscine 1. La vanne de commande 25 est ensuite fermée pour éviter les remontées d'eau dans le circuit d'injection 20. Les outillages 10 sont ensuite déplacés et remontés pour un nouveau cycle. Les cales de positionnement amovibles sont déposées à distance à l'aide d'un système (9) détachable. Selon une variante, on descend le râtelier 5 à déplacer après avoir descendu jusqu'au fond de la piscine 1, le premier outillage 10 de déplacement et de positionnement. L'outillage de déplacement et de positionnement selon l'invention permet de déplacer des râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine d'une centrale nucléaire à distance et sans intervention humaine. REVENDICATIONS1.- Outillage de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage (5) d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine d'une centrale nucléaire, chacun desdits râteliers de stockage (5) présentant une section en forme de quadrilatère à angle droit, caractérisé en ce que l'outillage (10) comprend un châssis (11) destiné à être relié à au moins un système (9) détachable de manutention à distance et comportant : - des moyens (15) de fixation temporaire sur le fond (3) de la piscine (1), et - des moyens (30) d'application d'une poussée latérale sur l'une des parois d'un râtelier de stockage (5) pour le déplacer par glissement jusqu'à sa position définitive dans la piscine (1) après soulagement du poids de ce râtelier (5) par des moyens (7) de levage. 2. û Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis (11) a de préférence la forme d'un quadrilatère et est constitué de tubes (12) ou de plaques fixés entre eux. 3. û Outillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent au moins une ventouse (15) disposée sur chaque bord latéral et au-dessous du châssis (11). 4. û Outillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent au moins une ventouse (15) disposée au niveau de chaque coin du châssis (11) et au-dessous dudit châssis. 5. û Outillage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les ventouses (15) sont raccordées à un circuit (20) d'injection d'air comprimé ou de mise en dépression comportant au moins une vanne de commande (25). 6. û Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'application d'une poussée comprennent au moins un vérin (30), par exemple pneumatique, à déplacement horizontal, monté sur le châssis (11). 7. - Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'application d'une poussée comprennent deux vérins (30), par exemple pneumatiques, parallèles et à déplacement horizontal, montés chacun sur un bord latéral du châssis (11). 8. ù Procédé de déplacement et de positionnement à distance de râteliers de stockage d'assemblages de combustible nucléaire usé dans une piscine (1) d'une centrale nucléaire, au moyen d'au moins un outillage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - on équipe un râtelier de stockage (5) de cales de positionnement amovibles (8), - on descend en fond de piscine (1), le râtelier de stockage (5) à un emplacement proche de son emplacement définitif, - on descend en fond de piscine (1), un premier outillage (10) de déplacement et de positionnement, au plus près d'une paroi du râtelier de stockage (5) à déplacer, - on ouvre ladite a u moins vanne de commande (25) du circuit (20) des ventouses (15) - on injecte de l'air comprimé dans les ventouses (15) pour chasser l'eau, - on met lesdites ventouses (15) en dépression pour fixer l'outillage (10) sur le fond (3) de la piscine (1), - on ferme ladite au moins vanne de commande (25) - on soulage le poids du râtelier de stockage (5), et - on actionne ledit au moins vérin (30) de l'outillage (10) pour déplacer par glissement le râtelier de stockage (5) selon une première direction jusqu'à sa position définitive dans la piscine (1). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on descend en fond de piscine (1) le premier outillage (10), puis on descend le râtelier de stockage (5) en fond de piscine. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce qu'après avoir descendu en fond de piscine ledit premier outillage (10), on descend en fond de piscine un second outillage (10) au plus près d'une autre paroi du râtelier de stockage (5), perpendiculaire à la paroi du râtelier (5) en regard du premier outillage (10). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on actionne les vérins (30) de chaque outillage (10) séparément pour déplacer le râtelier de stockage (5) dans une première direction, puis dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction. 12. Procédé selon revendication 10, caractérisé en ce que l'on actionne les vérins (30) de chaque outillage (10) de manière coordonnée en contrôlant l'effort de poussée desdits vérins (30) pour déplacer le râtelier (5) dans les deux directions perpendiculaires. 13. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'on surveille et l'on visualise les opérations de déplacement et de positionnement du râtelier de stockage (5) par exemple par des caméras et des lampes d'éclairage sous eau.