Brevet FR3011668A1 — publié le 20150410

- 1 - Domaine technique La présente invention concerne un procédé d'examen, de visualisation et de contrôle sous l'eau par caméra de 5 l'embout de pied et de la face inférieure d'assemblages de combustible pendant les phases de transfert des assemblages combustibles lors des opérations de chargement, déchargement ou rechargement d'un réacteur nucléaire depuis la piscine du bâtiment réacteur jusqu'à la piscine de 10 stockage ou inversement et les opérations d'examen de combustible stockés ; l'invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de visualisation. 15 Technique antérieure On sait que les opérations de chargement, déchargement ou rechargement d'un réacteur nucléaire sont toujours très délicates dans la mesure où elles tendent à soulever, déplacer et reposer des assemblages de 20 combustible nucléaire de plusieurs mètres de hauteur. Lesdits assemblages sont classiquement constitués pour l'essentiel d'un ensemble de crayons verticaux enfermant des pastilles de combustible maintenus à espaces réguliers par des grilles transversales conformant tous les 25 assemblages selon une géométrie commune à section transversale carrée. A l'extrémité supérieure de chaque assemblage est disposé un embout de tête sur lequel vient se fixer l'outil de préhension. A l'extrémité inférieure de chaque assemblage est disposé un embout de pied comportant 30 quatre pieds assurant la pose dudit assemblage en position verticale et une grille de filtration. Cette dernière a été mise en place depuis quelques temps pour éviter que des objets ou corps étrangers viennent se loger entre les SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 2 - crayons lors de la circulation du fluide caloporteur pendant le fonctionnement du réacteur ou du déplacement dans l'eau dudit assemblage effectuée suivant une direction verticale descendante, lesdits objets ou corps étrangers pouvant a terme endommager lesdits crayons. Toutefois, l'inconvénient principal de ladite grille est lié à sa fonction même. En effet, les objets ou corps étrangers retenus par la grille de filtration sont bloqués à l'extrémité basse de l'assemblage et peuvent se détacher a tout moment, venir se placer sous un des pieds dudit assemblage ou dans les logements de pieds d'assemblage de la structure de la cuve du réacteur et empêcher son bon positionnement à la verticale dans le réacteur immergé dans une piscine. Ce positionnement de biais pose un problème car lorsque le réacteur est refermé par son couvercle l'extrémité supérieure d'un assemblage positionné en biais peut venir se coincer à force dans le couvercle de sorte que le retrait du couvercle entrainera le retrait intempestif dudit assemblage. Pour pallier à cet inconvénient, les autorités de sureté nucléaire ont décidé depuis peu de mettre en place un contrôle de ladite grille de filtration afin de détecter tout objet ou corps étranger pouvant poser un problème afin, le cas échéant, de procéder à son retrait. La solution actuellement mise en oeuvre consiste à placer une caméra dans la piscine de stockage des assemblages sous l'ouverture du canal de communication entre la piscine de transfert et la piscine de stockage permettant le transfert des assemblages de la piscine de stockage vers la piscine du réacteur. L'inconvénient majeur de cette solution est que la caméra empêche la fermeture d'une porte, appelée batardeau, permettant d'isoler la piscine de stockage du canal de transfert pour des raisons de vidange et/ou de maintenance. La fermeture du batardeau SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 3 - nécessite alors le démontage et le retrait de ladite caméra avec tous les problèmes de décontamination éventuelle que cela engendre. En outre, cette caméra est positionnée au fond de la 5 piscine de stockage et donc soumise à un taux élevé de rayonnements radioactifs. Il faut donc soit opter pour une caméra blindée très perfectionnée et donc particulièrement onéreuse, soit pour une caméra moins perfectionnée nécessitant un remplacement plus fréquent avec une 10 intervention humaine avec tous les risques de contamination que cela engendre. Exposé de l'invention Le but de la présente invention est donc de pallier 15 les inconvénients précédemment cités et de proposer une alternative à la solution actuelle qui permette à tout moment la fermeture du batardeau de la piscine de stockage et qui limite le nombre de remplacement, d'intervention humaine et le coût de mise en oeuvre. 20 Conformément à l'invention, il est donc proposé un procédé de visualisation et de contrôle sous l'eau par caméra de l'embout de pied et de la face inférieure d'assemblages de combustible pendant notamment les opérations de chargement, déchargement ou rechargement d'un 25 réacteur nucléaire, entre la piscine du bâtiment réacteur et la piscine de désactivation, remarquable en ce que les opérations de visualisation et de contrôle sont effectuées pendant le passage de chaque assemblage en position verticale, dès son extraction du panier ou carquois, dans 30 sa phase de translation dans le canal entre la piscine de transfert et la piscine de stockage, ou inversement, chaque assemblage étant suspendu et se déplaçant selon une direction horizontale entre les deux parois verticales et au-dessus du fond du canal. SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 4 - Pour les opérations de visualisation et de contrôle, on dispose de préférence un dispositif comportant une caméra montée de sorte que l'axe optique de son objectif soit orienté vers le fond du canal, selon une position angulaire déterminée par rapport à la verticale, et associée à un organe de renvoi optique, l'ensemble étant maintenu contre l'une des parois verticales du canal, ledit organe de renvoi optique étant positionné dans ledit axe optique au-dessous de la caméra et à proximité immédiate ou sur le fond du canal, de sorte à déterminer un nouvel axe optique apte à visualiser et à contrôler l'embout de pied et la face inférieure de chaque assemblage de combustible. Selon un mode de réalisation préféré, pour les opérations de visualisation et de contrôle, on dispose un dispositif comportant deux ensembles caméra-organe de renvoi optique disposés en vis-à-vis respectivement sur chacune des parois verticales du canal, de sorte que les deux organes de renvoi optique soient à la même altitude de part et d'autre de l'assemblage à contrôler de manière à ce que leur axe optique coïncide avec un plan de symétrie de l'assemblage de combustible, afin d'obtenir une vision simultanée de l'ensemble de l'embout de pied et de la face inférieure de l'assemblage de combustible. De manière avantageuse, chaque caméra est complétée d'un zoom. Chaque caméra est disposée à l'intérieur d'un manchon de protection étanche, d'axe parallèle ou confondu avec celui de la caméra, réglable en hauteur pour émerger au-dessus de l'eau du canal afin de permettre l'introduction ou le retrait de la caméra sans pénétrer dans l'eau du canal. Ledit manchon est avantageusement muni de moyens formant un écran biologique pour protéger la caméra et ses accessoires éventuels des rayonnements radioactifs. SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 5 - Chaque caméra est ordinaire, c'est-à-dire qu'elle ne comporte aucune protection pour résister aux rayonnements radioactifs ou à l'immersion. Le dispositif comporte de préférence une batterie d'éclairage. Description sommaire des figures D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un mode d'exécution d'un dispositif apte à mettre en oeuvre le procédé conforme a l'invention pour la visualisation et le contrôle de l'embout de pied et de la face inférieure d'un assemblage de combustible en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique de la piscine du bâtiment réacteur communiquant avec une piscine de stockage des assemblages dite de désactivation, par l'intermédiaire d'un canal et d'une piscine transfert ; - la figure 2 est une représentation d'un dispositif 20 mettant en oeuvre le procédé de visualisation selon l'invention. Meilleure manière de réaliser l'invention technique En référence à la figure 1, de manière classique, une 25 centrale nucléaire 1 comprend au moins un réacteur nucléaire 2 immergé dans une piscine 3 du bâtiment réacteur 4, une piscine de transfert 5, un canal 6, une piscine de stockage 7 des assemblages 8 de combustible, également nommée piscine de désactivation, et une porte 30 nommée batardeau 9 disposé dans ladite piscine de stockage 7 à la jonction dudit canal 6, ledit batardeau 9 de transfert permettant d'isoler la piscine de stockage 7 de la piscine de transfert 5 et du reste de l'installation en vue d'un vidange par exemple. Le fond 61 dudit canal 6 SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 6 - fait également office de seuil dudit batardeau 9. Lors des opérations de chargement déchargement ou rechargement du réacteur nucléaire 2, un assemblage 8 extrait du coeur dudit réacteur nucléaire 2 par pont 5 roulant, est transporté à l'horizontale sur un chariot, appelé carquois ou panier, dans la piscine de transfert 5 jusqu'à l'extrémité de laquelle il est redressé à la verticale, tel que schématiquement représenté sur la figure 1. Ensuite l'assemblage à la verticale traverse le 10 canal 6 jusqu'à pénétrer dans la piscine de stockage 7 où il sera entreposé. Par ailleurs, chaque assemblage est constitué pour l'essentiel d'un ensemble de crayons 81 verticaux supportant des pastilles de combustible maintenus à espaces 15 réguliers par des grilles transversales 82 conformant tous les assemblages selon une géométrie commune à section transversale carrée. A l'extrémité supérieure de chaque assemblage est disposé un embout de tête 83 sur lequel vient se fixer l'outil de préhension. A l'extrémité 20 inférieure de chaque assemblage est disposé un embout de pied 84 comportant quatre pieds 85 assurant la pose dudit assemblage en position verticale et une grille de filtration 86 permettant d'éviter que des objets ou corps étrangers viennent se loger entre les crayons lors de 25 l'entrée dans l'eau dudit assemblage effectuée suivant une direction verticale descendante. Le but du procédé de visualisation et de contrôle selon l'invention est de pouvoir obtenir une vue de l'embout de pied 84 et de la face inférieure de 30 l'assemblage 8 de combustible afin de visualiser la grille de filtration 86 et de contrôler si il n'y a pas d'objets ou corps étrangers retenus par ladite grille de filtration 86 et susceptibles d'empêcher le bon positionnement à la verticale ultérieur dudit assemblage 8, SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 7 - notamment dans le coeur du réacteur nucléaire 2. On désigne ici par face inférieure de l'assemblage 8 de combustible la face sensiblement horizontale correspondant au-dessous de l'embout de pied 84, lorsque 5 l'assemblage 8 est positionné à la verticale. Pour ce faire, les opérations de visualisation et de contrôle de l'embout de pied 84 et de la face inférieure d'un assemblage 8 de combustible sont effectuées pendant le passage de chaque assemblage 8 en position verticale dans 10 le canal 6 entre la piscine de transfert 5 et la piscine de stockage 7, ou inversement. Pour mettre en oeuvre ce procédé, on utilisera avantageusement un dispositif 10 tel que celui représenté sur la figure 2. Ledit dispositif 10 comprend au moins une 15 caméra 11 associée un organe de renvoi optique 12, l'ensemble étant maintenu contre l'une des parois verticale 62 du canal 6. La caméra 11 est montée de sorte que l'axe optique 13 de son objectif soit orienté vers le fond 61 du canal 6, 20 selon une position angulaire déterminée par rapport à la verticale, à l'intérieur d'un manchon 14 de protection étanche, de préférence cylindrique, d'axe parallèle ou confondu avec celui de la caméra 11. Ledit manchon 14 est avantageusement réglable en hauteur pour émerger au-dessus 25 de l'eau du canal 6 afin de permettre l'introduction ou le retrait de la caméra 11 sans pénétrer dans le canal 6, ledit réglage en hauteur étant par exemple obtenu en empilant des allonges (non représentées sur les figures) fixées et centrées entre elles par tous moyens adaptés. 30 Ledit manchon 14 est en outre obturé de manière étanche à son extrémité haute par un bouchon 15 et à son extrémité basse par un hublot (non représenté sur les figures), muni de moyens formant un écran biologique 16 pour protéger la caméra 11 et ses accessoires éventuels des rayonnements SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 8 - radioactifs. Ledit hublot est de préférence tel que sa face extérieure en contact avec l'eau du canal 6 ne forme pratiquement aucun creux dans sa liaison avec le manchon vertical 14 afin d'éviter tout emprisonnement de bulles d'air au moment de son immersion, responsables de défauts de netteté. L'organe de renvoi optique 12 est positionné dans l'axe optique 13 de la caméra 11 et au-dessous de celle-ci et à proximité immédiate ou sur le fond 61 du canal 6. L'organe de renvoi optique 12 est solidarisé audit manchon vertical 14 par des moyens adéquats selon une position permanente, réglable ou variable par des commandes éventuellement motorisées, de sorte à déterminer un nouvel axe optique 17 apte à visualiser et à contrôler la face inférieure de chaque assemblage 8 de combustible. Selon cette construction, on comprend que l'examen technique de la face inférieure de l'assemblage 8 de combustible peut être effectué en déplaçant horizontalement, à l'aide d'un outil de manutention 18, ledit assemblage 8 progressivement le long de l'axe longitudinal du canal 6 de la piscine de transfert 5 à la piscine de stockage 7, ou inversement, de manière à ce que ladite face inférieure dudit assemblage 8 soit au-dessus dudit organe de renvoi optique 12. Selon une variante particulièrement avantageuse du dispositif 10, il est aussi possible de procéder à l'examen technique de la face inférieure de l'assemblage 8 non plus seulement par le déplacement horizontal dudit assemblage 8 mais également par une orientation angulaire de l'organe de renvoi optique 12, afin d'adapter l'installation à toutes les circonstances rencontrées à l'occasion de l'identification et/ou de la visualisation d'assemblages 8 de combustible. Le dispositif 10 selon l'invention peut comporter en SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 9 - outre une batterie d'éclairage 19 qui améliore considérablement l'examen, dans la mesure où le contrôle s'effectue sous l'eau à grande profondeur. La caméra 11 est avantageusement complétée d'un 5 zoom 20 et est apte à se déplacer verticalement à l'intérieur dudit manchon 14 de protection. Le dispositif 10 selon l'invention comporte également un écran biologique 16 constitué par une enveloppe entourant extérieurement le manchon vertical 14, 10 spécialement dans la zone contenant l'équipement de prise de vue, et empli d'un matériau, par exemple du plomb, susceptible de s'opposer à la pénétration des rayonnements radioactifs. L'Homme du Métier n'aura aucune difficulté pour dimensionner ledit écran biologique 16 de manière à ce 15 que les éléments sensibles équipant la caméra 11 soient protégés de tout rayonnement direct pouvant entrer par le hublot du manchon 14. L'écran biologique 16 sert en outre de lest pour assurer une meilleure stabilité verticale à l'ensemble procurant une meilleure image. 20 Cette caractéristique essentielle permet d'utiliser une caméra 11 tout à fait ordinaire et le cas échéant un zoom 20 lui-même standard, c'est-à-dire qui ne soient pas protégés contre les rayonnements radioactifs. Cette caméra 11 pourra en outre être de différent type tel que, 25 par exemple, une caméra vidéo ou une caméra de vision industrielle permettant de faire des vidéos ou des captures image par image. L'organe de renvoi optique 12 comporte un miroir 21 avantageusement obtenu par une plaque de dimension adéquate 30 en acier inoxydable poli, monté sur un organe de réglage angulaire (non représenté sur les figures) du type compas, rotule ou analogue, pouvant être motorisé et télécommandé directement en surface par un opérateur soucieux de suivre point par point une opération de contrôle technique. Ledit SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE - 10 - organe de renvoi optique 12 est disposé à proximité immédiate ou sur le fond 61 du canal 6 de sorte que, lors du déplacement horizontal de l'assemblage 8 de combustible, la face inférieure de ce dernier soit toujours au-dessus dudit organe de renvoi optique 12. Enfin, l'organe de renvoi optique 12 est solidaire du manchon 14 et est apte à se déplacer le long de l'axe optique 13 de la caméra 11. Le relevage de l'organe de renvoi optique 12 est par exemple obtenu par un jeu de câbles couplés à un treuil actionné depuis l'extérieur de la piscine (non représenté sur les figures). Description d'autres modes de réalisation Selon une variante non représentée particulièrement intéressante, le dispositif 10 comporte deux ensembles caméra 11-organe de renvoi optique 12 disposés en vis-à-vis sur chacune des parois verticales 62 du canal 6, de sorte que les deux organes de renvoi optique 12 soient à la même altitude de part et d'autre de l'assemblage 8 à contrôler de manière à ce que leur axe optique 17 coïncide avec un plan de symétrie de l'assemblage 8 de combustible, afin d'obtenir une vision simultanée de l'ensemble de l'embout de pied 84 et de la face inférieure de l'assemblage 8 de combustible. Possibilité d'application industrielle Le dispositif 10 mettant en oeuvre le procédé conforme l'invention pour la visualisation et le contrôle de 30 l'embout de pied 84 et de la face inférieure de l'assemblage 8 de combustible s'applique plus particulièrement aux centrales nucléaires 1, mais il peut également être utilisé dans d'autre type de sites. Enfin, il va de soi que les exemples de SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE dispositifs 10 mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention qui viennent d'être décrits ne sont que des illustrations particulières, en aucun cas limitatives de l'invention. SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE REVENDICATIONS1. Procédé de visualisation et de contrôle sous l'eau par caméra de l'embout de pied (84) et de la face inférieure d'assemblages (8) de combustible pendant notamment les opérations de chargement, déchargement ou rechargement d'un réacteur nucléaire (2), entre la piscine (3) du bâtiment réacteur (4) et la piscine de stockage (7), caractérisé en ce que les opérations de visualisation et de contrôle sont effectuées pendant le passage de chaque assemblage (8) en position verticale, dès son extraction du panier ou carquois, dans sa phase de translation dans le canal (6) entre la piscine de transfert (5) et la piscine de stockage (7), ou inversement, chaque assemblage (8) étant suspendu et se déplaçant selon une direction horizontale entre les deux parois verticales (62) et au-dessus du fond (61) du canal (6). 2. Procédé de visualisation et de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour les opérations de visualisation et de contrôle, on dispose un dispositif (10) comportant une caméra (11) montée de sorte que l'axe optique (13) de son objectif soit orienté vers le fond (61) du canal (6), selon une position angulaire déterminée par rapport à la verticale, et associée à un organe de renvoi optique (12), l'ensemble étant maintenu contre l'une des parois verticales (62) du canal (6), ledit organe de renvoi optique (12) étant positionné dans ledit axe optique (13) au-dessous de la caméra (11) et à proximité immédiate ou sur le fond (61) du canal (6), de sorte déterminer un nouvel axe optique (17) apte à visualiser et à contrôler l'embout de pied 84 et la face inférieure de chaque assemblage (8) de combustible. SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE- 13 - 3. Procédé de visualisation et de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour les opérations de visualisation et de contrôle, on dispose un dispositif (10) comportant deux ensembles caméra (11)-5 organe de renvoi optique (12) disposés en vis-à-vis respectivement sur chacune des parois verticales (62) du canal (6), de sorte que les deux organes de renvoi optique (12) soient à la même altitude de part et d'autre de l'assemblage (8) à contrôler de manière à ce que leur 10 axe optique (17) coïncide avec un plan de symétrie de l'assemblage (8) de combustible, afin d'obtenir une vision simultanée de l'ensemble de l'embout de pied 84 et de la face inférieure de l'assemblage (8) de combustible. 15 4. Procédé de visualisation et de contrôle selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque caméra (11) est complétée d'un zoom (20). 5. Procédé de visualisation et de contrôle selon 20 l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque caméra (11) est disposée à l'intérieur d'un manchon (14) de protection étanche, d'axe parallèle ou confondu avec celui de la caméra (11), réglable en hauteur pour émerger au-dessus de l'eau du canal (6) afin de 25 permettre l'introduction ou le retrait de la caméra (11) sans pénétrer dans l'eau du canal (6). 6. Procédé de visualisation et de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit manchon (14) 30 est muni de moyens formant un écran biologique (16) pour protéger la caméra (11) et ses accessoires éventuels des rayonnements radioactifs. 7. Procédé de visualisation et de contrôle selon la SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE- 14 - revendication 6, caractérisé en ce que chaque caméra (11) est ordinaire, c'est-à-dire qu'elle ne comporte aucune protection pour résister aux rayonnements radioactifs ou à l'immersion. 8. Procédé de visualisation et de contrôle selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que, pour les opérations de visualisation et de contrôle, le dispositif (10) comporte une batterie d'éclairage (19). SYS001-FR-7_TEXTE DEPOSE_RG/GE