Brevet FR2955847A1 — publié le 20110805

SYSTEME DE SAS DE CHARGEMENT POUR ALVEOLE SOUTERRAIN DE STOCKAGE ET DE MEME SECTION QUE LEDIT ALVEOLE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le stockage et le déstockage de colis dans des locaux prévus à cet effet. L'invention s'applique en particulier au stockage de colis de déchets, ou matériaux dangereux, par exemple de types nucléaires, dans des locaux, entre autres souterrains, appelés alvéoles, aux dimensions déterminées, de formes longitudinales avec accès unique en extrémité du côté de chargement des colis. L'invention concerne en particulier un mode opératoire pour effectuer ce stockage et ce déstockage par piles de colis, en assurant la radioprotection des opérateurs, dans le cas d'une application au stockage de colis de déchets radioactifs. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Dans le cadre du stockage de colis en béton contenant des déchets nucléaires ou des éléments contaminés, il est envisagé de constituer une gamme standardisée de colis, dotée de moyens d'étanchéité répondant à des normes en vigueur. Un des stockages envisagé est celui réalisé dans des locaux souterrains en grande profondeur appelés alvéoles de stockage en forme de tunnels. Dans le cadre de ce stockage de colis de déchets nucléaires dans des alvéoles souterrains, les 2 éléments qui régissent la conception du système sont essentiellement des exigences de sûreté opérationnelle. Les colis de stockage étant irradiants, la sécurité de fonctionnement, par exemple la circulation dans les ouvrages souterrains et la réversibilité du système de stockage, rend nécessaire d'assurer la protection du personnel par rapport aux rayonnements des colis et de préserver l'environnement des risques de dissémination radioactive. Pour des raisons de sureté à long terme, on impose une minimisation des vides résiduels dans l'alvéole de stockage, la prise en compte de la gamme standard des colis de stockage et la réversibilité du système. La manipulation des colis à l'intérieur d'éventuels alvéoles n'était envisagée jusqu'alors qu'au moyen, entre autres, de ponts roulants installés à l'intérieur de l'alvéole, latéralement, longitudinalement et en hauteur ou encore de chariots élévateurs. Ce type de pont-roulant destiné à manipuler des lourdes charges dans des ateliers, locaux industriels ou hangars de stockage, est connu. Néanmoins, ce type d'appareil de manutention occupe la partie supérieure du local en question dans laquelle il est sensé évoluer en permanence. L'espace dans lequel évolue le tout nécessite un volume important, ce qui est incompatible avec la minimisation des vides résiduels. De plus, ces installations de manipulations et de chargement dans le sas de manutention ainsi que la porte de radio-protection séparant l'alvéole du sas 3 obligent à concevoir le sas de manutention avec une section plus importante que celle de l'alvéole et une porte de radio-protection de grandes dimensions. Ceci complique beaucoup les travaux de creusement de la galerie et engendre des « contraintes mécaniques » entraînant un renforcement des parois du sas. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un autre concept de stockage et de déstockage de colis par piles dans un local longitudinal ayant une section constante, aussi bien dans l'alvéole que dans le sas d'entrée de l'alvéole où on y reçoit et manipule les colis à stocker. D'autre part, et en référence à la figure 1, par le document EP 0 145 871, on connaît un chariot porte-conteneur équipé d'une table de levage. Le chariot 101 roule sur des rails 102 placés dans une tranchée 103 formée par deux bords latéraux 104 pouvant s'apparenter à des quais. La surface supérieure 105 du chariot 101 se trouve, en situation haute, c'est-à-dire lorsqu'elle porte un conteneur 106, au-dessus de la surface supérieure 104S des bords latéraux 104. Le conteneur 106 peut donc être, dans cette position représenté en traits forts sur la figure 1, translaté le long de la voie constituée par les deux rails 102. Par contre, comme le suggère la position en traits interrompus du colis 106, celui-ci peut être reposé sur la surface supérieure 104S des bords latéraux 104 si la surface supérieure 105 du chariot est rabaissée. Le colis est alors placé dans une position déterminée et le chariot 101 libéré de sa charge peut être déplacé le long de la voie constituée par les deux rails 102. 4 RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est un système de sas de manutention pour un alvéole de stockage souterrain de section déterminée à accès unique en extrémité, le stockage se faisant sur plusieurs files et plusieurs couches, le système comprenant un sas d'entrée et de chargement de colis en vue de transporter ces colis dans l'alvéole et séparé de l'alvéole par une porte de radio-protection supportée par des dormants ancrés dans la structure souterraine, le sas ayant des moyens de chargement des colis et étant équipé d'un système permettant la distribution sur au moins deux files de stockage. Selon l'invention, les moyens de chargement de colis sont prévus pour charger ces colis en pile et sont constitués principalement d'un portique placé dans le sas et inclus dans la section déterminée et rapporté au sol, pour charger les colis en pile en un seul point de chargement. Selon l'invention, on utilise un dispositif ferroviaire de transport de piles de colis dans l'alvéole comprenant un chariot roulant sur des rails, avec une paire de rails pour chaque file et un aiguillage dont la partie monovoie et la partie de dédoublement des voies se trouvent dans le sas et au moins deux voies dédoublées de l'aiguillage se trouvant dans l'alvéole, sont raccordées à au moins deux voies de rangement de colis en pile. Selon l'invention, la porte de radio-protection est montée pivotante et les moyens de support de porte de radio-protection sont inclus dans la section déterminée. Ceci facilite la construction de l'ensemble de la galerie. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, les colis et les piles de colis étant de 5 tailles déterminées, le chargement des colis se fait à partir d'une table de réception dont la surface porteuse est placée de façon à ce que le centre du colis soit à mi-hauteur de la pile qui est à constituer. Le portique se complète d'un palonnier à quatre bras pour saisir le colis par en dessous de chaque coin par quatre taquets de préhension placés à l'extrémité inférieure de chaque bras. Dans ce cas, il est avantageux de prévoir que les bras de préhension pivotent selon un axe vertical de rotation. Il est également intéressant de compléter le palonnier avec une ceinture de sécurité entourant le colis dans sa partie haute pour retenir le colis par arc-boutement en cas de défaillance de un à trois des quatre taquets de préhension des bras. Concernant la réalisation de la porte de radio-protection, il est prévu de la réaliser sous la forme d'une double porte de radio-protection battante dont la largeur correspond au passage nécessaire du colis, ceci limitant les contraintes d'implantation dimensionnelle. On prévoit de compléter le poste de chargement par deux quais placés autour des rails en amont de l'aiguillage et étant séparés d'une largeur 1 plus petite que la dimension transversale L des colis 6 par rapport à la monovoie dans leur position de chargement. De ce fait, l'aiguillage fonctionne en absence de charge LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante d'une réalisation envisagée de l'invention. La description est accompagnée de sept figures représentant respectivement : - figure 1, en coupe, un chariot utilisé dans un dispositif de manutention de colis selon l'art antérieur ; - figure 2, en vue cavalière, le système selon l'invention ; - figure 3, en coupe schématique, une partie du système selon l'invention ; - figure 4, en vue cavalière, le portique 20 utilisé dans le système selon l'invention ; - figure 5, en perspective, le palonnier utilisé dans le système selon l'invention ; - figure 6, en coupe, une caractéristique technique du palonnier utilisé dans le système selon 25 l'invention, et - figures 7A et 7B, en vue de dessus, un aiguillage utilisé dans le système selon l'invention. 7 DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UNE RÉALISATION DE L'INVENTION En référence à la figure 2, le sas 1B selon l'invention et ses équipements se trouvent à l'intérieur d'une galerie souterraine 1 qui comprend également un alvéole de stockage 1A de même section que le sas 1B. Ces deux parties sont séparées par une porte de radio-protection 30, qui est réalisée par deux battants pivotants verticalement par rapport à des dormants 31 placés latéralement dans la galerie, à l'intérieur même de la section de celle-ci. Le fait de réaliser la porte de radio-protection en deux battants permet de diviser par deux les efforts mécaniques à supporter par les dormants 31. Un autre élément principal du système selon l'invention est un portique 10 placé à l'entrée du sas 1B et logeant dans la section de celui-ci. Il saisit des colis 2 sur une table de réception 11. Les colis 2 arrivent sur cette dernière par une hotte non représentée sur cette figure 2. Enfin, un dernier élément essentiel de l'invention est un dispositif ferroviaire composé d'un chariot de transport 3, monté sur des rails, notamment, sur cette figure 1, sur une monovoie 20A d'un aiguillage 20 dont les deux voies 20B débouchent dans l'alvéole 1A et se prolongent en deux voies de stockage. Les rails sont placés en dessous du niveau de la porte de radio-protection 30. On note que les quais 4 sont prévus de part et d'autre de rails prolongeant la partie monovoie 20A de l'aiguillage 20, au niveau d'un poste de chargement. On note que l'écartement 1 entre ces deux quais 4 est inférieur à une dimension 8 transversale L, longueur ou largeur, des colis 2 à stocker dans leur position de chargement, de manière à ce que ces colis 2 ne puissent être posés à cheval sur les quais 4, afin d'y glisser en dessous le chariot roulant 3. Un dispositif de levage inhérent à ce chariot roulant 3 permet alors de soulever la pile ainsi constituée, afin de transporter, une fois la porte de radio-protection 30 ouverte, la pile de colis 2 dans l'alvéole 1A. En référence à la figure 3, l'entrée du sas 1B est complétée d'une hotte 40 d'arrivée de colis 2. Dans une première étape, la hotte 40 est accostée à la porte de radio-protection guichet du sas 1B. Grâce à un système de tapis roulant 41, chaque colis 2 peut être ainsi translaté horizontalement sur la table de réception 11 qui se trouve à une hauteur fixe. Cette hauteur est déterminée par la taille, notamment la hauteur de colis 2 et le nombre de colis 2 devant constituer la future pile. Plus précisément, cette hauteur est calculée pour que le centre de chaque colis 2 installé sur la table de réception 11 soit à la mi-hauteur de la future pile de colis 2. En d'autres termes, pour une pile de deux colis, l'empilage est réalisé en abaissant d'une demi-hauteur le premier colis 2, le deuxième colis 2 étant levé d'une demi-hauteur. Dans le cas de trois colis par pile, le premier est descendu d'une hauteur de colis, le deuxième reste au niveau de la table de réception 11 et le troisième est monté d'une hauteur de colis. Le portique non représenté soulève alors le colis 2 placé sur la table de réception 11 pour le 9 mettre soit sur les quais 4 du sas, soit sur le colis se trouvant déjà sur les quais 4. Le chariot roulant 3 est en dessous de la pile ainsi constituée. Il est muni de moyens d'élévation pour soulever cette dernière et le transport de la pile vers l'alvéole peut donc avoir lieu. En référence à la figure 4, le portique 10 est monté sur des rails de base 12 implantés sur le sol du sas 1B. Il comporte, suspendu à l'intérieur de sa structure, dans la partie supérieure, un palonnier 13. La structure du portique possède, dans ce but, quatre rails de guidage verticaux qui assurent le coulissement vertical du palonnier 13. Ce dernier possède, entre autre, quatre bras 15 se terminant, dans leur extrémité inférieure par un taquet de préhension 14 destiné à passer sous les coins du colis à manipuler. Ainsi, chaque colis est saisi sur la table de réception 11 pour le translater au-dessus du chariot roulant et, ensuite, soit le monter d'une demi-hauteur de colis, soit le descendre d'une demi-hauteur de colis selon l'état de chargement de la pile. On note que le portique 10 étant placé sur le sol par l'intermédiaire de ses rails de base 12, n'a pas besoin d'être suspendu dans la partie supérieure de la galerie. Sa largeur est largement inférieure à la largeur de cette dernière. En d'autres termes, la compacité de l'ensemble du portique 10 et de son palonnier 13 permet de conserver une section du sas similaire à celle de l'alvéole qui lui correspond. 10 De plus, sa conception prévoit, en partie, une implantation déportée de sa motorisation en amont du poste de chargement des colis. La figure 5 montre en détail la structure du palonnier 13 portant un colis 2. On y retrouve les quatre bras 15 qui sont verticaux et à l'extrémité de chacun desquels est monté pivotant, selon un axe vertical, un taquet de préhension 14. De cette façon, chacun de ces derniers peut passer d'une position dépassant de la structure du palonnier 13 à une position de préhension, telle que représentée, à l'intérieur de la structure du palonnier 13. Une variante de réalisation du palonnier est représentée par la figure 6. Celui-ci est équipé d'une ceinture de sécurité 19 placée dans sa partie supérieure du palonnier de manière à entourer, en le frôlant, le colis 2 manipulé. En imaginant une rupture d'un ou de plusieurs taquets de préhension 14, le colis aura tendance à se pencher, comme l'indique la position en traits interrompus, le colis 2 étant maintenu par un ou plusieurs taquets de préhension 14 qui n'ont pas subi de rupture. La ceinture de sécurité 19 permet alors de maintenir en position d'arc-boutement le colis 2 qui n'effectuera pas de chute. Toutefois, on prévoit que chaque taquet de préhension 14 soit dimensionné à minima pour une charge double de celle du colis 2 à manipuler. Les figures 7A et 7B montrent l'aiguillage 20 du système selon l'invention avec les voies 20B et la monovoie 20A qui le complètent. On constate que la partie monovoie 20A se trouve à l'intérieur du sas 1B 11 et que les deux voies 20B se trouvent dans l'alvéole 1A, la porte de radio-protection 30 séparant l'alvéole 1A du sas 1B. Sur la figure 7A, le chariot est placé sous le poste de chargement et une pile de colis 2 est installée sur celui-ci. Sur la figure 7B, le chariot 3 a commencé son trajet, après l'ouverture de la porte de radio-protection 30, et est dirigé par une des voies 20B de l'aiguillage 20 vers une voie de file de stockage. On note que dans cette réalisation, deux files de stockage sont prévues dans l'alvéole 1A. En conséquence, il faut donc deux voies 20B pour l'aiguillage 20. On pourrait imaginer trois files de stockage de colis, un aiguillage de même type pouvant alors être utilisé, grâce à trois positions, pour orienter le chariot roulant sur l'une des trois voies correspondantes aux trois files de stockage des colis. Enfin, il est prévu que les deux battants constituant la porte de radio- protection 30 s'ouvrent vers l'intérieur de l'alvéole 1A. On note que la commande et l'entretien de l'aiguillage 20 peut se faire entièrement à partir du sas 1B parce qu'il se trouve avant la porte de radio- protection. Une alimentation du portique peut être assurée par une chaîne porte-câbles. La longueur de l'aiguillage 20 est de l'ordre d'une dizaine de mètres, ce qui n'est pas préjudiciable pour la zone de stockage. 12 Avantages de l'invention Le portique utilisé pour la manutention des colis est moins encombrent en hauteur et en largeur que les ponts roulants utilisés de manière habituelle et supportant un treuil et/ou un pont gerbeur. De plus, son entretien, de par sa conception, est facilité. La conception de l'aiguillage permet un passage de la porte de radio-protection en restant dans l'axe de l'alvéole. De ce fait, la largeur de la porte de radio-protection est limitée par la largeur d'un colis. Ainsi, les dormants et la motorisation de la porte de radio-protection sont implantés à l'intérieur de la section du sas de manutention ce qui permet de conserver une section identique à celle de l'alvéole. Ceci permet une grande simplification du creusement de la construction de la galerie souterraine constituant toute cette installation et de la constitution de cette galerie. Les piles transportées par le chariot roulant ne subissent pas de variations brutales de vitesse ou de changements d'orientation brutaux, lors de l'affection de la file de stockage, comme se pourrait être le cas avec des appareils de manutention autres que celui utilisé dans le système selon l'invention. Ceci est particulièrement intéressant pour l'application à des colis fragiles. La conception du système selon l'invention permet des interventions dans des alvéoles à accès unique en extrémité.30 REVENDICATIONS1. Système de sas pour alvéole (1A) de stockage souterrain sur plusieurs files de colis (2) à accès unique en extrémité, l'alvéole (1A) étant de section déterminée, le système comprenant un sas (1B) pour l'accostage et la manutention des colis (2), en vue de transporter ces colis (2) dans l'alvéole (1A), le sas (1B) étant séparé de l'alvéole (1A) par une porte de radio-protection (30) supportée par des dormants (31), le sas (1B) ayant des moyens de chargement de colis (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de chargement pour les colis (2) en piles constitués d'un portique (10) placé dans le sas (1B) et inclus dans la section qui est la même que la section déterminée de l'alvéole (1A), le portique (10) étant rapporté au sol et destiné à charger en piles les colis (2) en un seul point de chargement ; - un dispositif ferroviaire de transport des piles de colis dans l'alvéole comprenant un chariot roulant (3) sur des rails avec une paire de rails pour chaque file et un aiguillage (20) dont la partie monovoie (20A) et le début du dédoublement des voies se trouve dans le sas (1B) et au moins deux voies (20B) se trouvant dans l'alvéole (1A) et étant raccordées à au moins deux voies correspondant chacune à une file de stockage, et - la porte de radio-protection (30) qui est pivotante sur les moyens support de porte de radio- 14 protection (31) qui sont inclus dans la section déterminée, de manière à faciliter la construction de l'ensemble de l'alvéole de stockage (1A) et de son sas (1B). 2. Système selon la revendication 1, les colis (2) et les piles étant de tailles déterminées, caractérisé en ce que, pour le chargement, on utilise une table de réception (11) placée de façon à ce que le centre de chaque colis (2) soit à la mi-hauteur de la pile qui est à constituer. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le portique (10) possède un palonnier (13) possédant lui-même quatre bras (15) pour saisir le colis par en dessous et par chaque coin, au moyen de quatre taquets de préhension (14) placés à l'extrémité inférieure de chaque bras (15). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bras de préhension (15) ont un axe de rotation vertical, de manière à faire pivoter horizontalement les taquets de préhension (14). 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le palonnier (15) possède une ceinture de sécurité (19) entourant le colis (2) dans sa partie haute, pour retenir le colis (2) par arc-boutement, en cas de défaillance de un à trois des taquets de préhension (14) se trouvant à l'extrémité inférieure des bras (15). 15 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porte de radio-protection (30) est une porte de radio-protection à double battant et dont la largeur est en correspondance avec celle de la largeur d'un colis (2). 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux quais (4) placés de part et d'autre de la monovoie (20A) en amont de l'aiguillage (20), au poste de chargement, les deux quais (4) étant séparés d'une largeur 1 inférieure à la dimension transversale L des colis (2), par rapport à l'axe des rails de la monovoie (20A) dans leur position de chargement.15