Brevet FR3041468A1 — publié le 20170324

DISPOSITIF POUR LA MANUTENTION SECURISEE D'UN COMPOSANT D'UNE INSTALLATION NUCLEAIRE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui de la manutention de charges et plus particulièrement celui de la manutention de composants d'une installation nucléaire. La présente invention concerne un dispositif pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les installations nucléaires de type réacteurs à neutrons rapides RNR, tels que des réacteurs à neutrons rapides à caloporteur sodium RNR-Na, impliquent notamment une problématique de manutention de composants en espace confiné. La figure 1 a montre schématiquement un sas S positionné au-dessus d'une dalle D d'un réacteur RNR, ainsi qu'une hotte H de manutention agencée au-dessus du sas S. Un composant C est levé dans la hotte H de manutention au moyen d'un système de levage. Le composant C peut par exemple être une pompe primaire ou un échangeur intermédiaire. La figure 1 b montre schématiquement une chute du composant C, par exemple suite à la casse d'un élément du système de levage. Le composant C chute dans la cuve située sous la dalle D. II est recherché un dispositif empêchant la chute d'un composant levé dans un espace confiné tel qu'une hotte de manutention. Un moyen de freinage pouvant être utilisé dans un espace confiné est décrit dans le document CN 201647762 U. Un composant freiné par ledit moyen de freinage subit toutefois une décélération importante et brutale, susceptible de détruire ledit composant. La simple utilisation d'un tel moyen de freinage n'est donc pas satisfaisante. 3041468 2 Un objectif de l'invention est de proposer un moyen de freinage amorti d'une charge levée, permettant d'arrêter une chute de ladite charge tout en limitant la décélération subie par ladite charge. Un autre objectif de l'invention est de 5 proposer un moyen de freinage amorti d'une charge levée fonctionnant en milieu confiné. Un autre objectif de l'invention est de proposer un moyen mécanique de freinage amorti d'une charge levée. Le risque de défaillance d'un système entièrement mécanique est en effet inférieur au risque de défaillance d'un moyen électronique, hydraulique et/ou nécessitant une intervention humaine, par 10 exemple. Un moyen entièrement mécanique de freinage amorti d'une charge levée présente donc une grande fiabilité. RESUME DE L'INVENTION L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment. 15 Un aspect de l'invention concerne un dispositif pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire, le dispositif étant apte à coulisser sur des premier et deuxième rails, le dispositif comprenant : - un module de freinage coopérant avec lesdits premier et deuxième rails, le 20 module de freinage présentant : o une première position, dite « position déverrouillée », autorisant le coulissement du dispositif le long des premier et deuxième rails, et o une deuxième position, dite « position verrouillée », bloquant le coulissement du dispositif le long des premier et deuxième rails ; 25 - un carter englobant au moins partiellement le module de freinage ; - une pièce d'accrochage fixée au carter pour l'accrochage d'un composant d'un réacteur nucléaire, et - au moins un élément amortissant agencé entre le carter et le module de freinage, l'élément amortissant étant apte à amortir un déplacement du 30 module de freinage relativement au carter lors du verrouillage du module de freinage. 3041468 3 Le dispositif selon un aspect de l'invention permet avantageusement le freinage d'un composant tout en garantissant l'amortissement de ce freinage. Le freinage d'un composant est assuré par le module de freinage. L'amortissement du 5 freinage est obtenu grâce au carter agencé autour du module de freinage et à l'élément amortissant situé entre le module de freinage et le carter. La pièce d'accrochage est fixée au carter. Le module de freinage peut se déplacer par rapport au carter au moins suivant une direction verticale. On entend par 10 « direction verticale » la direction selon laquelle s'exercent le poids du module de freinage ou le poids d'un composant. La pièce d'accrochage permet ainsi d'accrocher un composant de manière que ledit composant soit directement lié au carter et ne soit pas directement lié au module de freinage. Le fait que la pièce d'accrochage ne soit pas fixée au module de freinage mais au carter permet 15 d'éviter que le poids d'un composant accroché à la pièce d'accrochage s'oppose au freinage exercé par le module de freinage. On considère une étape de levage, au moyen d'un système de levage, d'un composant accroché à la pièce d'accrochage du dispositif selon un aspect de 20 l'invention. Lors d'une telle étape de levage, le module de freinage se trouve en position déverrouillée et autorise le coulissement du dispositif le long des premier et deuxième rails. En cas de rupture d'un élément du système de levage, le module de freinage bascule dans sa position verrouillée et bloque le coulissement du dispositif le long des premier et deuxième rails, empêchant la chute du 25 dispositif. - Dans un premier temps, le déplacement du module de freinage relativement aux premier et deuxième rails est freiné et arrêté, le module de freinage subissant une décélération importante et brutale. - Durant le premier temps de freinage et d'arrêt du module de freinage par 30 rapport aux premier et deuxième rails, le carter n'est pas arrêté et se déplace relativement au module de freinage. Le mouvement du carter relativement au module de freinage est amorti par l'élément amortissant 3041468 4 disposé entre le module de freinage et le carter. La décélération du carter, et donc la décélération de la pièce d'accrochage fixée au carter et du composant accroché à la pièce d'accrochage, sont ainsi rendues plus progressives que la décélération du module de freinage en lui-même. 5 - Le déplacement du carter relativement aux premier et deuxième rails est finalement stoppé dans un deuxième temps, un peu après que le déplacement du module de freinage relativement aux premier et deuxième rails ait été stoppé. 10 Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire selon un aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 15 - L'élément amortissant est un ressort de compression. Ainsi, l'élément amortissant est un élément mécanique qui fonctionne avantageusement sans qu'il soit nécessaire de le lier à une servitude électronique ou hydraulique. On permet et facilite ainsi l'utilisation du dispositif selon un aspect de l'invention dans un milieu confiné. 20 - Le ressort de compression est une rondelle élastique. - Le dispositif comprend une tête de préhension ayant une première position, dite « position haute », et une deuxième position, dite « position basse », la 25 position déverrouillée du module de freinage étant obtenue lorsque la tête de préhension est en position haute, et la position verrouillée du module de freinage étant obtenue lorsque la tête de préhension est en position basse. - Le module de freinage comporte un élément de rappel de la tête de 30 préhension, la tête de préhension étant en position haute lorsque l'élément de rappel est comprimé et la tête de préhension étant en position basse lorsque l'élément de rappel est au repos. 3041468 5 - Le module de freinage comporte : o un premier étrier apte à coulisser sur le premier rail et un deuxième étrier apte à coulisser sur le deuxième rail ; o une première cale agencée dans le premier étrier et une deuxième 5 cale agencée dans le deuxième étrier, la première cale bloquant le coulissement du premier étrier sur le premier rail et la deuxième cale bloquant le coulissement du deuxième étrier sur le deuxième rail lorsque le module de freinage est en position verrouillée, la première cale autorisant le coulissement du premier étrier sur le premier rail et 10 la deuxième cale autorisant le coulissement du deuxième étrier sur le deuxième rail lorsque le module de freinage est en position déverrouillée. - La première cale est reliée à la tête de préhension par un premier système 15 de biellettes et en ce que la deuxième cale est reliée à la tête de préhension par un deuxième système de biellettes. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. - La figure la montre schématiquement une étape de levage d'un composant d'une installation nucléaire au moyen d'un système de levage. 25 - La figure 1 b montre schématiquement une rupture d'un élément du système de levage de la figure 1 a et une chute du composant de la figure 1 a. - La figure 2a montre schématiquement une vue en perspective d'un dispositif pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation 30 nucléaire, selon un mode de réalisation de l'invention. - La figure 2b montre schématiquement une vue en coupe du dispositif de la figure 2a. 3041468 6 - La figure 3 montre schématiquement une vue en coupe du dispositif de la figure 2a agencé dans une hotte de manutention d'une installation nucléaire. - La figure 4a montre schématiquement un dispositif selon un mode de 5 réalisation de l'invention pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire, dans un premier mode de fonctionnement. - La figure 4b montre schématiquement un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire, dans une première étape d'un deuxième mode 10 de fonctionnement. - La figure 4c montre schématiquement un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire, dans une deuxième étape du deuxième mode de fonctionnement. 15 - La figure 5a montre schématiquement une partie d'un module de freinage d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, le module de freinage étant dans une position déverrouillée. - La figure 5b montre schématiquement une partie d'un module de freinage d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, le module de 20 freinage étant dans une position verrouillée. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures 25 différentes présente une référence unique. Les figures la et lb ont été précédemment décrites. La figure 2a montre schématiquement une vue en perspective d'un dispositif 100 30 pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire, selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2b montre schématiquement une 3041468 7 vue en coupe du dispositif 100 selon un mode de réalisation de l'invention. Les figures 2a et 2b sont décrites conjointement. Le dispositif 100 selon un mode de réalisation de l'invention comporte : 5 - un module de freinage 110, - un carter 120, - un premier élément amortissant 124 et un deuxième élément amortissant 125 ; - une tête de levage 130 ; 10 - une pièce d'accrochage 122 d'un composant d'une installation nucléaire. La pièce d'accrochage 122 présente typiquement une symétrie de révolution autour d'un axe Z. L'axe Z est représenté à la figure 2b. La pièce d'accrochage 122 est typiquement fixée au carter 120, par exemple par vissage, 15 et plus particulièrement par une ou plusieurs liaisons boulonnées. Alternativement, le carter 120 et la pièce d'accrochage 122 peuvent former une unique pièce monobloc. Le module de freinage 110 est agencé au moins partiellement au sein du 20 carter 120. Autrement dit, le carter 120 englobe au moins une partie du module de freinage 110. Les premier et deuxième éléments amortissants 124 et 125 sont agencés entre le module de freinage 110 et le carter 120. Dans l'exemple particulier des figures 2a 25 et 2b, les premier et deuxième éléments amortissants 124 et 125 sont des premier et deuxième ressorts de compression. Le premier ressort de compression 124 présente une première extrémité fixée au module de freinage 110 et une deuxième extrémité fixée au carter 120. De même, le deuxième ressort de compression 125 présente une première extrémité fixée au module de 30 freinage 110 et une deuxième extrémité fixée au carter 120. Dans le cas où chaque élément amortissant est un ressort de compression, chaque ressort de 3041468 8 compression est préférentiellement une rondelle élastique, également appelée « rondelle Belleville ». Dans l'exemple particulier des figures 2a et 2b, le dispositif 100 selon un mode de 5 réalisation de l'invention comporte deux éléments amortissants. Le dispositif 100 pourrait alternativement ne comporter qu'un unique élément amortissant, ou trois éléments amortissants ou plus. Dans le cas d'un unique élément amortissant, ledit élément amortissant présente préférentiellement une symétrie de révolution autour de l'axe Z tel que représenté à la figure 2b. Dans le cas d'une pluralité d'éléments 10 amortissants, la pluralité d'éléments amortissants est préférentiellement agencée régulièrement sur le périmètre d'un disque centré autour de l'axe Z. Si le dispositif 100 comporte deux éléments amortissants, les deux éléments amortissants sont régulièrement agencés sur le périmètre d'un disque centré autour de l'axe Z s'ils se trouvent de part et d'autre d'un diamètre de ce disque. 15 D'une manière générale, si le dispositif 100 comporte N éléments amortissants, avec N un entier naturel 3, les N éléments amortissants sont régulièrement agencés sur le périmètre d'un disque centré autour de l'axe Z s'ils se trouvent aux N sommets d'un polygone régulier à N côtés inscrit dans le périmètre de ce 20 disque. La figure 3 montre schématiquement une vue en coupe du dispositif 100 selon un mode de réalisation, agencé dans une hotte H de manutention d'une installation nucléaire. La hotte H de manutention comporte notamment : 25 - un système de levage L, et - un premier rail R1 et un deuxième rail R2. La tête de levage 130 du dispositif 100 est apte à coopérer avec le système de levage L de la hotte H de manutention. Le module de freinage 110 du 30 dispositif 100 est apte à coopérer avec les premier et deuxième rails R1 et R2 de la hotte H de manutention. 3041468 9 Les figures 4a, 4b et 4c montrent notamment le module de freinage 110 du dispositif 100 selon un mode de réalisation, qui comporte : - un premier étrier Et1 apte à coulisser sur le premier rail R1 de la hotte H de manutention, et un deuxième étrier Et2 apte à coulisser sur le deuxième 5 rail R2 de la hotte H de manutention ; - une première cale Cal agencée dans le premier étrier Et1, et une deuxième cale Ca2 agencée dans le deuxième étrier Et2 ; - un premier système de biellettes 114 reliant la première cale Cal à la tête de préhension 130, et un deuxième système de biellettes 115 reliant la 10 deuxième cale Ca2 à la tête de préhension 130 ; - un élément de rappel 112 de la tête de préhension 130. L'élément de rappel 112 est par exemple un ressort de rappel. Le module de freinage 110 présente : 15 - une première position, dite « position déverrouillée », qui autorise le coulissement des premier et deuxième étriers Et1 et Et2 le long des premier et deuxième rails R1 et R2 de la hotte H de manutention, et - une deuxième position, dite « position verrouillée », qui bloque le coulissement des premier et deuxième étriers Et1 et Et2 le long des 20 premier et deuxième rails R1 et R2 de la hotte H de manutention. La première position, ou position déverrouillée, du module de freinage 110 est obtenue lorsque la tête de levage 130 est dans une première position appelée position haute, c'est-à-dire typiquement lorsque la tête de levage 130 est tractée 25 par le système de levage L tel que représenté à la figure 3 afin de lever le dispositif 100 ainsi que, le cas échéant, un composant fixé à la pièce d'accrochage 122 du dispositif 100. Lorsque la tête de levage 130 est en position haute : - l'élément de rappel 112 est comprimé, et 30 - le premier système de biellettes 114 agit sur la première cale Cal de manière que ladite première cale Cal autorise le coulissement du premier étrier Et1 sur le premier rail R1, et le deuxième système de biellettes 115 3041468 10 agit sur la deuxième cale Ca2 de manière que ladite deuxième cale Ca2 autorise le coulissement du deuxième étrier Et2 sur le deuxième rail R2. La deuxième position, ou position verrouillée, du module de freinage 110 est 5 obtenue lorsque la tête de levage 130 est dans une deuxième position appelée position basse. Grâce à l'élément de rappel 112, lorsque la tête de levage 130 n'est pas tractée en position haute par le système de levage L, l'élément de rappel 112 ramène automatiquement la tête de levage 130 en position basse. 10 II existe typiquement deux situations dans lesquelles la tête de levage 130 est en position basse : - une première situation selon laquelle le dispositif 100 n'est pas levé et se trouve au repos, - une deuxième situation selon laquelle le dispositif 100 subit une chute 15 après avoir été levé. Lorsque la tête de levage 130 est en position basse : - l'élément de rappel 112 est au repos, et - le premier système de biellettes 114 agit sur la première cale Cal de 20 manière que ladite première cale Cal bloque le coulissement du premier étrier Et1 sur le premier rail R1, et le deuxième système de biellettes 115 agit sur la deuxième cale Ca2 de manière que ladite deuxième cale Ca2 bloque le coulissement du deuxième étrier sur le deuxième rail R2. 25 La figure 4a montre en particulier un premier mode de fonctionnement du dispositif 100 selon un mode de réalisation. Le dispositif 100 est dans son premier mode de fonctionnement lorsqu'il est levé au moyen d'un système de levage fonctionnel, c'est-à-dire n'ayant pas de panne ou de défaillance. Selon le premier mode de fonctionnement : 30 - la tête de levage 130 est en position haute ; - le module de freinage 110 est en position déverrouillée ; - les premier et deuxième éléments amortissants 124 et 125 sont au repos. 304 146 8 11 Dans le cas où les premier et deuxième éléments amortissants 124 et 125 sont des premier et deuxième ressorts de compression, les premier et deuxième ressorts de compression sont au repos lorsqu'ils ne sont pas comprimés. 5 La figure 4b montre en particulier une première étape d'un deuxième mode fonctionnement du dispositif 100 selon un mode de réalisation. La figure 4c montre en particulier une deuxième étape du deuxième mode de fonctionnement du dispositif 100 selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 100 est dans son deuxième mode de fonctionnement lorsqu'une défaillance survient dans 10 le système de levage, qui entraîne la chute du dispositif 100 ainsi que, le cas échéant, du composant accroché à la pièce d'accrochage 122 du dispositif 100. La défaillance qui survient dans le système de levage peut typiquement être une rupture d'un élément dudit système de levage. 15 La première étape du deuxième mode de fonctionnement, illustrée à la figure 4b, est une étape de freinage et d'arrêt du module de freinage 110 du dispositif 100. Selon cette première étape : - la tête de levage 130 est rappelée en position basse ; - le module de freinage 110 bascule en conséquence en position verrouillée ; 20 - le mouvement de chute du module de freinage 110 est freiné et arrêté : le module de freinage 110 s'immobilise par rapport aux premier et deuxième rails R1 et R2 de la hotte H de manutention ; - les premier et deuxième amortisseurs 124 et 125 demeurent au repos. 25 La deuxième étape du deuxième mode de fonctionnement, illustrée à la figure 4c, est une étape d'amortissement et d'arrêt du carter 120 du dispositif 100, auquel est fixée la pièce d'accrochage 122 d'un composant d'une installation nucléaire. La deuxième étape est immédiatement consécutive à la première étape. Selon cette deuxième étape : 30 - la tête de levage 130 demeure en position basse, le module de freinage 110 demeure en position verrouillée, le module de freinage 110 3041468 12 demeure immobilisé par rapport aux premier et deuxième rails R1 et R2 de la hotte H de manutention ; - le mouvement de chute du carter 120 et de la pièce d'accrochage 122 est amorti grâce aux premier et deuxième amortisseurs 124 et 125: le 5 carter 120 et la pièce d'accrochage 122 se déplacent relativement au module de freinage 110 immobilisé et leur déplacement est amorti par les premier et deuxième amortisseurs 124 et 125. Dans le cas où les premier et deuxième amortisseurs 124 et 125 sont des premier 10 et deuxième ressorts de compression, le déplacement du carter 120 et de la pièce d'accrochage 122 relativement au module de freinage 110 est amorti grâce à la compression des premier et deuxième ressorts de compression. Plus les premier et deuxième ressorts de compression sont comprimés, plus il est difficile de poursuivre leur compression. Ainsi, le carter 120, la pièce d'accrochage 122 fixée 15 au carter 120 et, le cas échéant, le composant d'une installation nucléaire accroché à la pièce d'accrochage 122 subissent une décélération progressive avant d'être immobilisés par rapport au module de freinage 110. La décélération subie par le carter 120, la pièce d'accrochage 122 et, le cas échéant, le composant d'une installation nucléaire est beaucoup moins importante et brutale 20 que la décélération subie en premier lieu par le module de freinage 110. La figure 5a montre schématiquement une partie du module de freinage 110 du dispositif 100 selon un mode de réalisation de l'invention, le module de freinage 110 étant dans une position déverrouillée. La figure 5a montre le premier 25 rail R1 de la hotte H de manutention agencé dans le premier étrier Et1 du module de freinage 110. La première cale Cal agencée dans le premier étrier Et1 autorise le coulissement du premier rail R1 dans le premier étrier Et1. La figure 5b montre schématiquement une partie du module de freinage 110 du 30 dispositif 100 selon un mode de réalisation de l'invention, le module de freinage 110 étant dans une position verrouillée. La figure 5b montre également le premier rail R1 de la hotte H de manutention agencé dans le premier étrier Et1 du 3041468 13 module de freinage 110. Cette fois, la première cale Cal agencée dans le premier étrier Et1 bloque le coulissement du premier rail R1 dans le premier étrier Etl. Le problème technique que se propose de résoudre la présente invention se pose 5 particulièrement dans le domaine des installations nucléaires de type réacteurs à neutrons rapides RNR. Toutefois, la présente invention peut également être avantageusement utilisée dans une installation nucléaire de type réacteur à neutrons thermiques ainsi que dans tout autre type d'installation nucléaire. REVENDICATIONS1. Dispositif (100) pour la manutention sécurisée d'un composant d'une installation nucléaire, le dispositif étant apte à coulisser dans des premier et deuxième rails (R1, R2), le dispositif comprenant : - un module de freinage (110) coopérant avec lesdits premier et deuxième rails, le module de freinage présentant : o une première position, dite « position déverrouillée », autorisant le coulissement du dispositif le long des premier et deuxième rails, et o une deuxième position, dite « position verrouillée », bloquant le coulissement du dispositif le long des premier et deuxième rails ; le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte : - un carter (120) englobant au moins partiellement le module de freinage (110) ; - une pièce d'accrochage (122) fixée au carter (120) pour l'accrochage d'un composant d'un réacteur nucléaire, et - au moins un élément amortissant (124, 125) agencé entre le carter (120) et le module de freinage (110), l'élément amortissant étant apte à amortir un déplacement du module de freinage relativement au carter lors du verrouillage du module de freinage. 2. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément amortissant (124) est un ressort de compression. 3. Dispositif (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le ressort de compression est une rondelle élastique. 4. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une tête de préhension (130) ayant une première position, dite « position haute », et une deuxième position, dite « position basse », et en ce que : - la position déverrouillée du module de freinage (110) est obtenue lorsque la 3041468 15 tête de préhension (130) est en position haute, et - la position verrouillée du module de freinage (110) est obtenue lorsque la tête de préhension (130) est en position basse. 5 5. Dispositif (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le module de freinage (110) comporte un élément de rappel (112) de la tête de préhension (130), la tête de préhension étant en position haute lorsque l'élément de rappel est comprimé et la tête de préhension étant en position basse lorsque l'élément de rappel est au repos. 10 6. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que le module de freinage (110) comporte : - un premier étrier (a1) apte à coulisser sur le premier rail (R1) et un deuxième étrier (Et2) apte à coulisser sur le deuxième rail (R2) ; 15 - une première cale (Cal) ) agencée dans le premier étrier (a1) et une deuxième cale (Ca2) agencée dans le deuxième étrier (Et2), la première cale (Cal) ) bloquant le coulissement du premier étrier (Et1) sur le premier rail (R1) et la deuxième cale (Ca2) bloquant le coulissement du deuxième étrier (Et2) sur le deuxième rail (R2) lorsque le module de freinage (110) est 20 en position verrouillée, la première cale (Cal) ) autorisant le coulissement du premier étrier (a1) sur le premier rail (R1) et la deuxième cale (Ca2) autorisant le coulissement du deuxième étrier (Et2) sur le deuxième rail (R2) lorsque le module de freinage (110) est en position déverrouillée. 25 7. Dispositif (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première cale (Cal) ) est reliée à la tête de préhension (130) par un premier système de biellettes (114) et en ce que la deuxième cale (Ca2) est reliée à la tête de préhension (130) par un deuxième système de biellettes (115).