Brevet FR3054363A1 — publié le 20180126

DISPOSITIF D'INTERVENTION POUR ASSEMBLAGE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au secteur technique de l'industrie nucléaire, et concerne les dispositifs d'intervention pour les assemblages de combustibles nucléaires. L'invention trouve, plus particulièrement, son application dans la manutention et l'inspection des assemblages combustible nucléaire. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE De manière générale, les assemblages combustible nucléaire sont constitués de crayons, comportant un empilement de pastilles frittées du combustible proprement dit, ces crayons étant assemblés entre eux au moyen de grilles - entretoises, réparties selon la hauteur de l'assemblage. Ces assemblages présentent traditionnellement une section transversale de forme carrée. Dans le domaine des réacteurs nucléaires, il convient de procéder à des inspections périodiques d'un certain nombre d'assemblages combustible nucléaire. Après une certaine période d'irradiation, on observe que lesdits assemblages présentent différents types de déformation, tels que notamment des vrillages, des déformations en arc de cercle, ou « banane », des flambages, ces déformations tendant à augmenter fortement avec la durée ou le degré d'irradiation. D'autres défauts peuvent apparaitre, tels que le percement des crayons les rendant non-étanches, la déformation ou arrachages de morceaux de grilles provoqués par les frictions des combustibles entre eux lors des manutentions dans la cuve... Il est donc souhaité de pouvoir inspecter lesdits assemblages régulièrement afin de mesurer ces déformations, déceler les crayons non étanches, vérifier l'état des grille... 3054363 2 L'inspection vise à déterminer le diamètre des crayons sur toute leur hauteur, la largeur et la forme des grilles, la distance entre les crayons pour différentes hauteurs, la déformation longitudinale de l'assemblage, le déport pied/tête d'assemblage lorsque celui-ci est simplement posé sur son pied, la présence d'eau dans les crayons... 5 L'inspection nécessite donc la mise en oeuvre de plusieurs outils de mesure différents, et l'accès aux quatre faces de l'assemblage de combustibles et sur toute sa hauteur. Traditionnellement, l'immersion des combustibles neufs s'effectue depuis le niveau supérieur d'une piscine, au moyen d'une nacelle susceptible de se déplacer 10 verticalement au-dessus de la piscine. La nacelle est configurée pour supporter ledit assemblage et déplacer ledit assemblage sur toute la hauteur de la piscine. Les inspections sont classiquement effectuées en utilisant la nacelle pour déplacer les outils d'inspections, le combustible étant suspendu au pont passerelle: 15 Par exemple, les inspections peuvent être effectuées à un niveau supérieur de la piscine en équipant une partie supérieure de cette dernière d'un ensemble d'outils de visualisation et en déplaçant ledit assemblage au droit des outils de visualisation. 20 Une autre méthode d'inspection consiste à disposer au fond de la piscine, un stand d'inspection comportant un ensemble d'outils de visualisation, l'assemblage étant placé dans le stand d'inspection à l'aide du pont passerelle. Ces deux modes d'inspection imposent de nombreuses manutentions d'outils et 25 d'assemblages à inspecter. Par ailleurs le stand nécessite de disposer de place en fond de piscine. En outre, les nouvelles centrales nucléaires, par exemple mettant en oeuvre la technologie EPR pour « réacteur pressurisé européen », intègrent des piscines, dans 30 lesquelles l'espace disponible est réduit. Il s'ensuit que l'intégration d'un stand d'inspection est plus difficile. Une solution alternative consiste à équiper la nacelle d'un descenseur avec un ensemble d'outils de visualisation montés sur l'un des côtés de la nacelle. La nacelle roule sur des rails dont est équipé le descenseur. Ces outils sont mobiles en translation le long de la nacelle de sorte à visualiser un côté de l'assemblage sur toute sa longueur. 3054363 3 Cependant, ce mode d'inspection ne permet pas de visualiser l'intégralité des paramètres dudit assemblage si le panier standard du descenseur est utilisé. En outre, lorsqu'un changement d'outil est requis, il est nécessaire d'extraire le combustible de la nacelle pour pouvoir la remonter à la surface et effectuer le changement de l'outil. En 5 effet, un combustible irradié ne peut pas être remonté jusqu'à la surface de la piscine car son rayonnement est trop important. Le problème technique que l'invention vise à résoudre consiste donc à obtenir un dispositif d'intervention sur un assemblage combustible nucléaire capable d'occuper le 10 minimum de place dans la piscine, d'assurer le déplacement et l'inspection sur place dudit assemblage, et dans lequel les mesures dudit assemblage sont les plus complètes possible avec la possibilité de changer les outils d'inspection sans avoir à déplacement le combustible. 15 Par ailleurs l'équipement doit permettre le supportage de l'assemblage de combustible de façon sûre dans toutes ses configurations, même en cas de séisme. Ceci doit tout particulièrement être respecté lorsque le combustible est posé sur son pied sans être directement retenu en tête. 20 EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre ce problème technique en proposant un dispositif d'intervention comportant un descenseur configuré pour supporter un assemblage combustible, et un support d'outil indépendant dudit descenseur et configuré pour 25 transporter une pluralité d'outils au niveau dudit assemblage. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'intervention sur un assemblage combustible nucléaire, ledit dispositif comportant : une nacelle configurée pour maintenir et déplacer un assemblage combustible 30 nucléaire sur toute la hauteur d'une piscine d'un réacteur nucléaire, et au moins un outil configuré pour mesurer un paramètre dudit assemblage combustible nucléaire maintenu par ladite nacelle. 3054363 4 L'invention se caractérise en ce que ledit au moins un outil est monté dans un porte outil configuré pour maintenir et déplacer au moins un outil sur toute la hauteur de la piscine d'un réacteur nucléaire indépendamment de ladite nacelle. 5 L'invention permet ainsi d'utiliser un grand nombre d'outils interchangeables, montés alternativement sur le porte outil, alors même qu'un assemblage combustible nucléaire est maintenu en position sur la nacelle. Il s'ensuit que l'invention permet d'améliorer les mesures effectuées sur l'assemblage sans augmenter l'encombrement des outils et sans déplacer l'assemblage dans une zone dédiée à l'inspection. 10 Selon un mode de réalisation, la nacelle comporte un bras de support disposé dans une partie supérieure de ladite nacelle, et un plateau formant une extrémité inférieure de ladite nacelle, cette dernière étant configurée pour maintenir un assemblage combustible nucléaire en appui sur ledit plateau et entourée par une ouverture dudit bras de support. 15 Ce mode de réalisation permet d'inspecter librement une partie d'un assemblage combustible nucléaire situé entre le bras de support et le plateau ainsi qu'une extrémité supérieure dudit assemblage. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'intervention comporte une alvéole 20 pénétrant dans l'ouverture dudit bras de support, et configurée pour recevoir un assemblage combustible nucléaire avec ledit bras de support lors d'un déplacement de l'assemblage par la nacelle. Dans ce mode de réalisation, l'assemblage est sécurisé par la présence de l'alvéole qui soutient latéralement l'assemblage entre le bras et le plateau. L'alvéole permet de guider l'assemblage lors de son chargement dans la nacelle 25 et de supporter les charges latérales en cas de séisme dans les phases de descente ou de remontée de l'assemblage. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'intervention comporte un espacement entre l'ouverture du bras de support et un assemblage combustible nucléaire. Ce mode de 30 réalisation permet à l'assemblage de se déformer longitudinalement et latéralement sans buter contre l'ouverture, de sorte à mesurer un défaut de verticalité de l'assemblage. En cas de séisme, la tête de l'assemblage viendra buter contre le bras support et le retiendra pour éviter que le combustible s'extraie de la nacelle et tombe au fond de la piscine. 35 3054363 5 Selon un mode de réalisation, le dispositif d'intervention comporte un support de tête pénétrant dans l'ouverture du bras de support, et configuré pour monter un assemblage combustible nucléaire libre en rotation par rapport audit bras de support. Ce mode de réalisation permet d'effectuer une rotation de l'assemblage afin d'inspecter les quatre 5 faces de l'assemblage sans déplacer les outils. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'intervention comporte un support de pied mobile en rotation par rapport au plateau. Ce mode de réalisation permet également d'effectuer une rotation de l'assemblage afin d'inspecter les quatre faces de 10 l'assemblage sans déplacer les outils. Selon un mode de réalisation, le bras de support et le plateau sont configurés pour établir une distance supérieure à 15 centimètres entre le corps longitudinal de la nacelle et un assemblage combustible nucléaire monté dans ladite nacelle. Ce mode de 15 réalisation permet de limiter le risque de contact entre le corps de la nacelle et l'assemblage en cas de séisme. Selon un mode de réalisation, le porte outil comporte un chariot destiné à supporter l'outil et monté sur une table, ledit chariot étant configuré pour se déplacer selon deux 20 directions orthonormées sur une surface de ladite table. Ce mode de réalisation permet de déplacer l'outil au plus près de l'assemblage. Selon un mode de réalisation, le chariot comporte des moyens de détection d'une résistance de déplacement dudit chariot configurés pour détecter si un effort résistant 25 dépasse un seuil prédéterminé. Ce mode de réalisation permet de stopper les déplacements du chariot lorsque l'effort résistant est trop important, afin de limiter le risque d'enfoncement des crayons de l'assemblage par ledit outil. Selon un mode de réalisation, la nacelle est montée sur un premier guide et le porte 30 outil est monté sur une second guide. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent 35 ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. 3054363 6 La figure 1 est une représentation schématique de face d'un dispositif d'intervention selon un mode de réalisation de l'invention. Les figures 2a et 2b sont des représentations schématiques de côté et de dessus d'une nacelle du dispositif d'intervention de la figure 1, dans une configuration de 5 déplacement d'un assemblage combustible nucléaire. Les figures 3a et 3b sont des représentations schématiques de côté et de dessus d'une nacelle du dispositif d'intervention de la figure 1, dans une configuration de mesure d'une première déformation d'un assemblage combustible nucléaire. Les figures 4a et 4b sont des représentations schématiques de côté et de dessus d'une 10 nacelle du dispositif d'intervention de la figure 1, dans une configuration de mesure d'une seconde déformation d'un assemblage combustible nucléaire. La figure 5 est une représentation schématique de côté d'un porte outil du dispositif d'intervention de la figure 1. 15 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 illustre un dispositif d'intervention 10 agissant dans une piscine 30 d'un réacteur nucléaire. Plus précisément, le dispositif d'intervention 10 comporte une nacelle 11 apte à déplacer un assemblage 12 combustible nucléaire depuis le dessus de 20 la surface supérieure 31 de la piscine 30 jusqu'au fond 32 de la piscine 30. Pour ce faire, la nacelle 11 est montée par des roues sur deux guides 21 s'étendant sur sensiblement toute la hauteur de la piscine 30. La nacelle 11 comporte un corps 25 s'étendant longitudinalement par rapport aux guides 21 sur lequel les roues sont montées. Sous la commande d'une unité de commande, le corps de la nacelle 11 est 25 déplacé en translation le long des guides 21. L'assemblage 12 combustible nucléaire est maintenu dans la nacelle 11 par l'intermédiaire d'un plateau 17 s'étendant perpendiculairement par rapport au corps 25, et formant une extrémité inférieure de la nacelle 11. L'assemblage 12 est posé sur le 30 plateau 17 et maintenu axialement par un bras de support 16. A cet effet, le bras de support 16 comporte une ouverture 23 destinée à entourer l'assemblage 12. Le bras de support 16 s'étend, dans une partie supérieure de la nacelle 11, perpendiculairement par rapport au corps 25. 35 De préférence, le plateau 17 et l'ouverture 23 du bras de support 16 sont disposés de sorte à établir une distance supérieure à 15 centimètres entre l'assemblage 12 et le corps 25 de la nacelle 11. 3054363 7 Tel qu'illustré sur les figures 2a et 2b, pour réaliser une descente ou une remontée d'un assemblage 12, la nacelle 11 est équipée d'une alvéole 18 pénétrant par l'ouverture 23, et configurée pour fixer l'assemblage 12 entre le plateau 17 et le bras de support 16. La montée/descente de la nacelle est effectué par l'intermédiaire d'un treuil dédié 5 positionné en bord de piscine. La nacelle étant en position basse, le combustible est mis en place dans la nacelle ou extrait ou moyen d'un outil de manutention du combustible accroché à un pont de manutention. Le dispositif d'intervention 10 comporte également un porte outil 15 configuré pour 10 maintenir et déplacer un ou plusieurs outils 14. Les outils 14 utilisés peuvent être de nature très variée : outillage de mesure de la largeur des grilles d'assemblages combustible, outillage de mesure du diamètre des crayons, outillage de vérification de la présence d'eau dans les crayons, caméras... Ainsi, les outils 14 permettent de mesurer au moins un paramètre de l'assemblage 12 maintenu dans la nacelle 11. 15 Le porte outil 15 est monté par des roues sur deux guides 22 s'étendant sur sensiblement toute la hauteur de la piscine 30. Les guides 22 du porte outil 15 sont indépendants des guides 21 de la nacelle 11. Ainsi, le porte outil 15 permet de changer d'outil 14 sans déplacer la nacelle 11 ni l'assemblage 12. 20 En variante, les systèmes de déplacement du porte outil 15 et de la nacelle 11 peuvent varier sans changer l'invention pour peu qu'ils soient indépendant l'un de l'autre. Tel qu'illustré sur la figure 5, le porte outil 15 comporte un chariot 41 monté sur une 25 table 40. Le chariot 40 supporte les différents outils 14 et déplace les différents outils 14 au plus près de l'assemblage 12. Pour ce faire, le chariot 40 est susceptible d'être déplacé sur une surface de la table 40 selon deux directions orthonormées. Lorsque le chariot 40 est déplacé en direction de l'assemblage 12, une mesure de résistance de déplacement est effectuée afin de stopper les déplacements du chariot 40 si un effort 30 résistant dépasse un seuil prédéterminé. Les figures 3 et 4 illustrent deux inspections distinctes de l'assemblage 12 par un outil 14. Dans le mode de réalisation des figures 3a et 3b, la déformation Dl de type « banane »,en S ou tout autre est recherchée sur l'assemblage 12.. Pour mesurer cette 35 déformation Dl, l'assemblage 12 est monté sur un support de pied 20 mobile en rotation par rapport au plateau 17. La partie supérieure de l'assemblage 12 est également montée dans l'ouverture 23 du bras de support 16 par un support de tête 19, 3054363 8 de sorte à permettre la rotation de l'assemblage 12 par rapport au bras de support 16. Un outil 14 ou toute autre camera relève la position et permet l'inspection de l'assemblage 12 sur la zone Z1 située au-dessus du bras de support 16 et sur la zone Z2 située entre le bras de support 16 et le plateau 17. Lors de la mesure de la position et de 5 l'inspection de l'assemblage 12, celui-ci est déplacé en rotation depuis le support de pied 20, afin de visualiser les quatre faces de l'assemblage 12. La mesure de la rectitude de l'assemblage 12 peut être effectuée en présence d'un référentiel monté sur la nacelle 11. Dans l'exemple de la figure 3a, le référentiel est 10 constitué d'un support 45 monté entre le plateau 17 et le bras de support 16, et configuré pour tendre un fil 46 à la verticale. La mesure de la position de l'assemblage 12 est alors effectuée en calculant la distance entre l'assemblage 12 et le fil 46. Dans le mode de réalisation des figures 4a et 4b, une déformation D2 de type « tour de 15 pise » ou « déport pied/tête » est recherchée sur l'assemblage 12. Cette déformation D2 correspond à un déport entre les extrémités inférieure et supérieure de l'assemblage 12 lorsque le combustible est posé sur son embout inférieur et non pas suspendu comme cela est réalisé habituellement. Pour mesurer cette déformation D2 par rapport à l'axe longitudinal L, l'assemblage 12 est monté sur un support de pied 20 mobile en rotation 20 par rapport au plateau 17. La partie supérieure de l'assemblage 12 est montée libre dans l'ouverture 23 du bras de support 16 de sorte à former un espacement 24 entre l'assemblage 12 et le bras de support 16. L'assemblage 12 peut alors se déporter sans buter contre une paroi interne de l'ouverture 23 du bras de support 16. Dans cette configuration, un outil 14 relève la position de l'assemblage 12 afin d'estimer la 25 déformation D2 de l'assemblage 12. L'ouverture 23 du bras est suffisamment grande pour éviter le contact entre le combustible et le support (plusieurs centimètres). L'invention permet ainsi de simplifier et d'augmenter le nombre de mesures possibles sur un assemblage 12 combustible nucléaire. Les mesures peuvent également être 30 effectuées sans remonter l'assemblage 12 et sans utiliser un stand de mesure encombrant la piscine 30. REVENDICATIONS1. Dispositif d'intervention (10) sur un assemblage (12) combustible nucléaire au sein d'une piscine de réacteur nucléaire, ledit dispositif comportant : une nacelle (11) configurée pour maintenir et déplacer un assemblage (12) combustible nucléaire sur toute la hauteur de la piscine, et au moins un outil (14) configuré pour mesurer un paramètre dudit assemblage (12) combustible nucléaire maintenu par ladite nacelle (11), caractérisé en ce que ledit au moins un outil (14) est monté dans un porte outil (15) configuré pour maintenir et déplacer ledit au moins un outil (14) sur toute la hauteur de la piscine indépendamment de ladite nacelle (11). 2. Dispositif d'intervention selon la revendication 1, dans lequel la nacelle (11) comporte un bras de support (16) disposé dans une partie supérieure de cette dernière et un plateau (17) formant une extrémité inférieure de ladite nacelle (11), cette dernière étant configurée pour maintenir un assemblage (12) combustible nucléaire en appui sur ledit plateau (17) et entourée par une ouverture (23) dudit bras de support (16). Dispositif d'intervention selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d'intervention (10) comporte une alvéole (18) pénétrant dans l'ouverture (23) du bras de support (16), ladite alvéole (18) étant configurée pour recevoir un assemblage (12) combustible nucléaire avec ledit bras de support (16) lors d'un déplacement dudit assemblage (12) combustible nucléaire par la nacelle (11). Dispositif d'intervention selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d'intervention (10) comporte un espacement (24) entre l'ouverture (23) du bras de support (16) et un assemblage (12) combustible nucléaire. Dispositif d'intervention selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d'intervention (10) comporte un support de tête (19) pénétrant dans l'ouverture (23) du bras de support (16), ledit support de tête (19) étant configuré pour monter un assemblage (12) combustible nucléaire libre en rotation par rapport au bras de support (16).3. 4. 5. 3054363 6. 5 7. 10 8. 15 9. 20 10. 10 Dispositif d'intervention selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel le dispositif d'intervention (10) comporte un support de pied (20) mobile en rotation par rapport au plateau (17). Dispositif d'intervention selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel le bras de support (16) et le plateau (17) sont configurés pour établir une distance comprise supérieure à 15 centimètres entre un corps longitudinal (25) de la nacelle (11) et un assemblage (12) combustible nucléaire monté dans ladite nacelle (11). Dispositif d'intervention selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le porte outil (15) comporte un chariot (41) destiné à supporter ledit au moins un outil (14), ledit chariot (41) étant monté sur une table (40), ledit chariot (41) étant configuré pour se déplacer selon deux directions orthonormées sur une surface de ladite table (40). Dispositif d'intervention selon la revendication 8, dans lequel le chariot (41) comporte des moyens de détection d'une résistance de son déplacement, configurés pour détecter si un effort résistant dépasse un seuil prédéterminé. Dispositif d'intervention selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la nacelle (11) est montée sur un premier guide (21) et dans lequel le porte outil (15) est monté sur une second guide (22).